Тема 1: Основні елементи апаратних засобів комп’ютера. Пам’ять, одиниці об’єму пам’яті. Реальний та захищений режим роботи процесора
Інформація про структуру персонального комп’ютера:
основні пристрої та функціональні блоки: Mother Board, BIOS, RAM, EMX, XMS, Cache, Video controlers, Sound Car, MIO Cards.
периферійні пристрої та порти обміну даними: принтер (струменевий, матричний, лазерний), Mouse, Scaner, Plotter, Keyboard, Net card (BNC, RG 4/54), Modem)
пристрої збереження даних FDD, HDD (внутрішні, зовнішні, можливість обміну через паралельний порт), HDD SCSI, CD ROM, ZIP
системні магістралі ISA, EISA, PCI, AGP
блоки безперебійного живлення UPS
д
исплеї
CGA,
EGA,
VGA,
SVGA
Пристрій керування шиною (контролер шини)
Рис. 1. Спрощена програмна модель процесорів Intel X86.
Характеристика та загальна структура мікропроцесорів
E
U
(Execution
Unit)
– блок
виконання, або операційний пристрій,
який виконує команди.
BIU (Bus interface Unit) – блок інтерфейсу, підготовлює команд і дані для виконання і передає їх на виконання.
Interface – сукупність засобів, що забезпечують спряження пристроїв і програмних модулів, як на фізичному так і на логічному рівнях. Такий інтерфейс складається з декількох контролерів вводу/виводу, кожен з яких може в собі містити одну, або більше мікросхем (Chips) CBIC. Цей термін використовують також для характеристики засобів доступу користувачів до обчислювальної системи – “Інтерфейс користувача”.
Bus – системна шина. Це сукупність провідників, які з’єднують центральний процесор з пам’яттю і пристроями вводу/виводу.
1) шина даних; 2) адресна шина; 3) шина керування.
Взаємодія між інтерфейсом І/О і Bus здійснюється через регістри, що називаються портами І/О.
Execution Unit – складається з:
ALU – арифметико логічний пристрій;
CU – пристрою керування;
Регістру станів виконання команд;
Регістру покажчика команд;
Регістрів оперативного призначення.
Пристрої цього блоку забезпечують обробку команд, виконання арифметичних і логічних операцій.
Bus interface Unit – складається з:
блоку черги команд
сегментних регістрів
Пристрої цього блоку виконують наступні функції:
Управління обміном даними з EU і пам’яттю;
Адресацію пам’яті об’ємом до 1 Mb (для 8086 - 286)
Вибірку команд, яка здійснюється за допомогою блоку черги команд, який дозволяє вибирати команди з випередженням.
Exec.Unit і Bus. Int. Unit працюють паралельно, але BIU випереджає EU на один крок. EU повідомляє BIU про необхідність доступу до інформації в пам’яті чи пристрою вводу/виводу і робить запит на машинні команди з черги команд. В той час коли EU виконує першу команду з черги, BIU вибирає наступну команду з пам’яті. Оскільки вибірка відбувається під час виконання команд EU, збільшується швидкість обробки даних.
Інформація про Cache – пам’ять, блок прогнозування команд, конвеєрну обробку, та двох і трьох рівневий Cache.
Програміст може прямо керувати тільки операційним пристроєм (Exec.Unit), який містить внутрішні регістри і ALU, а також контролером, який викликає команди.
Операційний пристрій містить швидкодіючий суматор і паралельний зсувач бітів, який може зсувати байти, слова, подвійні слова в будь-якому напрямку. Операції сумування і зсуву найбільш швидкі у випадку коли операнди знаходяться в регістрах пам’яті CPU.