- •1. Процессоры. Определение, классификация, закономерности развития, области применения. Обобщенная структура микропроцессора. Общий алгоритм функционирования.
- •2. Арифметико-логические устройства. Определение, структура, подход к проектированию, основные уравнения работы алу (пример синтеза выражения). Особенности знаковой и беззнаковой арифметики.
- •9. Подход к проектированию многотактного процессора на примере архитектуры risc-V. Сравнение с другими подходами к реализации микроархитектуры.
- •Централизованный арбитраж
- •2. Косвенный (канальный) ввод-вывод: Каналы делятся на: 1. Мультиплексные (обслуживают много ву, но медленных). 2. Селекторные (обслуживают мало ву, но быстродействующих).
- •19. Классификация и описание архитектур по месту хранения операндов: аккумуляторная, стековая, мостовая, регистровая.
- •Принстонская архитектура (Princeton Architecture)
2. Косвенный (канальный) ввод-вывод: Каналы делятся на: 1. Мультиплексные (обслуживают много ву, но медленных). 2. Селекторные (обслуживают мало ву, но быстродействующих).
Отличительная особенность канального ввода-вывода - процессор освобождается от управления внешними устройствами, функция процессора заключается в инициализации запуска канальных программ и завершении операции ввода-вывода, выполняемой с помощью канала, по соответствующему признаку из канала (по существу это многопроцессорная система).
При совмещенном адресном пространстве для адресации модулей ввода/вывода отводится определенная область адресов. Обычно все операции с модулем ввода/вывода осуществляются с использованием входящих в него внутренних регистров: управления, состояния, данных. Фактически процедура ввода/вывода сводится к записи информации в одни регистры МВВ и считыванию ее из других регистров. Это позволяет рассматривать регистры МВВ как ячейки основной памяти и работать с ними с помощью обычных команд обращения к памяти, при этом в системе команд ВМ вообще могут отсутствовать специальные команды ввода и вывода. Так, модификацию регистров МВВ можно производить непосредственно с помощью арифметических и логических команд. Адреса регистрам МВВ назначаются в области адресного пространства памяти, отведенной под систему ввода/вывода.
В случае выделенного адресного пространства для обращения к модулям ввода/вывода применяются специальные команды и отдельная система адресов. Это позволяет разделить шины для работы с памятью и шины ввода/вывода, что дает возможность совмещать во времени обмен с памятью и ввод/вывод. Кроме тог:., адресное пространство памяти может быть использовано по прямому назначению в полном объеме.
Для периферийных устройств ПК в основном используются следующие виды интерфейсов.
1. COM-порт или последовательный порт RS (Recomended standart). Это самый медленный и самый старший по возрасту из рассматриваемых портов, он имеет 9-штырьковый разъем.Скорость передачи у него очень низкая: 155 Кбит/сек. Сейчас этот порт используется для подключения телефонного модема, джойстиков и других медленных устройств.
2. Lpt, порт построчного принтера. Порт имеет 25-штырьковый двухрядный разъем, часто через такой разъем к компьютеру подключается принтер. Скорость передачи данных этим портом невелика и составляет несколько Мбит/сек. Еще более неудобно то, что LPT позволяет подключать без перенастройки только одно устройство. Для нового устройства требуются свои ресурсы. При подключении возможны аппаратные конфликты нового устройства с имеющейся в системе аппаратурой, в результате чего подключенная техника работать не будет.
3. Usb (Universal Serial Bus), универсальная последовательная шина. Этот порт обладает несколькими преимуществами: 1) Большей скоростью, чем у LPT: 12 Мбит/сек для USB-1 и до 480 Мбит/сек для USB-2.
Через USB можно одновременно подключать до 127 периферийных устройств без всякой настройки компьютера. Компьютер через этот порт сам определяет параметры устройства и выделяет ему нужные ресурсы для работы в системе ПК.
USB может подавать питание на маломощные устройства, не имеющие своего блока питания. Разработано множество видов техники, питающейся от USB. Присутствие в USB силовых питающих контактов может сыграть и отрицательную роль – при отключении флэш-накопителе.
USB может работать с низкоскоростными устройствами, такими как клавиатура, мышь и др. на присущей им скорости – до 1,5 Мбит/сек.
Техника USB сейчас имеет наибольшее распространение. Сейчас все выпускаемые компьютеры оснащаются портом USB, хотя остались COM-порт и LPT, ведь в мире эксплуатируется еще много устаревшей техники.
Режим прямого доступа к памяти-особый режим работы устройств, при котором устройства пишут в память и читают из памяти без участия центрального процессора. Это позволяет во многих случаях очень сильно повысить производительность. В этом режиме активным устройством является контроллер прямого доступа к памяти (КПДП). Процессор, получив от КПДП заявку на прямой доступ, прерывает свою работу и отключается от интерфейса, передавая его задатчику, т.е. КПДП. Процессор при этом не выполняет контекстного переключения, а может продолжать свою работу, если она не требует интерфейса. Управление интерфейсом переходит к КПДП, который посредством выполнения операций чтения и записи передает информацию между ОЗУ и ПУ с соответствующим заданием адресов памяти.\
В ВМ с каналами ввода/вывода центральный процессор практически не участвует в непосредственном управлении внешними устройствами, делегируя эту задачу специализированному процессору, входящему в состав каналом ввода/вывода(КВВ). Все функции ЦП сводятся к запуску и остановке операций в КВВ, а также проверке состояния канала и подключенных к нему внешнее устройство (ВУ). Для этих целей ЦП использует лишь несколько (от 4 до 7) команд ввода/вывода. Например, в IBM 360 таких команд четыре:
«Начать ввод/вывод»;
«Остановить ввод/вывод»;
«Проверить ввод/вывод»;
«Проверить канал».
Структура ВМ с канальной системой ввода/вывода