84. Функциональная и структурная организация процессора; (Китаев Вячеслав)
Структурно процессор, как и всякое операционное устройство, состоит из операционного автомата и управляющего автомата (Control Unit, CU) (рис. 2.5). В операционном автомате в свою очередь выделяют по крайней мере две части:
устройство обработки данных (Execution Unit, EU);
интерфейсное устройство (Bus Unit, BU).
BU обеспечивает обмен информацией между процессором, памятью и другими устройствами. В его задачу входит формирование адресов для обращения к ОЗУ и периферийным устройствам, а также управляющих сигналов, сопровождающих обмен, прием и передачу данных по шине процессора. В соответствии с этим, к BU имеет шину адреса Address Bus (AB), шину данных Data Bus (DB) и шину управления Control Bus (CB) для подключения к соответствующим шинам шины процессора. Команды, считываемые процессором из памяти, в зависимости от ситуации либо сразу передаются для выполнения в устройство управления, либо временно размешаются во внутренней кэш-памяти процессора.
Код команды, поступившей в УА, дешифрируется в результате чего АУ переходит к выполнению соответствующей микропрограммы. Кэш-память процессора позволяет производить считывание последующих команд из памяти в процессор не дожидаясь завершения выполнения текущей команды. Для этого используются те машинные циклы, в которых нет обмена с памятью.
Данные, считываемые из памяти, интерфейсное устройство по управляющим сигналам от УА передает в устройство обработки данных.
Рис. 2.5
EU универсальных процессоров, в силу своего назначения, строятся на основе АЛУ и регистровой памяти. Обмен данными устройства обработки данных организуется через BU.
В CISC-архитектуре микропрограммы машинных команд с целью унификации строятся из типовых микропроцедур, называемых машинными циклами. Цикл соответствует выполнению какого-либо законченного действия. Примерами машинных циклов являются чтение, запись, прерывание, останов. Циклы, связанные с передачей между процессором и другими устройствами, в общем случае называются циклами обмена.
85. Организация памяти эвм; (Китаев Вячеслав)
Память используется для хранения следующих объектов:
Компьютерные программы.
Состояния всех устройств.
Данные (постоянные или переменны).
В памяти недопустима обработка данных и следовательно применимы всего две операции:
выборка ( информация не разрушается) и запись (предыдущая информация разрушается).
Память понимается как линейная последовательность ячеек наделенных адресами, по которым осуществляется доступ к содержимому.
МАЕП – минимально адресуемая единица памяти.
В зависимости от вида данных:
1 бит (флаги слова состояния процессора, внешних устройств);
1 байт ( арифметические данные, команды).
Слово – наибольшая длина данного, выбираемого за одно обращение (16, 32, 64 бита).
Основные характеристики памяти:
Емкость (обозначается С) с диапазоном: 1 байт (регистр памяти) – n*100Гбайт (винчестер, оптический диск).
Быстродействие (обозначается Т) с диапазоном: n* 1нсек (регистровая память) – n* 10 секунд (магнитная лента, оптический диск).
Чем больше емкость памяти, тем обычно меньше ее быстродействие. Для преодоления противоречия емкости и быстродействия используется иерархическая организация памяти (см.ниже).
Основные параметры, характеризующие быстродействие памяти:
а) t ВЫБОРКИ – время от запуска памяти для считывания данного и до появления его в буферном регистре (не включает установку и дешифрацию адреса).
б) t ОБРАБОТКИ – время, затраченное на чтение данного в двух последовательных циклах чтение и запись данных по разным адресам (включая время задания адреса и его дешифрации).
Как правило, выполняется соотношение: t ОБР 2t ВЫБ
Надежность – зависит от возникновения сбоев при считывании или записи данных и обеспечивается с помощью средств контроля (обнаружения и исправления ошибок):
а) Parity control – контроль по четности, позволяет обнаружить одиночные ошибки (в одном бите);
б) ECC (error checking and correction control) – контроль с использованием корректирующих кодов, использует два дополнительных бита. Позволяет обнаружить двойную ошибку или скорректировать одиночную ошибку.
Плотность записи (бит / см2), зависит от типа среды хранения информации, наиболее высокая плотность у оптических накопителей.
Стоимость хранения одного бита - важна для пользователя с финансовой точки зрения.
Запоминающие устройства можно классифицировать по следующим критериям:
по типу запоминающих элементов
по функциональному назначению
по типу способу организации обращения
по характеру считывания
по способу хранения
по способу организации
По типу запоминающих элементов
Полупроводниковые
Магнитные
Конденсаторные
Оптоэлектронные
Голографические
Криогенные
По функциональному назначению
ОЗУ
СОЗУ
ВЗУ
ПЗУ
ППЗУ
По способу организации обращения
С последовательным поиском
С прямым доступом
С непосредственным доступом или Адресные
Ассоциативные
Стековые
Магазинные
По характеру считывания
С разрушением информации
Без разрушения информации
По способу хранения
Статические
Динамические
По способу организации
Однокоординатные
Двухкоординатные
Трехкоординатные
Двух- трехкоординатные