
- •Двнз «Чернівецький індустріальний коледж» архітектура комп’ютерів
- •Чернівці,
- •1.Історія розвитку обчислювальної техніки
- •2. Поняття про архітектуру еом. Принцип функціонування еом
- •38. Процесор векторного комп'ютера.
- •47. Функції арифметико-логічного пристрою. Способи обробки даних в арифметико-логічному пристрої
- •63. Частково-асоціативне відображення
- •82. Універсальна послідовна шина usb
- •1.Історія розвитку обчислювальної техніки
- •Покоління процесорів x86
- •Поняття архітектури і структурної організації комп’ютера
- •2. Поняття про архітектуру еом. Принцип функціонування еом Структура й принципи функціонування еом
- •3. Склад і призначення основних блоків
- •4. Архітектурні принципи Джона фон Неймана. Ненейманівські архітектури комп'ютерів
- •5. Апаратні і програмні засоби. Класифікація еом
- •Стандартні додатки Windows
- •Службові програми
- •Методи класифікації комп'ютерів.
- •Класифікація за призначенням
- •Великі еом (Main Frame)
- •МікроЕом
- •Персональні комп'ютери
- •Класифікація по рівню спеціалізації
- •Класифікація за розміром
- •Класифікація за сумісністю
- •6. Основні характеристики еом. Пк, особливості, класифікація, основні характеристики Основні характеристики пк
- •7. Персональні комп'ютери
- •8. Робочі станції. Багатотермінальні системи. Сервери
- •9. Кластерні комп'ютерні системи.
- •10. Суперкомп'ютери. Мікроконтролери. Спеціалізовані комп'ютери
- •11. Позиційні системи числення. Двійкові, вісімкові та шістнадцяткові числа
- •Двійкові, вісімкові та шістнадцяткові числа
- •12. Переведення чисел із системи числення з основою k у десяткову систему
- •13. Переведення чисел із десяткової системи у систему числення з основою k.
- •14. Прямий код. Обернений код. Доповняльний код. Способи представлення чисел
- •15. Числа з фіксованою комою. Числа із рухомою комою
- •16. Арифметичні операції. Ділення двійкових чисел
- •17. Арифметичні операції над двійковими числами у форматі з рухомою комою
- •18. Стандарт іеее-754. Розширений двійково-кодований десятковий код обміну ebcdic
- •19. Кодування алфавітно-цифрової інформації. Двійково-кодовані десяткові числа.
- •20. Американський стандартний код інформаційного обміну ascii. Стандарт кодування символів Unicode.
- •21. Кодування та виконання команд в комп'ютері
- •22. Виконання команд на рівні регістрів процессора.
- •23. Конвеєрне виконання команд
- •24. Класифікація архітектури комп'ютера за типом адресованої пам'яті.
- •25. Безпосередня адресація. Пряма адресація. Непряма адресація.
- •26. Відносна адресація. Базова адресація. Індексна адресація.
- •27. Сторінкова адресація. Неявна адресація. Стекова адресація. Використання стекової адресації.
- •28. Одношинна структура процесора.
- •29. Основні операції процесора. Вибірка слова з пам'яті. Запам'ятовування слова в пам'яті. Обмін даними між регістрами.
- •30. Багатошинна структура процесора.
- •31. Приклади виконання операцій в процесорі. Виконання операції додавання двох чисел.
- •32. Вимоги до процесора комп'ютера з простою системою команд. Базові принципи побудови процесора комп'ютера з простою системою команд.
- •33. Взаємодія процесора з пам'яттю в комп'ютері з простою системою команд.
- •34. Виконання команд в процесорі комп'ютера з простою системою команд. Фаза вибирання команди. Фаза декодування команди.
- •35. Конвеєрний процессор.
- •36. Мікродії ярусів конвеєрного процесора.
- •37. Суперскалярні процесори.
- •38. Процесор векторного комп'ютера.
- •39. Класифікація архітектури комп'ютера за рівнем суміщення опрацювання команд та даних.
- •40. Логічні операції.
- •1. Формальна логіка
- •2. Математична логіка
- •3. Програмування
- •41. Операція заперечення. Логічна 1. Логічне або. Виключне або.
- •42. Операції зсуву.
- •43. Операції відношення.
- •44. Арифметичні операції.
- •45. Операції обчислення елементарних функцій.
- •46. Операції перетворення даних.
- •47. Функції арифметико-логічного пристрою. Способи обробки даних в арифметико-логічному пристрої.
- •48. Елементарні операції арифметико-логічного пристрою.
