Конфигурации пдп(dma)
Подключен к шине как устройство;
Выполняет роль модуля ввода-вывода для подключенного к нему набора периферийных устройств;
КПДП подключается с одной стороны по выделенной шине к периферийным устройствам, а с другой к системной шине.
Вычислительная машина с канальной системой ввода\вывода.
Канальная система ввода-вывода — это не просто прямой доступ к памяти, в ней есть специализированный процессор, который используется для того, чтобы связываться с периферийными устройствами.
Центральный процессор инициирует ввод/вывод путем инструктирования канала о необходимости выполнить канальную программу, находящуюся в ОП. и указания начального адреса этой программы в памяти ВМ. КВВ следует этим указаниям и управляет пересылкой данных. Отметим, что пересылка информа ции каналом ведется в режиме прямого доступа к памяти. ВУ взаимодействуют с каналом, получая от него приказы. Таким образом, в ВМ с КВВ управление вво дом/выводом строится иерархическим образом. В операциях ввода/вывода уча ствуют три типа устройств:
процессор (первый уровень управления); ● канал ввода/вывода (второй уровень); ● внешнее устройство (третий уровень).
Каждому типу устройств соответствует свой вид управляющей информации:
процессору — команды ввода/вывода; ● каналу — управляющие слова канала; ● периферийному устройству — приказы.
Структура ВМ с канальной системой ввода/вывода показана
Классификация
архитектур современных по месту хранения
операндов: аккумуляторная, стековая,
мостовая, регистровая.
Классификация архитектур современных микропроцессоров. Архитектуры с полным и сокращенным набором команд, архитектура с длинным командным словом. Причины появления, достоинства и недостатки. Принстонская и гарвардская архитектуры. Фоннеймановские принципы построения компьютерных систем.
Архитектура - абстрактная модель функциональных возможностей процессора
(средства, которыми может пользоваться программист)
Архитектура набора команд (Instruction set architecture) включает в себя два понятия:
● Система команд (инструкции аппаратно реализуемые в процессоре) ● Средства для выполнения команд:
○ форматы данных
○ системы регистров
○ способы адресации
○ модели памяти
Классификация архитектур современных микропроцессоров
(см. вопрос 25 (черные) + 26 (синие))
Классификация архитектур по составу и сложности команд
CISC (complex instruction set computer) Архитектура с полным набором команд
(относится к регистровой архитектуре набора команд)
Особенности:
Имеет большое количество различных команд, каждая из которых выполняется несколько тактов
Устройство управления с программируемой логикой
Небольшое количество регистров общего назначения
Различные форматы команд с разной длиной
Преобладание двухадресной адресации
Развитый механизм адресации операндов, включающий различный методы косвенной адресации
RISC (reduced instruction set computer) Архитектура с сокращенным набором команд (относится к load/store архитектуре набора команд).
Особенности:
Большая часть команд выполняется за один такт
Стандартная однословная длина всех команд, равная естественной длине слова и ширине шины данных и допускающая унифицированную конвейерную обработку всех команд
Малое число стандартных команд (не более 128)
Малое количество форматов команд (не около 4)
Малое число способов адресации (не более 4)
Доступ к памяти только посредством команд чтения и записи (load/store)
Все команды, кроме чтения и записи, используют внутрипроцессорные межрегистровые пересылки
Устройство управления с аппаратной (жесткой) логикой
Преимущества RISC:
Сравнительно простая структура устройства управления (остаётся больше места для других узлов ЦП и для доп.устройств: кэш-памяти, блока арифметики с плавающей запятой, части основной памяти, блока управления памятью, портов ввода/вывода)
Унификация набора команд, ориентация на конвейерную обработку, унификация размера команд и длительности их выполнения, устранение периодов ожидания в конвейере
RISC обладает рядом средств для непосредственной под ЯВУ и упрощения разработки компиляторов ЯВУ, благодаря чему эта архитектура в плане поддержки ЯВУ почти равна CISC
Недостатки RISC:
Программы на архитектуре RISC длиннее, чем на CISC, за счет сокращенного числа команд
Хотя большее число регистров дает существенные преимущества, само по себе оно усложняет схему декодирования номера регистра, тем самым увеличивая время доступа к регистрам
УУ с аппаратной логикой менее гибко, более склонно к ошибкам, затрудняет поиск и исправление ошибок, уступает при выполнении сложных команд
Однословная команда исключает прямую адресацию для полноразрядного адреса, поэтому ряд производителе
VLIW (very long instruction word)
Архитектура с длинным командным словом (грубо говоря, объединение нескольких RISC процессоров работающих параллельно).
Особенности:
Сложный регистровый файл, усложненные связи с вычислительными устройствами
Большой объем программного кода
Невозможность миграции программ, написанных под другие архитектуры
Сложность отладки
Недостатки:
Усложнение регистрового файла и связей регистрового файла с вычислительными устройствами
Трудности создания компиляторов, способных найти в программе независимые команды, связать такие команды в длинные строки и обеспечить их параллельное выполнение.
Большой объем программного кода
Невозможность миграции программ написанных под другие архитектуры
Сложность отладки
Принстонская архитектура характеризуется наличием одной памяти для данных и инструкций. Использование общей шины для передачи команд и данных значительно упрощает отладку, тестирование и текущий контроль функционирования системы, повышает ее надежность
В гарвардской архитектуре память команд и память данных физически разделены. Шины, соединяющие их с процессором, могут иметь как разную разрядность, так и разный объем памяти под команды и данные. Такое архитектурное решение (рис. 4.1.2) дает выигрыш в быстродействии по сравнению с принстонской архитектурой, поскольку за один машинный цикл процессор может получить команды и данные.
Недостатки Гарвардской архитектуры связаны с необходимостью проведения большего числа шин, а также с фиксированным объемом памяти, выделенной для команд и данных, назначение которой не может оперативно перераспределяться в соответствии с требованиями решаемой задачи.
Принципы фон Неймана
Двоичное кодирование
Адресуемость памяти
Последовательное программное управление
Однородность памяти