6. Рыночные требования, предъявляемые к ос

- расширяемость (возможность вносить изменения и дополнения, не нарушая целостность с-мы)

- переносимость (возможность переноса платформы с одной с-мы на другую или на более современный процессор)

- надёжность, отказоустойчивость (с-ма должна быть защищена от внутренних и внешних ошибок)

- совместимость (ОС должна иметь ср-ва для исполнения программ, написанных для других ОС)

- безопасность (с-ма должна обеспечивать контроль доступа к ресурсам)

- с-ма должна обеспечить достаточную производительность (насколько позволяет аппаратная платформа)

7. Cisc и risc процессоры, конвейерная обработка (микропроцессор, разрядность микропроцессора)

Микропроцессор - процессор, выполненный в виде одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схем. Микропроцессор состоит из цепей управления, регистров, сумматоров, счетчиков команд и очень быстрой памяти малого объема.

Микропроцессор – миниатюрное устройство, которое выполняет различные арифметические и логические операции без участия человека по заданной для него программе, которая, как и данные, хранится в памяти - чаще всего оперативной.

Некоторые микропроцессоры дополняются сопроцессорами, расширяющими возможности микропроцессоров и набор выполняемых команд.

Микропроцессор подключается к системной шине, как и прочие блоки компьютера. Для выделения каждого устройства оно наделяет­ся уникальным адресом - как квартиры, дома и улицы в большом го­роде. Недаром современные ПК имеют так называемую шинную архитектуру, которая позволяет в неограниченном количестве наращи­вать ПК все новым и новым периферийным оборудованием.

Шина на материнской плате компьютера - это множество пло­ских проводников. К шинам подключены специальные буферные микросхемы. Удобства ради принято делить системную шину на три шины.

Шина данных - двунаправленная шина, по которой данные от различ­ных периферийных устройств подаются в процессор или. напротив. посылаются от процессора в эти устройства.

Шина адресов - однонаправленная шина, по которой от процессора посылаются сигналы, указывающие на адрес того или иного перифе­рийного устройства.

Управляющая шина - двунаправленная шина, по которой передаются управляющие сигналы, обеспечивающие заданную последователь­ность работы микропроцессора и различных периферийных устройств компьютера.

По проводам шин данных и адресов идут двоичные электриче­ские сигналы. Число проводов задает разрядность шин. В общем случае она различна для данных и адресов. Чем выше разрядность шины данных, тем больше информации перелается за раз по ней. Разряд­ность шины адресов определяет максимальный адрес адресуемой ячейки памяти.

Помимо внешних шин. микропроцессор обычно имеет свои встроенные шины, которые формируются на его чипе. Размеры чипа (кристалла микропроцессора) малы, а потому такие шины могут иметь более высокие частоты работы.

Микропроцессоры

Начало 70-х годов ознаменовалось рождением нового и, как оказалось, весьма перспективного и беспрецедентного по своим последствиям направления в развитии вычислительной техники – в 1971 г. был выпущен первый в мире микропроцессор. С тех пор за короткое время появилось несколько поколений микропроцессоров, а для прогнозирования перспектив их будущих применений не хватает даже самой богатой фантазии. Совершенствование микропроцессоров идёт параллельно с развитием микроэлектронной технологии, которая позволяет размещать на кристалле всё больше и больше логических схем.

Микропроцессоры, а в более общем плане – большие и сверхбольшие интегральные схемы, революционизировали вычислительную технику в том отношении, что она становится всё более дешёвой, массовой и надёжной, а её применение оказывается экономически эффективным практически во всех областях народного хозяйства. По существу, микропроцессорная техника является фундаментом грандиозной программы компьютеризации общества.

История развития однокристальных микропроцессоров в 1970-х – 1990-х годах показывает их эволюцию от первого 4-битного микропроцессора Intel 4004 через 8- и 16-битные устройства к более новым 32-битным процессорам, функциональные возможности которых превосходят возможности процессоров крупных компьютеров прошлого. И хотя первые микропроцессоры подходили только для калькуляторов и простых контроллеров, современные микропроцессоры используются в качестве ЦП сложных компьютеров широкого назначения.