- •49. Складні операції арифметико-логічного пристрою.
- •50. Структура арифметико-логічного пристрою.
- •51. Функції та методи побудови пристрою керування.
- •52. Пристрій керування з жорсткою логікою.
- •53. Пристрій керування на основі таблиць станів.
- •54. Пристрій мікропрограмного керування.
- •55. Порівняння пристроїв керування з жорсткою логікою та пристроїв мікропрограмного керування.
- •56 Ієрархічна організація пам'яті комп'ютера
- •57. Принцип ієрархічної організації пам'яті. Характеристики ефективності ієрархічної організації пам'яті
- •58. Кеш пам'ять в складі комп'ютера. Порядок взаємодії процесора і основної пам'яті через кеш пам'ять
- •59. Забезпечення ідентичності вмісту блоків кеш пам'яті і основної пам'яті
- •60. Функція відображення. Типи функцій відображення
- •61. Повністю асоціативне відображення
- •62. Пряме відображення
- •63. Частково-асоціативне відображення
- •64. Порядок заміщення блоків в кеш пам'яті з асоціативним відображенням
- •65. Підвищення ефективності кеш пам'яті
- •66. Статичний та динамічний розподіл пам'яті. Розподіл основної пам'яті за допомогою базових адрес
- •67. Віртуальна пам'ять. Сторінкова організація пам'яті
- •68. Основні правила сторінкової організації пам'яті. Реалізація сторінкової організації пам'яті
- •69. Апаратна реалізація сторінкової таблиці
- •70. Сегментна організація віртуальної пам'яті
- •71. Захист пам'яті від несанкціонованих звернень
- •72. Захист пам'яті за значеннями ключів
- •73. Кільцева схема захисту пам'яті
- •74. Архітектура системної плати
- •75. Синхронізація
- •76. Система шин
- •77. Особливості роботи шини
- •78. Характеристики шин пк
- •79. Шина pcmcia, vbl
- •80. Шина pci
- •82. Універсальна послідовна шина usb
- •83.Типи передач і формати інформації що передається
- •84. Шина scsi
- •85. Адресація пристроїв і передача даних
- •86. Система команд
- •87. Конфігурування пристроїв scsi
- •88. Ігровий адаптер Game-порт
- •89. Відеоадаптери
- •90. Послідовний інтерфейс. Сом-порт
- •91. Програмна модель сом-порта
- •92. Програмування послідовного зв’язку
- •93. Ініціалізація послідовного порта. Передача і прийом даних
- •95. Паралельний інтерфейс lpt-порт. Стандартний режим spp
- •96. Режим epp
- •97. Режим ecp
- •98. Узгодження режимів
- •99. Приклад програмування
- •100. Клавіатура
- •101. Під'єднання зовнішніх пристроїв до комп'ютера
- •102. Розпізнавання пристроїв введення-виведення
- •103. Методи керування введенням-виведенням
- •104. Програмно-кероване введення-виведення.
- •105. Система переривання програм та організація введення-виведення за перериваннями
- •106. Прямий доступ до пам'яті. Введення-виведення під керуванням периферійних процесорів
- •107. Мультиплексний та селекторний канали введення-виведення
- •108. Використання принципів паралельної обробки інформації в архітектурі комп'ютера
- •109. Вибір кількості процесорів в багатопроцесорній системі
- •110. Багатопотокова обробка інформації. Окр
- •111. Класифікація Шора. Класифікація Фліна
- •112. Типи архітектур систем окмд. Типи архітектур систем мкмд
- •113.Організація комп'ютерних систем із спільною пам'яттю
- •114. Організація комп'ютерних систем із розподіленою пам'яттю
- •115. Комунікаційні мережі багатопроцесорних систем
62. Пряме відображення
Взаємодія основної пам’яті з кеш пам’яттю з використанням прямого відображення показана на рис. 10.10а. Тут вміст кожного блоку основної пам’яті можна копіювати лише до наперед визначеного блоку кеш пам’яті Одна з можливих реалізацій використовує розрядне відображення. Тут додатково до того, як це було зроблено для асоціативного відображення, к-розрядне поле адреси блоку в основній пам’яті розбивається на дві частини: поле тега г та поле номера блоку в (рис. Ю.ЮЬ). Тим самим основна пам’ять ділиться на секції, за кожною з яких закріплюється відповідна бирка (або ознака), яку називають тегом. Кількість Я секцій (а значить і кількість тегів) рівна відношенню ємності основної пам’яті до ємності кеш пам’яті, або, що є тим самим, відношенню кількості К блоків в основній пам’яті, до кількості Б блоків в кеш пам’яті. Розрядність поля тега визначається з виразу г = ^,К/5 - (2к/2*) = к - з. Кількість Б блоків в кожній секції рівна кількості блоків в кеш пам’яті. Тобто ємність секції рівна ємності кеш пам’яті.
