45542 (Электронно вычислительные машины и вычислительные системы), страница 2
Описание файла
Документ из архива "Электронно вычислительные машины и вычислительные системы", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "информатика" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "информатика, программирование" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "45542"
Текст 2 страницы из документа "45542"
К ним относятся ЛЭ: «Не», «И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ», дешифраторы, сумматоры комбинационные, компараторы.
Схемы с памятью.
-
Триггеры:
-
JK
-
RS
-
D
-
T
-
Накапливающий сумматор.
-
Регистр.
-
Счетчик.
Проблема развития элементарной базы.
Циклическое послойное изготовление элементов (частей) электронной схемы по циклу: программа – рисунок – схема. По программе на напыленный фоторезисторный слой наносится рисунок будущего слоя микросхемы. Рисунок протравливается, фиксируется, закрепляется и изолируется от новых слоев. Нанесение рисунков называется фоторезистолистография. Сейчас применяется оптическая листография. Но дифракция, интерференция и т.п. ограничивают точность. Существует также электронная (лазерная) листография, ионная и рентгеновская листография. Размеры сокращают для того, чтобы можно быть увеличить частоты (чем больше размеры транзистора, тем больше его емкость). Но уменьшение размеров приводит к тому, что удельная мощность увеличивается. Она увеличивается с ростом напряжения питания и с ростом частоты. Уменьшение напряжения нежелательно. Максимальная частота, которая может быть в элементах 1011 – 1012 Гц. Такой уровень частоты может быть только в СИС. Будут использоваться ССИС – сверхскоростные ИС средней степени интеграции. Используются кремниевые и арсенид галивые микросхемы.
Перспективы:
Новое направление – использование сверхпроводимости и туннельного эффекта (для уменьшения мощности) и биомолекулярная технология.
Характеристики ТТЛ:
-
Uпит=3,3В; 5В.
Стандартная серия: 74ххх –США; К155... – Россия.
Tзд.р.=10нс.
-
С пониженным потреблением: 74L... – США; К134... – Россия.
Tзд.р.=33нс.
-
С повышенной мощностью: 74b... – США; К131... – Россия.
-
С диодами Шотки (ТТЛШ) 74S... – США; К531... – Россия.
-
Маломощные ТТЛШ 74LS... – США; К555... – Россия.
Функциональная и структурная организация ЭВМ.
Функциональная организация включает в себя:
-
виды кодов, использованные для представления информации (аудио, видео, отображение информации, помехозащищенные коды);
-
система команд (CISC, RISC, система длинных команд);
-
алгоритмы выполнения машинных операций;
-
технология выполнения различных процедур и взаимодействие программного и аппаратного обеспечения;
-
способы использования устройств, при организации совместной работы;
-
структурная организация: способы реализации функций ЭВМ.
Структурные компоненты:
-
АС:
-
элементарная база;
-
функциональные узлы и устройства;
-
Программные модули (обработчики прерывания, драйвера, com, exe, bat файлы).
ЭВМ делятся на совместимые и несовместимые. В свою очередь совместимые делятся на программно совместимые и технически совместимые.
Состав микропроцессорного комплекта.
-
системный таймер;
-
микропроцессор;
-
сопроцессор;
-
контроллер прерываний;
-
контроллер прямого доступа к памяти (DMA);
-
контроллеры устройств ввода-вывода.
Устройства ЭВМ делятся на: ядро ЭВМ (полностью электронное) и периферийные устройства (электронные, электромеханические, с тепловой природой).
Н
ейтральные устройства связаны между собой системной магистралью.
Состав магистрали.
-
Шина данных;
-
Шина адреса;
-
Шина управления.
Интерфейс системной магистрали.
-
количество линий в ША, ШД, ШУ.
-
Порядок размещения конфликтных ситуаций (этим управляет контроллер прерываний).
В состав ядра входят:
-
МП
-
ОП
-
Дополнительные устройства (системный таймер, контроллеры и т.д.)
Ядро размещается на системной плате.
