Общая часть (часть 2) (2015) (by Кибитова) (1161598), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Соответственно,Соответственно, припри вытеснениивытеснении блокаблокаустановкаСоответственно,привытесненииблокаустановкаблокетегаосуществляется контрольосуществляетсяконтроль заза содержимымсодержимым тега.тега. ЕслиЕсли тегтег модификациимодификации установлен,установлен, тотоосуществляетсямодификацииустановлен,тосодержимоесодержимоеблокапередвытеснением«сбрасывается»впамять.Темсамымсодержимое блока перед вытеснением «сбрасывается»«сбрасывается» вв память.память. ТемТем самымсамымминимизируетсячастотачастотавыполненияминимизируетсявыполнения операцииоперации записизаписи ввпамять.память.минимизируетсяпамять.частота Использование КЭШ-памятиКЭШ-памяти позволяетпозволяет получитьполучить следующиеследующие преимущества.преимущества.
ВоВоИспользованиеследующиепреимущества.ВоКЭШ-памятипервых, сокращаетсяколичество обращенийпервых,сокращается количествообращений кк ОЗУОЗУ –– обращений,обращений,каккакпоповыборкевыборкекоманд,команд,первых,обращений,какповыборкекоманд,количествотак иии попо выборкеоперандов. Во-вторых,такповыборке операндов.Во-вторых, существенносущественно увеличиваетсяувеличивается скоростьскоростьдоступадоступаккктакувеличиваетсяскоростьдоступаоперандов.памяти вв случаепамятислучае использованияиспользования ОЗУОЗУ сс «расслоением»,«расслоением», тактак каккак обменыобмены блоковблоковссспамятьюпамятьюпамятикакобменыблоковпамятьюбудут проходитьпрактически параллельнобудутпроходить практическипараллельно (когда(когда мымы работаемработаем ссс группойгруппойподрядподрядидущихидущихбудутработаемгруппойподрядидущихпрактическислов).слов).слов).
Естественно, при использовании КЭШ-памяти возникают и некоторые проблемы.Во-первых, усложнение логики процессора. Организация и использование КЭШ-памяти впроцессоре развивает рабочий цикл процессора4141модельного компьютера, рассмотренныйвыше: при выборке очередных команд, получении операндов команд и записи результатоввыполнения команд в ОЗУ добавляются схемы организации использования КЭШ-памяти.Во-вторых, если КЭШ один (т.е. потоки команд и данных приходятся на один КЭШ), тоодин из потоков может начать «довлеть» над другим, так как характеристики потоковкоманд и данных разные (поток команд обладает свойством локализации, поток данныхэтим свойством не обладает). Поэтому получили распространение архитектуры, в которыхКЭШ разделяется на КЭШ команд и КЭШ данных. Это также позволяет повыситьпроизводительность системы.
Кэширование памяти в современных вычислительных системах применяется нетолько для оптимизации взаимодействия центрального процессора и оперативной памяти.В настоящем пункте мы рассмотрели модельный аппарат КЭШ как компонентпроцессора — это т.н. КЭШ первого уровня. Современные компьютеры могут включатьв свой состав иерархию устройств, кэширующих более медленные устройства храненияданных.
Рассмотрению этого вопроса будет посвящен отдельный раздел.1.2.3.4 Аппарат прерыванийпрограммныеномерсредствавозникшего– т.н. аппарат прерываний.передаётсяпрерывания.В этойДлямоделиуправлениепередаетпроблемвПрерываниемпрограммеилиилив компонентахкомпьютера.проблемпроблемв программев событиекомпонентахкомпьютера.Длярешениярешенияпроблемназываетсяв компьютере,при возникновениикотороговфиксированныйадреспредопределённыхвходав программуобработкипрерываний.автоматизацииобработкисобытий,возникающихв вычислительнойавтоматизацииобработкипредопределённыхсобытий,возникающихв вычислительнойсистемепредусмотренапредопределеннаяпоследовательностьдействий,включающаясистеме,всовременныхкомпьютерахпредусмотренысоответствующиеаппаратносистеме,всовременныхкомпьютерахпредусмотренысоответствующиестандартную реакцию процессора на прерывание и этап программнойаппаратнообработкипрограммныесредства–т.н.аппаратпрерываний.программныесредства–т.н.аппаратпрерываний.прерываний (функция ОС).
Состав прерываний — множество разновидностей событий, наПрерываниемназываетсясобытиев компьютере,возникновениикоторогов—вПрерываниемназываетсясобытиев компьютере,припривозникновениикотороговозникновениекоторыхпредусмотренастандартнаяреакцияцентральногопроцессора,системепредусмотренапредопределеннаяпоследовательностьдействий,включающаясистемепредусмотренапредопределеннаяпоследовательностьдействий,включающаяфиксирован и определяется конструктивно при разработке компьютера.
Аппаратстандартнуюреакциюпроцессоранапрерываниеиэтапэтаппрограммнойпрограммнойобработкистандартнуюреакциюпроцессоранаорганизовыватьпрерываниеистандартнуюобработкипрерыванийкомпьютерапозволяетобработку прерываний,прерываний(функцияОС).Составпрерываний—множестворазновидностейсобытий,прерываний(функцияОС).Составпрерываний—множестворазновидностейсобытий,нанавозникающих при функционировании вычислительной системы. Традиционновозникновениекоторыхпредусмотренастандартнаяреакцияцентральногопроцессора,—возникновениекоторыхпредусмотренастандартнаяреакцияцентральногопроцессора,—прерыванияразделяются на два типа: внутренние прерывания и внешние прерывания.Ошибка!фиксировани определяетсяконструктивноразработкекомпьютера.Аппаратфиксировани определяетсяконструктивноприприразработкекомпьютера.АппаратВнутренниепрерыванияинициируютсясхемамиконтроляработы процессора.Кпрерыванийкомпьютерапозволяеторганизовыватьстандартнуюобработкупрерываний,прерыванийкомпьютерапозволяеторганизовыватьстандартнуюобработкупрерываний,примеру, внутреннее прерывание может возникнуть в процессоре при попыткеРис.