Наприклад, якщо в
адресі блоку основної пам’яті присутні
к розрядів, то молодші п з них вибирають,
в який блок кеш пам’яті може копіюватись
вміст блоку основної пам’яті. Отже,
вміст всіх блоків з однаковими молодшими
адресами потрапляє в один і той самий
блок кеш пам’яті. Інші г=к-з розрядів
адреси, що залишилися, використовуються
як адресний тег, який використовується
для порівняння з адресою, виданою
процесором з метою пошуку номера секції
в основній
Для наведеної вище умови, коли що основна пам ять має ємність 1 ГБ, а кеш пам ять -
КБ, вони поділені на блоки ємністю по 32 Б, тобто кількість блоків в основній пам’яті рівна 225, а в кеш пам’яті - 29, маємо: повна розрядність адреси п = ЗО, причому поле адреси блоків основної пам’яті займає к = 25 розрядів, поле номера тега (тобто номера секції в основній пам’яті) г - 16 розрядів, поле номера блоку в секції (в кеш пам’яті) п = 9 розрядів, поле адреси слова в блоці т = 5 розрядів (рис. ІО.ІОЬ). Зауважимо, що процесор не сприймає структурної інтерпретації адреси, наведеної на рис. ІО.ІОЬ. Таку інтерпретацію адресі надає лише контролер кеш пам’яті, коли перехоплює цю адресу, що призначена основній пам’яті (в гарвардській архітектурі це може бути як пам’ять даних, так і пам’ять команд). Контролер кеш пам’яті за допомогою дев’яти середніх розрядів слова адреси звертається до визначеного цими розрядами блоку власної пам’яті. Зрозуміло, що шуканий в такий спосіб блок завжди присутній в кеш пам’яті. Адже кеш пам’ять вміщує 512 блоків. Але вміст віднайденого блоку кеш пам’яті може бути копією не одного, а одного з декількох дозволених на копіювання блоків основної пам’яті. Наприклад, до нульового блоку кеш пам’яті дозволено копіювати вміст наступних блоків основної пам’яті: 0, 128, 256, 512 і т. д. Усього до кожного блоку кеш пам’яті можна скопіювати вміст одного з 216 = 65536 блоків основної пам’яті, оскільки ємність основної пам’яті в 65536 разів перевищує ємність кеш пам’яті. Постає завдання визначити, чи є поточне наповнення вказаного блоку кеш пам’яті відповідним до запиту процесора. Завдання розв’язують за допомогою вмісту старших 16 бітів адреси основної пам’яті, які утворюють поле із назвою Тег
Основною перевагою тут є те, що кеш пам’ять має структуру звичайної пам’яті з довільним доступом, тому потрібен лише один компаратор (рис. 10.11).
При даному способі відображення кожен рядок кеш пам’яті вміщує наступну інформацію: тег, який вказує вміст блоку з якої секції основної пам’яті переписано до даного блоку кеш пам’яті, розряд достовірності (valid bit V), який вказує чи вміст даного блоку кеш пам’яті дійсно належить блоку основної пам’яті, вказаному s розрядами поля адреси, розряд модифікації (dirty bit D), який інформує про внесення змін до вмісту блоку кеш пам’яті, а також вміст блоку основної пам’яті, вказаного s розрядами поля адреси. Коли процесору потрібний операнд із блоку з певною адресою, контролер кеш пам’яті вибирає з пам’яті тегів відповідний номеру блоку в кеш пам’яті тег, та порівнює його з відповідними г розрядами адреси, в яких вказано тег. При наявності в кеш пам’яті відповідного тега та при одиничному значенні розряду достовірності кеш пам’ять видає сигнал підтвердження попадання та надає доступ до відповідного блоку
Отже пам’ять такого типу може мати велику ємність. Основний недолік закріплення за кожним блоком однієї секції основної пам’яті одного блоку в кеш пам’яті, тому в кеш пам’яті може знаходитись обмежене число вмісту блоків основної пам’яті Якщо процесор почергово звертається до даних з двох різних секцій основної пам’яті, які відображаються на той же блок кеш пам’яті, то ймовірність попадання буде низькою. Як наслідок, збільшується кількість промахів і, відповідно, час звернення до пам’яті