Вопросы для самопроверки по теме 2.3
1. В каких случаях используются постоянные ЗУ? Перепрограммируемые ЗУ?
2. Как записывается информация в постоянную память?
3. Для каких целей используется флэш-память?
4. Какие существуют разновидности флэш-памяти?
5. Что такое многофункциональные ЗУ?
6. Где применяются ЗУ с переносом зарядов?
7. Какие основные интерфейсы используются в жестких дисках?
8. Какие существуют разновидности оптических носителей?
Схема работы с разделом 3
Раздел 3. Процессоры эвм
Третий раздел курса включает три темы: “Общие сведения о структуре процессоров ЭВМ”, “Арифметико-логические устройства процессоров” и “Устройства управления ЭВМ”. После изучения каждой темы Вам следует ответить на вопросы для самопроверки.
По материалам раздела также выполняется курсовой проект по дисциплине.
Работа с разделом 3 завершается сдачей контрольного теста. Кроме того, по данному разделу выполняются практические задания 3 и 4, а также лабораторные работы № 1 и № 2.
Для того, чтобы Вы смогли успешно ответить на вопросы контрольного теста, Вам предоставляется возможность поработать с репетиционным тестом. Если Вы испытываете затруднения в ответе на какой-либо вопрос, обратитесь к главе 7 учебника [1] или к материалам электронного учебного пособия [5] (электронная редакция 2005 г.) и пособия [6].
3.1. Общие сведения о структуре процессоров эвм
При изучении данной темы Вы должны познакомиться со структурой процессоров ЭВМ, назначением и составом основных их компонентов.
Для проверки изучения материала темы Вам предстоит ответить на вопросы для самопроверки. По данной теме также выполняется практическое задание 3, указания к выполнению которого даны в разделе методических указаний 3.4.
Если Вы испытываете затруднения в ответе на какой-либо вопрос, обратитесь к главе 7 учебника [1].
3.1.1. Функциональная и структурная организация процессоров
Процессор представляет собой центральную часть ЭВМ, осуществляющую выполнение программ, обработку информации и координацию работы ЭВМ в целом. Состав и структура процессоров могут варьироваться в зависимости от функционального назначения процессора (ЭВМ), предъявляемых требований по производительности и заложенных архитектурных концепций. Но в любом случае процессор содержит в себе компоненты, реализующие все четыре основных класса функций: хранение, переработку, передачу и управление.
Функции хранения в процессоре реализуются регистрами и кэш-памятью (первого и второго уровней), входящими в состав процессора.
Регистры в свою очередь можно также разделить на регистры данных, адресов (сегментов и др.) и управляющих кодов. Непосредственно командам доступны в основном регистры данных, значения остальных устанавливаются самим процессором. Кэш-память, хотя и входит физически в состав процессора, все-таки относится к системе памяти ЭВМ.
Функции обработки реализуются операционными (исполнительными) блоками процессора, традиционно называемыми арифметико-логическими устройствами.
Функции передачи возлагаются на различные интерфейсные блоки процессора, обеспечивающие связь с памятью и остальными устройствами ЭВМ. Обычно эта связь осуществляется по различным шинам (например, системным шинам, шинам памяти), которыми управляют интерфейсные блоки.
Наконец, функции управления возлагаются на блоки управления, состав которых может в значительной степени варьироваться.
В общем виде структура процессора может быть представлена так, как показано на рис. 3.1, где L1 и L2 обозначают два уровня кэш-памяти.
Рис. 3.1. Обобщенная структурная схема процессора
Особенности блоков процессоров определяются следующими факторами:
- функциональным назначением (универсальный процессор, сопроцессор, процессор для обработки сигналов);
- идеологией построения системы команд (обычная, RISC, VLIW);
- требованиями производительности, энергосбережения и условиями эксплуатации (требованиями надежности).
3.1.2. Базовые узлы процессоров
Базовые узлы процессоров и других устройств ЭВМ изучаются несколько позже в курсах “Электротехника и электроника” и “Схемотехника ЭВМ”. Однако для лучшего понимания структуры и порядка функционирования процессоров ЭВМ целесообразно рассмотреть основные моменты, связанные с представлением их на уровне базовых узлов и блоков ЭВМ.
В соответствии с разделением функций на четыре основных класса: преобразование, хранение, передача и управление – можно сгруппировать и базовые узлы ЭВМ.
Основными узлами, используемыми для преобразования информации в ЭВМ, являются сумматоры, счетчики, дешифраторы, шифраторы, сдвигатели, схемы сравнения, комбинационные схемы, реализующие различные логические функции.
Узлами, используемыми для хранения информации, служат триггеры, регистры и схемы накапливающего типа, сочетающие функцию хранения с преобразованием: сумматоры, счетчики, сдвигающие регистры.
Для передачи информации в ЭВМ служат простые соединения – шины, шины с разрешением передачи, коммутирующие схемы (мультиплексоры и демультиплексоры).
Управление реализуется различного рода управляющими автоматами и схемами, построенными на основе узлов преобразования, хранения и передачи, того же или более низкого уровня рассмотрения, чем сами управляющие блоки.
Все узлы в ЭВМ строятся на основе логических элементов, изучавшихся в курсах “Информатика” и “Электротехника и электроника”.
Методы синтеза узлов и блоков ЭВМ рассматриваются в дисциплинах “Теория автоматов” и “Схемотехника ЭВМ”.