- •Разработка гипотетической эвм
- •Оглавление.
- •Цель курсового проекта.
- •Задание на курсовой проект.
- •Исходные данные к курсовому проекту.
- •Разработка и описание структурной схемы эвм.
- •Разработка основных блоков эвм.
- •1. Центральный процессор.
- •2. Система прерываний.
- •Принцип работы системы прерываний.
- •3. Страничная оперативная память.
- •Страничная организация памяти.
- •4. Кэш данных, Кеш команд.
- •5. Система ввода – вывода.
- •6. Блок синхронизации.
- •7. Таймер.
- •8. Монитор.
- •9. Клавиатура.
- •Разработка функциональной схемы блока tlb.
- •Алгоритм работы tlb.
- •Литература.
Страничная организация памяти.
Страница = 4кб – классический случай.
Рис. 4. Схема преобразования адреса.
Размер виртуальной страницы и физической должны совпадать.
Кол-во таблиц – кол-во пользователей.
Есть вариант, чтобы полная таблица хранилась в ОП, а в дорогом адресном кэше хранилась только та часть дескрипторов, которые в ОП + активны (только те дескрипторы, которые доступны процессору).
4. Кэш данных, Кеш команд.
Кэш-память представляет собой быстродействующее статическое ОЗУ небольшого объёма, в котором по мере работы процессора сохраняется наиболее актуальная информация.
При раздельной кэш-памяти выборка команд и данных может производиться одновременно, при этом исключаются возможные конфликты. Последнее обстоятельство существенно в системах, использующих конвейеризацию команд, где процессор извлекает команды с опережением и заполняет ими буфер или конвейер.
Обычно ОП разрабатывается на базе динамического ОЗУ, быстродействие которого примерно в 10 раз ниже статического. При считывании информации из ОП она, попутно, запоминается в кэш-памяти, причем “на всякий случай” запоминается информация из соседней с ней ячеек. Так как программы обычно имеют циклический характер, а данные и команды размещены в соседних ячейках, в кэш-памяти постепенно накапливаются, а затем в ходе работы, автоматически обновляются текущие коды команд и данных, которые процессор часто использует. Таким образом в кэш-памяти накапливаются рабочие копии данных, хранимых в основном ОЗУ, причем считывание этих копий производится примерно в 10 раз быстрее, чем если бы считывались оригиналы данных. При записи информации, мы должны обязательно записать новые значения в ОЗУ, поэтому при этой операции мы не можем воспользоваться преимуществами кэш-памяти. Кэш со сквозной записью.
Ниже приведена таблица условий сохранения и обновления информации в ячейках кэш-памяти и ОП.
Режим работы |
Наличие копии в кэш-памяти |
Информация рмация | |
В кэш-памяти |
В ОЗУ | ||
Чтение |
Копия есть |
Не изменяется |
Не изменяется |
Копии нет |
Создается копия |
Не изменяется | |
Запись |
Копия есть |
Обновляется |
Обновляется |
Копии нет |
Создается копия |
Обновляется |
5. Система ввода – вывода.
По заданию ввод/вывод должен быть программно-управляемый с отображением в памяти.
При программно-управляемом (условном) вводе/выводе управление обменом информацией осуществляется подпрограммой, которая сама опрашивает устройства на предмет их готовности передавать данные. При данной организации ввода/вывода сводятся к минимуму аппаратные затраты, но увеличивается загруженность процессора.
Ввод-вывод с отображением в память - это способ в соответствии с которым пересылка данных к периферийным устройствам (ПУ) и из этих устройств осуществляется с использованием некоторого пространства памяти. При этом адрес памяти декодируется в периферийном устройстве, т. е. имеется возможность установить, когда адресовано данное конкретное устройство. Обычно каждому функциональному блоку ПУ присваивается свой адрес памяти, и ЦП может произвести обращение к этому блоку.
Достоинство ввода-вывода с отображением в памяти заключается в том, что для выполнения ввода-вывода могут быть использованы все команды обращения к памяти. Следовательно, машине не обязательно иметь специальные команды ввода-вывода.
Недостаток в том, что необходимо присваивать часть памяти ПУ. Таким образом, полный диапазон адресации памяти в машине уменьшается на величину этой части адресов.