К
омпиляция заключается в преобразовании исходного модуля в объектный модуль, но в нем отсутствуют дополнительные программы, необходимые для выполнения.
Редактор связи объединяет все требуемые для выполнения процедуры в объектном коде в единую программу, готовую к выполнению.
Особенности управления основной памятью ЭВМ.
Выделение памяти.
Может выделяться программистом или ОС.
Размещение делится на: статическое и динамическое (в процессе). В свою очередь статическое делится на больше и меньше требуемого.
Оверлейная структура программы: загружается главная часть, а остальное по очереди.
Для того чтобы связывать отдельные сегменты в единую программу нужно 7 трансляций адресов.
Т
акая структура адресов накладывает 2 ограничения.
-
Ограничение макс сегментов.
-
Ограничивается макс смещение в сегменте.
Динамическая трансляция адресов при сегментной организации программы.
Адресное пространство.
Прг.Д | Таблица сегментов | ОП | |
№ сег. | Адрес в ОП | 0 ОС | |
0 сег1 20кБ | 1 | 75 | 75 Прг.Д Сег1 |
0 сег2 10кБ | 2 | 125 | 95 Прг.А |
125 Прг.Д Сег2 | |||
0 сег3 20кБ | 3 | 205 | 135 Прг.В |
205 Прг.Д Сег3 225 |
Начальный адрес таблицы сегментов заносится в регистр начала таблицы сегментов (РНТС). В настоящее время применяется сегменто – страничная организация памяти. Программа состоит из сегментов, размер которых может быть любым меньше максимального. А сегменты состоят из страниц, размер которых строго определен (обычно 4кБ). При такой адресации у основного адреса есть три параметра: номера сегмента и страницы, и относительный адрес.
Виртуальная память.
Имитация работы машины с максимально имеющейся в ВС памятью, включая внешнюю, и называемую режимом виртуальной памяти. Теоретически доступная пользователю ОП определяется только разрядностью адресной части команды. При работе программы та часть, которая необходима для выполнения текущей команды вызывается в ОП и размещается там. Другая часть размещается в ячейках внешней страничной памяти или в слотах. Слот – это заполненная записываемая область во внешней страничной памяти. Она равна размеру страницы. ВС с двадцатиразрядным адресом может иметь 16МБ адресуемого пространства; с 32 – х разрядным – 4ГБ. Загрузка в ОП – переписывает несколько страниц из внешней памяти в ОП. Когда страница больше не нужна, она загружается во внешнюю память (ВП).
Страничная схема организации абсолютного адреса при сегменто – страничной организации памяти.
Б
ит недоступности =1, если этой страницы нет в ОП.
Алгоритм функционирования ЭВМ при обработке команды.
-
Адрес из счетчика команд выставляется на шину адреса системной магистрали (ША СМ). И одновременно подается сигнал чтения на шину управления (ШУ).
-
Считывание адреса с шины адреса (ША) в регистр адреса (Рг.А).
-
Выставление команды на шину данных (ШД) и сигнал управления на шину управления (ШУ).
-
Процессор передает число, т.е. команду, из регистра данных в регистр команд процессора.
-
Распаковка команды, т.е. выделение кода адреса и адресной части.
-
Определение к чему относится команда (на чем выполнять и т.д.). Устанавливается адрес устройства.
-
Если процессорная команда, то передача КОП в устройство управления процессора (УУ Пц.).
-
Адресная часть передается на ША СМ и одновременно сигнал чтения на ШУ СМ.
-
Из ОП данные выставляются в Рг.Д., а затем на ШД.
-
С ШД на магистраль процессора и затем в АЛУ подаются данные.
-
Выполнение операции в АЛУ.
-
Запись результата из микропроцессора на ШД и одновременно адрес результата на ША, а на ШУ сигнал записи.
-
С ШД записывается на Рг.Д., ОП, а с ША на Рг.А. ОП это запись результата в ОП.
-
На ШУ сигнал «выполнено».
-
Переход к пункту 1.
