Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем (2005) (1186253), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Иными словами, режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между внешними устройствами и ОП, отдав этуработу контроллеру ОМА; процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе.Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МПсущественно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств (дисплея, принтера,НЖМД, НГМД и т. д.); освобождает МП от обработки процедурввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа кпамяти.Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания.Прерывание — временная приостановка выполнения одной программы с целью оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.
Контроллер принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП.Микропроцессор, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальнойпрограммы обслуживания того прерывания, которое запросиловнешнее устройство.
После завершения программы обслуживаниявосстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллерпрерываний является программируемым. Прерывания возникаютпри работе компьютера постоянно, достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям.Например, в компьютерах IBM PC прерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду(длятся эти прерывания тысячные доли секунды и поэтому пользователь их не замечает).Основная памятьОсновная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств:• постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM — ReadOnly Memory) предназначено для хранения неизменяемой (по-4.1.
Устройство ПК на процессорах Intel343стоянкой) программной и справочной информации; позволяетоперативно только считывать информацию, хранящуюся внем (изменить информацию в ПЗУ нельзя);• оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM —Random Access Memory) предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий периодвремени.Большинство современных компьютеров комплектуются модулями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти сдвухрядным расположением микросхем). В компьютерных системахна самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM.Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем (16, 32, 64, 128, 256 или 512 Мбайт), число микросхем, паспортная частота (100 или 133 МГц), время доступа к данным (6 или7 не) и число контактов (72, 168 или 184).
С 2001 г. производитсявыпуск модулей памяти на 1 Гбайт и опытных образцов модулей на2 Гбайта.Основная память соединяется с процессором через адресную шину и шину данных. Каждая шина состоит из множества электрических цепей или бит. Ширина (разрядность) адресной шины определяет, сколько адресов может быть в ОЗУ (адресное пространство), ашины данных — сколько данных может быть передано за 1 цикл.Рис. 4.7. Микросхемы памяти RIMM (а) и DIMM (б)344Глава 4. Персональные компьютерыНапример, в 1985 г. процессор Intel 386 имел 32-разрядную адресную шину, что дало возможность поддерживать адресное пространство в 4 Гбайт. В процессоре Pentium (1993 г.) ширина шины данных была увеличена до 64 бит, что позволило передавать 8 байт информации одновременно.Каждая передача данных между процессором и памятью называется циклом шины. Количество бит, которое процессор может передать за один цикл шины влияет на производительность компьютера и определяет, какой, тип памяти требуется.Рассмотрим пример — считывание из памяти и запись в памятьбайта с адресом 7 (рис.
4.8).При считывании данных из памяти некоторая внешняя (по отношению к запоминающему устройству) система (например, микропроцессор) устанавливает на шине чтения-записи сигнал 1, сообщая таким образом, что должна производиться операция считывания. Кроме того, эта внешняя система помещает на адресную шинузначение 0000000000000111 в двоичной системе счисления (или, чтото же самое, 7 — в десятичной системе счисления). Тем самым запоминающему устройству сообщается, что требуется считать байтинформации из ячейки 7. Очевидно, что в результате операции считывания содержимое указанного байта, равное 10101010, появитсяна информационной шине.При записи на шине чтения-записи устанавливается сигнал «О»и на адресную и информационную шины помещаются адреса и записываемые данные.
В качестве адреса запоминающее устройствополучает число 0000000000000111, или 7, а в качестве записываемыхданных — число 10101010. Поскольку на шине чтения-записи установлен сигнал 0, данные с информационной шины заносятся вячейку 7.Кэш (англ, cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессороми несколько менее быстродействующей оперативной памятью.Кэш-памятью управляет специальное устройство — контроллер,который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память.
Приэтом возможны как «попадания», так и «промахи». В случае попадания, то есть, если кэш содержит нужные данные, извлечение их изпамяти происходит без задержки. Если же требуемая информация вкэше отсутствует, то процессор считывает ее непосредственно из• Шина чтения-записиIPLINSTШиначтения-записиАдреснаяшина(16 линийадреса)АНALвнBLснCLАХBXLсх|DHDLDXLШина управления вводом-выводоми чтением-записьюШинаввода-выводаИнформационнаяшина(8 линийданных)6553165532655336553465535Адресныелинии портаСистема портов ввода-выводаОН1НЮН11Н12Н13НVПорты ввода-выводаРис. 4.8. Взаимодействие процессора и ОЗУ10101010Информационная шинаfё%346Глава 4. Персональные компьютерыоперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промаховопределяет эффективность кэширования.Кэш-память реализуется на микросхемах статической памятиSRAM (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и малоемких, чем DRAM (SDRAM).
Современные микропроцессоры имеютвстроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня (L1)размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен кэш второго уровня (L2) емкостью256, 512 Кбайт и- выше.Специальная памятьК устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (FlashMemory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамятьи некоторые другие виды памяти.Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используетсядля хранения данных, которые никогда не потребуют изменения.Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения.
Из ПЗУ можнотолько читать.Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) —энергонезависимая память, допускающая многократную перезаписьсвоего содержимого.Прежде всего в постоянную память записывают программууправления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестированияустройств.Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модульBIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны, это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера изагрузки операционной системы в оперативную память.Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM (рис.
4.9).CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для4.1. Устройство ПК на процессорах Intel347ISРис. 4.9. Интегральные схемы BIOS и CMOSхранения информации о конфигурации и составе оборудованиякомпьютера, а также о режимах его работы.Содержимое CMOS изменяется специальной программойSetup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается«сетап»).Для хранения графической информации используется видеопамять.Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения.
Это ЗУ организованотак, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.Система прямого доступа к памятиКак уже отмечалось, процессор способен считывать данные изнекоторого устройства и записывать их в память. Подобные действия может выполнять и система прямого доступа к памяти и такимобразом освобождать процессор от этой работы. Пересылка байтовданных является простой задачей, не требующей особых ухищрений. Система прямого доступа к памяти решает ее, пока процессорпродолжает выполнение.Direct Memory Access (DMA) —- метод обращения внешнего устройства к памяти компьютера без участия ЦП.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