По степени интеграции микропроцессорных приборов традиционно различают:

Малую 1 – менее 10 логических вентилей;

Среднюю 2 – от 10 до 100 вентилей;

Большую 3 – от 100 до нескольких тысяч вентилей;

сверхбольшую4 – десятки тысяч вентилей;

Все современные микросхемы имеют сверхбольшую степень интеграции (на самом деле, они содержат десятки миллионов логических вентилей).

Микропроцессоры фирмы Intel в значительной степени определяют направление развития компьютерной техники. Каждые несколько лет фирма Intel демонстрирует новые прорывы в своей технологии, существенно меняя наши представления о возможностях компьютеризации. Базовое семейство микропроцессоров Intel началось с первого в мире 4-битного микропроцессора 4004 (1971), ориентированного на применение в микрокалькуляторах. Затем фирма Intel выпустила 8-битные микропроцессоры 8008 (1972), 8080 (1974) и 8085 (1976), достаточно мощные для построения небольшого компьютера. Они могли выполнять двоичные и двоично-десятичные5 16-битные арифметические операции и адресовать память до 64 Кбайт с помощью 16-битной шины данных. Наконец, был выпущен 16-битный микропроцессор 8086 (1978) с его 8-битным вариантом 8088 (1979) и расширенными вариантами 80186 и 80286 (1982), обладающими более высоким быстродействием и дополнительными возможностями. Процессоры 8086, 8088 и 80186 могли оперировать с 32-битными двоичными и 16-битными двоично-десятичными числами и адресовать память до 1 Мбайт блоками по 64 Кбайт. Новое поколение микропроцессоров ознаменовалось появлением 32-битных процессоров 80386 (1985) и 486SX (1989), которые могли адресовать до 4 Гбайт памяти и выполнять несколько задач одновременно. За 18 лет производительность микропроцессоров фирмы Intel выросло от 60 тыс. до 41 млн операций в секунду. Процессор 486DX имел дополнительно встроенные кэш-память первого уровня и устройство обработки чисел с плавающей точкой, а следующие процессоры фирмы Intel – 64-разрядную шину данных, возможность обработки нескольких инструкций одновременно и набор дополнительных регистров и инструкций. Таковы процессоры Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro и Pentium II. Последние два из них также содержат в одном корпусе с процессором встроенную кэш-память второго уровня.

Но фирма Intel не является монополистом в области разработки микропроцессоров. Группа инженеров, отделившихся от фирмы Intel и образовавших фирму Zilog, выпустило 8-битный микропроцессор Z80 (1976), аналогичный Intel 8080, но содержащий дополнительные регистры и команды. Большинство программ процессора 8080 могут выполняться и на процессоре Z80. Аналогичные 8-битные микропроцессоры были выпущены и другими фирмами: процессор 6800 – фирмой Motorola, процессор 6502 – фирмой MOS Technology. Ещё позже фирма Motorola выпустила микропроцессор 68000 (1980), который имеет 16-битную шину данных, но может обрабатывать 32-битные данные и адресовать память до 4 Гбайт. Он выполнял около 800 тыс. операций в секунду. Его преемниками стали микропроцессоры 68010, 68020 и 68030, длительное время составлявшие основную конкуренцию микропроцессорам фирмы Intel.

Другой группой конкурентов фирмы Intel являются фирмы, выпускающие микропроцессоры, совместимые с процессорами фирмы Intel. Таковы фирмы AMD, Cyrix, NexGen, Centaur Technology. Большинство из этих фирм сначала выпускало копии микропроцессоров 80386 по лицензии фирмы Intel, а затем лицензия была отозвана, и таким фирмам пришлось самостоятельно разрабатывать свои следующие микропроцессоры.

Процессоры (по набору команд):

1. RISC – сокращённый набор команд. Большинство команд выполняется за одинаковое кол-во тактов, очень просто реализовать конвейерный метод обработки

2. CISC – сложный набор команд. Одной командой можно выполнить множество действий, сложно повышение производительности (технически сложен в изготовлении).

При конвейерной обработке за каждый такт выполняется одна команда.

1-загрузка

2-декодирование

3-исполнение

4-запись в память