7а. Центральный процессор выставляет на ША СМ адрес (№) устройства. Этот номер доступен всем устройствам. А на ШУ выставляется на ШУ сигнал отклика.
8а. Устройство, номер которого совпадает с заданным, выставляет на ШУ сигнал отклика.
9а. ЦП выставляет на ШД команду для устройства, а на ШУ сигнал о выставленной команде.
10а. Устройство, подтверждает прием команды – оно выставляет об этом сигнал на ШУ.
11а. ЦП, получив это подтверждение, переходит к следующей команде.
Когда ЦП перешел к следующей команде, то может оказаться, что подтверждение еще на пришло. В мультипрограммном режиме ЦП может перейти к выполнению другой команды.
Примечание к 9а. В большинстве случает этот пункт должен быть расширен – должна быть проверка готовности устройства и управление его работой:
-
Поиск устройства.
-
Определение его технического состояния.
-
Обмен информацией.
Вся эта последовательность действий выполняется с помощью интерфейсов ввода-вывода.
Стандартные интерфейсы.
-
Параллельный Centronics.
-
Последовательный RS – 232
-
Plug&Play – интерфейс сам определяет параллельный или последовательный.
Прерывания.
Каждая программа в момент выполнения характеризуется словом состояния процессора (ССП). Там всегда хранятся:
-
Адрес следующей команды (Кд).
-
Состояние регистра флагов.
-
Дополнительные сведения.
При получении сигнала прерывания программы выполняет до конца свою Кд и сохраняет ССП. Затем запускается программа обработки прерываний. После окончания программы обработки прерываний восстанавливается ССП прерываний программы, и она (программа) продолжает выполняться.
Прерывания IBM PC.
-
Прерывания BIOS (BIOS – система ввода-вывода), прерывания с адресом 00..1F.
-
Прерывания ОС (DOS или WINDOWS), адрес : 20..FF.
Типы прерываний.
-
Аппаратные прерывания.
2 – Отказ питания.
8 – Таймер.
9 – Клавиатура.
12 – Адаптер связи с другими объектами.
14 – НГМД – накопитель на гибком магнитном диске.
15 – устройство печати.
-
Логические – вырабатываются в ЦП.
0 – Деление на ноль.
4 – Перемещение результата.
1 – Пошаговый режим работы.
3 – Остановка в контрольной точке.
-
Программные – по запросу программы.
Команда обработки прерываний называется обработчиком прерываний.
Прерывание – это действие, когда программа прекращает временно свое выполнение и передает управление обработчику прерывания. По окончании обработки прерванная программа автоматически происходит возврат к выполнению прерванной программы с той точки, где произошло прерывание.
Система памяти ЭВМ.
Задачи при разработке памяти:
-
Повышение быстродействия обмена.
-
Вся память должна восприниматься как нечто единое, целое.
ЗУ предназначено для приема, хранения и выдачи информации.
Основные характеристики.
-
Время обращения к ЗУ.
-
Объем ЗУ.
Классификация ЗУ.
-
Направление обмена.
-
Односторонняя – ПЗУ, CD-ROM.
-
Двусторонняя.
-
По способу организации.
-
Ленточные ЗУ.
-
Вращающиеся – магнитные барабаны, магнитные диски, СД.
-
Матричные.
-
Лучевые.
-
Ре-циркулярные.
-
Механические – перфоленты, перфокарты.
По способу обращения.
-
С произвольным (прямым) доступом.
-
С последовательным доступом.
По назначению.
-
Регистровые ЗУ.
-
ОЗУ.
-
КЕШ – память.
-
ПЗУ.
-
Долговременная память (внешние ЗУ).
По возможности хранения информации при отключении питания.
-
Хранение информации без источника питания (диски, ПЗУ).
-
Сохраняющее информацию при наличии питания (ОЗУ, регистровые ЗУ, КЕШ).
-
ЗУ временно сохраняющие информацию при источнике питания. Это динамические п/п ЗУ. Им требуется регенерация.
-
ЗУ обеспечивающие сохранение информации при временном отключении ИП.
Логическая организация памяти.