- •Определение и принципы организации информационных процессов эвм
- •Принципы Фон Неймана
- •Классификация эвм по принципу действия
- •Классификация эвм по этапам создания
- •Классификация эвм по размерам и функциональным возможностям
- •Сравнительные параметры классов современных эвм
- •Классификация пк по поколениям процессоров
- •Классификация пк по типу используемого мп
- •Функционирование эвм с шинной организацией
- •Периферийные устройства
- •Обобщенный алгоритм функционирования классической эвм
- •Эвм с канальной организацией
- •Основные команды эвм
- •Основные термины и определения для пк ibmpc
- •Внешние интерфейсы
- •Типы корпусов и бп для пк
- •Форм-фактор матплат
- •Состав mb
- •Первоначальная загрузка и самотестирование пк
- •Шина расширения (шр)
- •Обобщенная архитектура шин
- •Чипсеты для mb
- •Блок-схемаMb на чипсете Intel 430fx
- •Блок-схема mb на чипсете Intel 440bx
- •Наборы микросхем системной логики для Pentium II/III
- •Современные mb
- •Архитектура mb для мп Hammer
- •Развитие современных мп
- •Архитектура современного мп
- •Идеология проектирования мп
Классификация пк по типу используемого мп
По системе команд и архитектуре
RISC (reduced instruction set computer –процессор ссокращенным набором команд)
МП на RISCпредполагают менее сложные команды одинаковой длины с отказом от некоторых сложных методов адресации. В частности для данных – обращение МП к памяти производится только двумя специальными командами – чтение и запись. Все остальные операции работают с регистрами. Это позволяет оптимизировать выполнение команд и ускорить работу МП.RISC-процессоры –Motorola,AnalogDevices.
б) CISC(complete-instuction-set computing – процессор с полным набором команд)
МП на CISCначали изготовляться фирмойIntelв 1971 году –Intel4004. Для которых характерен набор сложных команд неодинаковой длины и большое количество методов адресации к ОП. Начиная с 80486 МП имел комбинированную структуру (МП –CISC, ядро –RISC). Для удобства работы на данном МП использовалисьOCWindows–Linux(PentiumIV,AMDK6-II,Athlon,Cyrix6x86MX).
Функционирование эвм с шинной организацией
Шинная организация ЭВМ является простейшей формой организации ЭВМ. В соответствие с принципами фон-Неймана подобная ЭВМ имеет следующую упрощенную схему.
CPU(centralprocessingunit) – основная функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Это наиболее сложный компонент ЭВМ, как с точки зрения электроники, так и с точки зрения функциональных возможностей.CPUсостоит из следующих основных взаимосвязанных элементов: АЛУ (арифметико-логическое устройство), УУ (устройство управления) и регистров.
АЛУвыполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти. В нем выполняется арифметические и логические операции. Кроме того, АЛУ вырабатывает управляющие сигналы, позволяющие ЭВМ автоматически выбирать путь вычислительного процесса в зависимости от получаемых результатов. АЛУ формирует по двум входным переменным одну выходную, выполняя заданную функцию (сложение, вычитание и т.д.). Выполняемая функция определяется микрокомандой, получаемой от УУ. В своем составе АЛУ содержит устройство, которое хранит характеристику результата выполнения операции над данными и называемое флаговым регистром (регистр признаков, регистр состояний). Отдельные разряды этого регистра указывают на равенство результата операции “0”, на знак результата операции и на правильность выполнения операции (наличие переноса за пределы разрядной сетки или переполнение).
Программный анализ флагов позволяет производить операции ветвления программы в зависимости от конкретных значений и данных. Кроме того, в АЛУ имеется набор программно-доступных быстродействующих ячеек памяти, которые называются регистрами процессора. Регистры составляют основу архитектуры процессора. Среди обязательного набора регистров отметим следующие: регистр данных (служит для временного хранения промежуточных результатов при выполнении операций), регистр-аккумулятор (служит для временного хранения результата выполнения команды), регистр-указатель стека (используется при операциях со стеком, т.е. такой структурой данных, которая работает по принципу LIFO– последний вошел, первый вышел; стек используется для организации подпрограмм), индексные (указательные) и базовые регистры (служат для хранения и вычисления адресов операндов памяти), регистры-счетчики (используются для организации циклических участков в программах), регистры общего назначения (используются для любых целей и их назначение определяет программист при написании программы). Количество регистров и связи между ними оказывают существенное влияние на сложность и стоимостьCPU. С другой стороны наличие большого количества регистров с богатым набором возможностей упрощает программирование и повышает гибкость ПО.
УУ– это частьCPU, которая вырабатывает распределенную во времени и пространстве последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд. На этапе цикла выборки команды УУ интерпретирует команду, выбранную из программной памяти. На этапе выполнения команды в соответствие с типом реализуемой операции УУ формирует требуемый набор команд низкого уровня для АЛУ и других устройств. Эти команды задают последовательность простейших низкоуровневых операций таких, как пересылка данных, сдвиг данных, установка и анализ признаков, запоминание результатов и т.д. Такие элементарные низкоуровневые операции называются микрооперациями, а команды, формируемые УУ, называются микрокомандами. Последовательность микрокоманд соответствующих одной команде называется микропрограммой.
В простейшем случае УУ имеет в своем составе 3 устройства: регистр команд, который содержит код команды во время ее выполнения; программный счетчик, в котором содержится адрес очередной, подлежащей выполнению команды; регистр адреса, в котором вычисляются адреса операндов, находящихся в памяти.
Для связи пользователя с ЭВМ предусмотрен пульт управления, который позволяет выполнять действия: сброс ЭВМ с начальное состояние, просмотр регистров или ячеек памяти, запись адреса в программный счетчик, пошаговое выполнение программы при ее отладке.
Память
Это устройство, предназначенное для запоминания, хранения и выборки программ и данных. Память состоит из конечно числа ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. Доступ к ячейке осуществляется указанием ее адреса. Память способна выполнять 2 вида операций над данными – чтение с сохранением содержимого и запись нового значения со стиранием предыдущего.
В большинстве современных ЭВМ, минимально адресуемым элементом памяти, является байт (поле из 8 бит). Совокупность битов, которые АЛУ может одновременно поместить в регистр или обработать, обычно называют машинным словом.
ОП
Это функциональный блок, хранящий информацию для УУ (команды) и для АЛУ (данные). Память должна вмещать достаточно большое количество информации, т.е. иметь большую емкость. По величине емкости можно судить об использовании той или иной ОС (Windows95 – 4-8 Мб,Windows98 – 32-64 Мб,WindowsXP– 64-256 Мб). Память должна обладать достаточным быстродействием, соответствующим быстродействию других устройств ЭВМ.
Чем больше емкость памяти, тем медленней к ней доступ, т.к. время доступа определяется временем, необходимым для выборки из памяти или записи в нее информации, поэтому в ЭВМ существует несколько запоминающих устройств, различающихся емкостью и быстродействием.
Устройство памяти |
f (Мгц) |
Объем (Кб, Мб) |
Кэш L1 |
f ядраCPU |
8-32Кб |
Кэш L2 |
½:f CPU |
64-512 Кб – домашний ПК 1-4 Мб - сервер |
Кэш L3 |
½ - ¼ f CPU |
4 - Мб |
ОЗУ |
f системной шины |
2 - Мб |
HDD |
от 3-15 с |