шпоргалка / шпорки / Шпор2 (3курс)

3. Введение в архитектуру ЭВМ, Процессор его основные характеристики

А

Микропроцессор

L1

шина

Микропроцессор определяет быстродействие и класс компьютера. Его задача выполнять программы, находящиеся в основной памяти. Он вызывает команды последовательно, одну за другой, определяет их тип, а затем выполняет.

Основные характеристики:

• Тактовая частота (Гц) – показывает, сколько элементарных операций в секунду может выполнить микропроцессор.

• Разрядность– это максимальное количество разрядов двоичного кода, которое может обработать или передать одновременно микропроцессор.

• Размер КЭШ памяти

В понятие разрядность входит:

1. Разрядность внутренних регистров, определяет принадлежность процессора к тому или иному классу. Разрядность внутренних регистров может быть – 8, 16, 32, 64 бит.

Регистр – это внутренняя память микропроцессора, предназначенная для хранения команд управления и данных.

2. Разрядность шины данных, определяет скорость передачи информации между процессором и остальными устройствами. Разрядность шины данных бывает – 16, 32, 64 бит.

ПС = РШ  ТЧ,

где РШ – разрядность шины; ТЧ – тактовая частота.

3. Разрядность шины адреса, определяет адресное пространство компьютера – это максимальное количество ячеек оперативной памяти, к которым микропроцессор может осуществить доступ. Разрядность шины данных – 20, 24, 32, 64 бит или шиналинии - К.

АП = 2^k, где k – разрядность шины адреса.

3-7. Функциональная и структурная организация ЭВМ.

К функциональным средствам относятся коды, с помощью которых обрабатываемая информация представляется в цифровом виде. Кроме кодов на функционирование ЭВМ оказывают влияние алгоритмы их формирования и обработки, технология выполнения различных процедур (например, начальной загрузки операционной системы, принятой в системе технологии обработки заданий пользователей и др.); способы использования различных устройств и организация их работы (например, организация системы прерываний или организация прямого доступа к памяти), устранение негативных явлений (например, таких, как фрагментация памяти) и др.

Реализована идеология функционирования ЭВМ может быть по-разному: аппаратурными, программно-аппаратурными или программными средствами. При аппаратурной и программно-аппаратурной реализации могут быть применены регистры, дешифраторы, сумматоры; блоки жесткого аппаратурного управления или микропрограммного с управлением подпрограммами (комплексами микроопераций); устройства или комплексы устройств, реализованные в виде автономных систем (программируемых или с жестким управлением) и др. При программной реализации могут быть применены различные виды программ - обработчики прерываний, резидентные или загружаемые драйверы, соm-, ехе- или tsr - программы, bat- файлы и др.

Будем считать, что способы реализации функций ЭВМ составляют структурную организацию ЭВМ. Тогда элементная база, функциональные узлы и устройства ЭВМ, программные модули различных видов (обработчики прерываний, драйверы, соm-, ехе-, tsr-программы, bat-файлы и др.) являются структурными компонентами ЭВМ.

При серьезных конструктивных различиях ЭВМ могут быть совместимыми, т.е. приспособленными к работе с одними и теми же программами (программная совместимость) и получению одних и тех же результатов при обработке одной и той же, однотипно представленной информации (информационная совместимость). Если аппаратурная часть электронных вычислительных машин допускает их электрическое соединение для совместной работы и предусматривает обмен одинаковыми последовательностями сигналов, то имеет место и техническая совместимость ЭВМ.

Совместимые ЭВМ должны иметь одинаковую функциональную организацию: информационные элементы (символы) должны одинаково представляться при вводе и выводе из ЭВМ, система команд должна обеспечивать в этих ЭВМ получение одинаковых результатов при одинаковых преобразованиях информации. Работой таких машин должны управлять одинаковые или функционально совместимые операционные системы. Аппаратурные средства должны иметь согласованные питающие напряжения, частотные параметры сигналов, а главное - состав, структуру и последовательность выработки управляющих сигналов.

При неполной совместимости ЭВМ (при наличии различий в их функциональной организации) применяют эмуляторы, т.е. программные преобразователи функциональных элементов.

0. 4. Шинная архитектура.

В современных компьютерах используется такой способ организации связи, который позволяет любой части компьютера связываться с любым другим компонентом, это организуется с помощью общих каналов связи, которые называются системной шиной.

Этот принцип, называется принципом открытой архитектуры, и впервые был предложен IBM. Новые компоненты соединения через разъемы или слоты, когда плата вставлена в слот и включено питание, она получает доступ к общим сигналам и информации внутри компьютера.

Системную шину можно представить, как совокупность сигнальных линий объединенных по назначению.

Основное назначение: передавать информацию между процессором и вспомогательными устройствами.

Шины различают по:

• Разрядности

• Количеству и типу поддерживающих устройств

• Пропускной способности

• Принципу работы:

• Синхронная

• Асинхронная

Типы шин и их характеристики:

1. ISA (Industry Standard Architecture) – стандартная промышленная архитектура. Она была придумана в 1981 г. IBM.

Основные характеристики:

• Количество линий – 62 линии (16 линий для передачи данных, 24 линии для передачи адреса)

• Тактовая частота – 8 МГц.

• ПС = 2  8  10⁶ = 16 Мб/с.

Пример, показывающий требования по пропускной способности системной шины.

Дана разрешающая способность монитора – 1024  768; качество цветопередачи – 32 бита на пиксель (4 байта), при кадровой частоте – 75 Гц.

Одно изображение:

1024  768  4 = 3,1 Мб.

Требуемая Пропускная способность шины:

ПС = 75  3,1 = 236 Мб/с.

2. PCI (Peripheral Connect [Component] Interconnect) - межсоединение периферийных компонентов.

1.0 PCI – 1990 г. Intel

Основные характеристики:

• Шина данных – 32 линии

• Тактовая частота – 33 МГЦ.

• ПС = 4  33  10⁶ = 132 Мб/с

2.0 PCI – 1993 г.

Основные характеристики:

• Шина данных – 64 линии

• Тактовая частота – 33 МГц.

• ПС = 264 Мб/с

2.1 PCI и 2.2 PCI – 1995 г.

Основные характеристики:

• Шина данных – 64 линий

• Тактовая частота – 64 МГц.

• ПС = 528 Мб/с.

3. AGP (Accelerated Graphics Port) – ускоренный графический порт.

Появилась в 1997 г., предназначалась для увеличения графической производительности (видео система) и убрать графические данные с шины PCI.

Основные характеристики:

• Шина данных – 64 линии

• ПС = 528 Мб/с

Были выпущены стандарты: 2x; 4x; 8x.

За один такт передавалась на одна порция информации, а в соответствии с числом, указанном в стандарте.

4. PCI Express – шина третьего поколения.

Основные характеристики:

• Базовая ПС = 2,5 Гб/с.

• Существуют четыре разновидности контактных наборов данных шины: 1, 4, 8, 16 линий (PCI Express 16x)