Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ТСвИС / (х) архитектура устройства компьютера.ассемблер

.pdf
Скачиваний:
54
Добавлен:
28.05.2015
Размер:
6.3 Mб
Скачать

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Архитектура ЭВМ и систем

Введение. Предпосылки создания ЭВМ Информация и Информатика Эволюция ЭВМ

Логические основы построения вычислительной машины Электронные технологии и элементы, применяемые в ЭВМ Алгоритмы и языки программирования Состав машинных команд. Адресация регистров и ячеек памяти в ПК

Программное обеспечение компьютера

Центральный процессор Архитектура фон Неймана Структура ПК Материнская плата

Оперативная память

Оптический привод Жѐсткий диск Основы Ассемблера Видеокарта Монитор

Клавиатура

Мышь Принтер. Технологии печати Сканеры

Сравнение последовательных и параллельных шин Сети ЭВМ

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Основные компоненты архитектуры ЭВМ

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Микропроцессор

Микропроцессор – процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких

специализированных микросхем.

Классификация микропроцессоров

Принцип реализации

 

RISC процессоры

 

 

 

 

CISC процессоры

 

 

(с сокращённым набором команд)

 

 

 

(с полным набором команд)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутренняя структура

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гарвардская архитектура

 

 

 

 

 

Архитектура Фон-Неймана

 

 

 

(раздельное хранение и

 

 

 

 

 

 

(совместного хранения

 

 

 

обработка команд и данных)

 

 

 

 

 

 

программ и данных )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система команд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аккумуляторные микропроцессоры

 

 

 

МП с регистрами общего назначения

 

 

(результат большинства операций

 

 

 

(представляющие собой часть регистров

 

 

сохраняется в специальном регистре,

 

 

 

процессора, использующихся без

 

 

который называется «аккумулятор»)

 

 

 

ограничения в арифметических операциях)

 

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Микропроцессор

Микропроцессор выполняет следующие функции:

-выборку команд программы из основной памяти

-дешифрацию команд

-выполнение арифметических, логических и других операций,

закодированных в командах

-управление пересылкой информации между регистрами и основной памятью, между устройствами ввода/вывода

-отработку сигналов от устройств ввода/вывода, в том числе реализацию прерываний с этих устройств

-управление и координацию работы основных узлов МП

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Центральный процессор

Центральный процессор (ЦПУ, CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и

логические операции, заданные программой, управляет

вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров (МП).

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему

— тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.

Кристалл-пластинка обычно помещается в

пластмассовый или керамический плоский корпус и

соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.

Микропроцессор

Устройство

 

И

управления (УУ)

 

 

н

 

 

 

 

т

 

 

Арифметико-

 

е

 

р

логическое

 

 

ф

устройство (АЛУ)

 

 

е

 

 

 

 

й

 

 

Микро-

 

с

 

н

процессорная

 

 

а

память

 

 

я

(МПП)

 

 

 

кэш

 

с

 

 

 

 

 

и

Математический

 

с

 

т

сопроцессор

 

 

е

 

 

 

 

м

 

 

а

 

 

 

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Центральный процессор

Устройство управления (УУ) – вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки ЭВМ

От

генератора

тактовых

импульсов

Код

команды

Кодовая шина данных (КШД)

Кодовая шина инструкций (КШИ)

Код команды

 

 

 

 

От микропроцессорной

 

ПЗУ микропрограмм

 

 

 

 

 

 

памяти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Код адреса

 

Дешифратор операций

 

 

Узел формирования адреса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кодовая шина

 

 

 

 

 

 

Регистр команд

 

адреса (КША)

 

 

 

 

 

 

 

КОП

 

 

Адреса операндов

 

 

 

 

 

 

 

Регистр команд – запоминающий регистр, хранит код команды: код выполняемой операции и адреса операндов

Дешифратор операции – логический блок, выбирающий в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции (КОП) один из множества имеющихся у него выходов

ПЗУ микропрограмм – хранит управляющие сигналы, необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации

Узел формирования адреса - устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти (регистра) по реквизитам , поступающим из регистра команд и регистров МПП

КШД, КША и КШИ – часть внутренней интерфейсной шины микропроцессора

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Центральный процессор

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации.

 

 

Регистр 1: 1-е число и результат

 

 

Кодовая

 

 

 

 

 

 

 

 

шина

 

 

 

 

Схемы

 

Регистр 2: 2-е число

 

данных

 

 

 

управления

(КШД)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сумматор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кодовая

шина

инструкций (КШИ)

Микропроцессорная память (кэш) – предназначена для кратковременного хранения информации, участвующей в вычислениях в ближайшие такты работы процессора. Имеет небольшой объѐм (до нескольких Мб), но очень высокое быстродействие (время доступа измеряется нс).

Интерфейсная часть микропроцессора – предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для формирования полных адресов операндов и команд.

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Центральный процессор

Этапы цикла выполнения:

1.Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счѐтчика команд, на шину адреса, и отдаѐт памяти команду чтения

2.Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности

3.Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет еѐ

4.Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счѐтчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды

5.Снова выполняется п. 1

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Центральный процессор

«Десктопные» процессоры (старшие модели)

Процессоры Intel

4-битные (1971)

8-битные (1972)

16-битные x86 (1978)

32-битные x86 (1981)

Pentium I (1993)

Pentium Pro (1995)

Pentium II (1997)

Pentium III (1999)

Pentium IV (2000)

Pentium D (2005) [2]

Pentium M (2003)

Core (2006)

Solo Duo

Core 2 (2006)

Duo Quad

Intel Core i7 (2008) [до 6]

Intel Core i5 (2009) [2, 4]

Intel Core i3 (2010) [2]

Процессоры AMD

Am9080/ 8080 (1974)

Am2900 (1975)

16-битные x86 (1979)

Am29K (1987)

Am486 (1993)

K5(1996)

K6(1998)

K6-2(1998)

K6-III (1999)

K7 - Athlon (1999) [1, 2]

K8 - Athlon 64 (2003) [1, 2]

K8 - Turion 64 (2005) [1, 2]

K10 – Phenom (2007) [2, 3, 4, 6]

AMD Fusion

Архитектура ЭВМ и систем К.т.н., доц. каф. ИСТ Кислицын Д.И. – ННГАСУ, 2010г.

Центральный процессор

Мобильные процессоры Pentium M и Centrino Duo

Dynamic Power Coordination

Dynamic Cache Sizing