!Выучить!

1. Архитектура компьютера и принципы его работы

Физический адрес – это число, номер байта ячейки памяти, по которому можно найти эту ячейку.

Адресное пространство – диапазон доступных процессору адресов памяти (нумерация от 0 до конечного байта). max 2ⁿ-1

Инструкция (машинная команда) – это «слово» машинного языка, которое имеет код операции, который в свою очередь показывает какую именно операцию из системы команд процессора необходимо выполнить. Машинная команда содержит один или два операнда, над которыми должна выполняться операция.

Операнд – это способ указать, с чем работать инструкциям. Операнды бывают: операнд - регистр, операнд - адрес, операнд - число.

Регистр – это ячейка памяти внутри CPU (он имеет имя, по которому его можно найти).

Счетчик команд – это регистр, который содержит адрес команд, которые в свою очередь находятся в памяти.

Регистр флагов – (регистр состояния процессора) – он предназначен для отражения текущего состояния процессора. Биты этого регистра устанавливаются или очищаются в соответствии с результатом каждой выполненной команды. Каждый бит регистра флагов имеет свой смысл и называется флагом. (флаг нуля, флаг знака…)

Арифметико–логическое устройство – производит непосредственное выполнение инструкции. Операции АЛУ: логические, арифметические, операции передачи управления. Например: MOV [BX], 5050H – поместить число по известному адресу.

Цикл фон Неймана:

1. Процессор выставляет число (из регистра счетчика команд) на шину адреса.

2. Память считывает это число как адрес, и данные, хранящиеся по этому адресу, выставляет на шину данных.

3. Процессор получает это число, интерпретирует его как команду и исполняет её. (если в качестве инструкции используется операнд-адрес, то процессор обращается к памяти по этому адресу и извлекает оттуда данные, и выполняет над ними операцию).

4. Если команда не является командой перехода, то процессор увеличивает число, хранящееся в счетчике команд, на единицу, в результате образуется адрес следующей команды.

5. Снова пункт 1.

CISC – система полных команд;

RISC – система сокращенных команд.

Характерные особенности RISC-процессоров	Характерные особенности СISC-процессоров
Фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.	Различное количество байт в памяти для команд.
Равное время выполнения всех машинных команд.	Разные команды выполняются за разное время.
Большое количество регистров общего назначения (32 и более).	Небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Архитектура современного процессора:

2. Классификация шин. Принципы работы и архитектурные особенности. Архитектура материнской платы

Шины предназначены для обмена информацией.

Шины бывают: последовательные и параллельные.

В последовательных данные передаются последовательно пакетами по 1 биту; в параллельных данные передаются по 3 шинам: ША, ШД, ШУ (они тоже имеют свою ширину).

При синхронном обмене процессор заканчивает обмен данными самостоятельно; при асинхронном обмене процессор заканчивает обмен только тогда, когда устройство-исполнитель подтверждает выполнение операции специальным сигналом.

Шина данных - параллельные проводники, по которым передаются данные, со скоростью V = n/8 *  [2..4], где n - разрядность,  - тактовая частота.

Ширина шины (параллельной) – разрядность шины – количество одновременно передаваемых битов информации (по 8 разрядной шине – 1 бит).

Шина адреса - параллельные проводники, по которым передаются физические адреса, причем количество адресов, обеспечиваемых шиной адреса, определяется как N =2^I , где I, – количество разрядов. Разрядность шины адреса обычно кратна 4 и может достигать 64.

1Тб=1024Гб

1Гб=1024Мб

1Мб=1024Кб

1Кб=1024байт

1байт=8 бит

Прерывание – это сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события, иными словами, это событие, которое говорит системе, что что-то произошло, и требует вмешательства.

Организация прерываний: когда устройство собирается оповестить процессор о наступлении какого-либо события, оно выставляет на линии прерывания шины управления сигнал, называемым запросом прерывания (IRQ). Когда по одной из линий поступает сигнал IRQ, процессор запоминает текущее значение счетчика команд и текущее состояние регистра флагов, после этого начинает выполняться обработчик прерываний – это специальная процедура, вызываемая по прерыванию для выполнения его обработки. Когда обработчик прерываний выполнит свою работу, происходит возврат из прерывания, т.е. процессор продолжит выполнять прерванную программу.

Архитектура материнских плат: для создания материнских плат обычно используют специальный набор микросхем – чипсет. Обычно он состоит из двух основных частей (двух микросхем): южного и северного моста. Северный мост обеспечивает быстрые взаимодействия на системной плате, прежде всего взаимодействие процессора с памятью и видеоадаптером, а также, посредством специальной шины, с южным мостом. Южный мост – это микросхема, которая реализует «медленные» взаимодействия на материнской плате между чипсетом материнской платы и её компонентами.