Последовательность работы блоков пк

Программа хранится во внешней памяти ПК. При запуске программы в работу пользователь выдает запрос на ее исполнение в дисковую операционную систему (DOS — Disk Operation System) компьютера. Запрос пользователя — это ввод имени исполняемой программы в ко­мандную строку на экране дисплея. Главная программа DOS — Command.com (см. гл. 9) обеспечивает перезапись машинной (исполняемой) программы из внешней памяти в ОЗУ и устанавливает в регистре-счетчике адреса команд микропроцессорной памяти адрес ячейки ОЗУ, в которой находится начало (первая команда) этой программы.

После этого автоматически начинается выполнение команд программы друг за дру­гом. Каждая команда требует для своего исполнения нескольких тактов работы машины (такты определяются периодом следования импульсов от генератора тактовых импульсов). В первом такте выполнения любой команды производятся считывание кода самой команды из ОЗУ по адресу, установленному в регистре-счетчике адреса, и запись этого кода в блок регистров команд устройства управления. Содержание второго и последующих тактов ис­полнения определяется результатами анализа команды, записанной в блок регистров ко­манд, т.е. зависит уже от конкретной команды.

Пример 4.15. При выполнении ранее рассмотренной машинной команды

СЛ

0103

5102

будут выполнены следующие действия:

• второй такт: считывание из ячейки 0103 ОЗУ первого слагаемого и перемещение его в АЛУ;

• третий такт: считывание из ячейки 5102 ОЗУ второго слагаемого и перемещение его в АЛУ;

• четвертый такт: сложение в АЛУ переданных туда чисел и формирование суммы;

• пятый такт: считывание из АЛУ суммы чисел и запись ее в ячейку 0103 ОЗУ.

В конце последнего (в данном случае пятого) такта выполнения команды в регистр-счетчик адреса команд МПП будет добавлено число, равное количеству байтов, занимае­мых кодом выполненной команды программы. Поскольку емкость одной ячейки памяти ОЗУ равна 1 байту и команды программы в ОЗУ размещены последовательно друг за дру­гом, в регистре-счетчике адреса команд будет сформирован адрес следующей команды ма­шинной программы, и машина приступит к ее исполнению и т.д. Команды будут выполняться последовательно одна за другой, пока не завершится вся программа. После за­вершения программы управление будет передано обратно в программу Command.com опе­рационной системы.

К содержанию

Регистровая кэш-память

Регистровая КЭШ-памятъ — высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и МП и позволяющая увеличить скорость выпол­нения операций. Создавать ее целесообразно в ПК с тактовой частотой задающего генератора 40 МГц и более. Регистры КЭШ-памяти недоступны для пользователя, отсюда и назва­ние КЭШ (Cache), в переводе с английского означает "тайник".

В КЭШ-памяти хранятся данные, которые МП получил и будет использовать в бли­жайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считан­ные из ОП с небольшим опережением, записываются в КЭШ-память.

По принципу записи результатов различают два типа КЭШ-памяти:

КЭШ-память "с обратной записью" — результаты операций прежде, чем их записать в ОП, фиксируются в КЭШ-памяти, а затем контроллер КЭШ-памяти самостоя­тельно перезаписывает эти данные в ОП;

КЭШ-память "со сквозной записью" — результаты операций одновремен­но, параллельно записываются и в КЭШ-память, и в ОП.

Микропроцессоры начиная от МП 80486 имеют свою встроенную КЭШ-памятъ (или КЭШ-память 1-го уровня), чем, в частности, и обусловливается их высокая производительность. Микропроцессоры Pentium и Pentium Pro имеют КЭШ-память отдель­но для данных и отдельно для команд, причем если у Pentium емкость этой памяти неболь­шая — по 8 Кбайт, то у Pentium Pro она достигает 256 - 512 Кбайт.

Следует иметь в виду, что для всех МП может использоваться дополнительная КЭШ-памятъ (КЭШ-памятъ 2-го уровня), размещаемая на материнской плате вне МП, емкость которой может достигать нескольких мегабайтов.

Примечание, Оперативная память может строиться на микросхемах динами­ческого (Dinamic Random Access Memory — DRAM) или статического (Static Random Access Memory — SRAM) типа. Статический тип памяти обладает су­щественно более высоким быстродействием, но значительно дороже динами­ческого. Для регистровой памяти (МПП и КЭШ-память) используются SRAM, а ОЗУ основной памяти строится на базе DRAM-микросхем.