32.Модельорганизации прерыванийс использованиемрегистра слова сосвозникающихприфункционированиифункционированиивычислительнойсистемы.Традиционновозникающихпривычислительнойсистемы.Традиционновыполнениякомандыделения,операнд-делителькоторой равеннулю.Такжевнутреннеепроцессора.прерыванияразделяютсянадватипа:внутренниепрерыванияивнешниепрерывания.прерыванияразделяютсянадватипа:внутренниепрерыванияивнешниепрерывания.прерывание возникнет в ситуации, когда при обработке очередной команды адрес одного Внутренниепрерыванияинициируютсясхемамиконтроляработыпроцессора.Внутренниепрерыванияинициируютсясхемамиконтроляработыпроцессора.ККиз операндоввыходитза пределыадресногопространстваоперативнойпамяти.
примеру,внутреннеепрерываниеможетвозникнутьвпроцессореприпопыткепримеру, Теперьвнутреннеепрерываниеможетпрограммнойвозникнутьв обработкипопыткерассмотримпрерывания.УправВнешниепрерывания—этапсобытия,возникающиевпроцессорекомпьютереприв результатевыполнениякомандыделения,операнд-делителькоторойравеннулю.Такжевнутреннеевыполнениякомандыделения,операнд-делителькоторойравеннулю.Такжевнутреннеепереданона адреспрограммыОС, занимающейсяобработкойпрерывания.взаимодействияцентральногопроцессорас внешними устройствами.Примеромвнешнего При вхпрерываниевозникнетв ситуации,когдаобработкеочереднойкомандыадресодногопрерываниевозникнетв служитьситуации,когдаприприобработкеочереднойкомандыадресодногопрерыванияможетсобытие,связанноесвводомсимволасклавиатурыэтуточкучастьресурсовЦП,используемыхпрограммами,освобождена(в резуиз операндоввыходитза пределыадресногопространстваоперативнойпамяти.из операндоввыходитза пределыадресногопространстваоперативнойпамяти.персональногокомпьютера.
аппаратногоупрятыванияПоэтому будетзапущенапрограммаВнешниепрерывания—события,возникающиев компьютеререзультате ОС, коВнешниепрерывания— регистров).события,возникающиев компьютерев врезультатеОбработкапрерыванияпредполагаетдвеаппаратную,котораявключает42 стадии:можетиспользоватьтолькоосвобожденныересурсыЦП(переченьдоступных ввзаимодействияцентральногопроцессорас внешнимиустройствами.Примеромвнешнеговзаимодействияцентральногопроцессорас внешнимиустройствами.Примеромвнешнегопредопределённуюреакциюпроцессоранавозникновениепрерывания,ипрограммную,прерыванияможетслужитьсобытие,связанноес вводомсимволасимволасВыполняетсясклавиатурыклавиатурыпрерыванияможетслужитьсвязанноес аппаратуры).вводоммоментрегистров— событие,характеристикаследукотораяпредполагаетвыполнение специальной программы обработки прерывания,персональногокомпьютера.персональногокомпьютера.последовательностьдействий (Рис.33).
являющейся частью операционнойсистемы.4242прерываниеЗавершение текущей командыБлокировка прерываний.Сохранение актуальногосостояния процессораЭтапы аппаратнойобработки прерывания«Что», «как» и «куда»зависит от конкретнойархитектурыПрограммный этап обработки прерыванияРис. 29.
Схема обработки прерывания.Рассмотрим обобщенную модель последовательности действий, происходящих вВС при возникновении прерывания (Рис. 29). Сначала рассмотрим этап аппаратнойРис. 33.Программный этап обработки прерываний.обработкипрерывания. 1.Завершается выполнение текущей команды (за исключением случаев, когда прерываниенекорректного выполнениякоманды). прерывания.1. возникаетАнализпо причинеи предварительнаяобработкаПроис2.Обработкапрерыванияпредполагаетостановкувыполнениятекущей идентификация типа прерывания, определяются причины.запуск специальной программы обработки прерывания, а затем, возможно, программы,Еслипрерывание«короткое»,т.е.обработканеДлятребуетдополнитепродолжение выполненияпрерваннойпрограммы (спрерванногоместа).обеспечения ресурсовЦП и времени,тозафиксироватьпрерываниеактуальноеобрабатывается,режим блокиэтой возможностинеобходимосостояниевыключаетсякомпьютера в момент прерываний,восстанавливаетсясостояниебудетпроцессора,прихода прерывания(т.к.
для обработки прерыванияработать другаясоответствующеепрограмма – ОС, а, следовательно,актуальноесостояниеизменится).Поэтому нааппаратныйпрерыванияисходнойпрограммы,и системыпередаетсяуправлениепрерваннуюэтапобработкипрерыванийрегламентируетпереченьрегистров,которыеавтоматически Примером подобного «короткого» прерывания может служить прерывание от таймепроцессором. Это специальные регистры, содержимое которых будут сохраненыкоррекциивременисистеме. вЕслитребует использованиявсех ресурсоописывает состояние впроцессораточкепрерываниепрерывания выполненияпрограммы (счетчик токоманд,переходимследующемушагу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
