- •1 Введение
- •2 Основная часть
- •Раздел 1 архитектура и принципы построения эвм
- •Тема 1.1 Основные характеристики эвм
- •Тема 1.2 Общие принципы построения микро эвм
- •1) Протоколы обмена информации
- •2) Протоколы арбитража
- •3) Параллельная и последовательная передачи
- •4) Временная синхронизация процессов в микро эвм.
- •5) Режимы работы микро эвм
- •6) Формирование системной шины микро эвм.
- •Тема 1.3 Классификация средств вт
- •4 Микро эвм (пэвм).
- •Раздел 2. Функциональная и структурная организация эвм
- •Тема 2.1 Внутренняя структура эвм
- •1) Структурная схема эвм. Назначение базовых узлов и их функции.
- •Тема 2.2 Арифметическое логическое устройство (алу)
- •1) Формы представления информации в эвм
- •2) Представление алфавитно-цифровой информации и десятичных чисел
- •1 Классификация алу
- •2 Структура алу
- •Тема 2.3 Центральный процессор (цп)
- •2) Организация работы цп и оп
- •3) Система команд.
- •4) Программы и микропрограммное управления.
- •Тема 2.4 Устройство управления (уу)
- •2) Структурная схема уу
- •3) Способы адресации.
- •1. Прямая адресация.
- •4. Укороченная адресация.
- •4) Принцип организации системы прерываний
- •2. Характеристики системы прерываний
- •6) Маска прерываний
- •5) Прямой доступ к памяти
- •6) Интерфейс системной шины
- •Тема 2.5 Системная память
- •1) Иерархическая организация памяти в эвм.
- •2) Оперативная память
- •5) Основная память
- •6) Виртуальная память
- •1 Основные понятия
- •2 Виртуальная память при страничной организации.
- •3 Виртуальная память при сегментно-страничной организации.
- •7) Постоянная память для хранения bios
- •8) Защита памяти
- •Раздел 3 современные микро эвм
- •Тема 3.1 Технология сверхбыстрых ис и их влияние на архитектуру эвм
- •1) Архитектура эвм Фон-Неймана.
- •2 Раздельное кэширование кода и данных.
- •3 Введение блока предсказания перехода
- •2) Мп и микро эвм
- •3) Структура микро эвм
- •4) Особенности реализации оп в современных микро эвм
- •5) Периферийная организация эвм.
- •6) Мультипроцессорные системы
- •7) Системные ресурсы компьютера
- •Тема 3.2 Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы.
- •1) Общие сведения
- •2) Классификация вс
- •Тема 3.3 Архитектура памяти
- •1) Проблемы короткого машинного слова и архитектурные методы решения этих проблем.
- •2) Архитектура памяти (См. Раздел 2)
- •3) Форматы команд (См. Раздел 3)
- •Тема 3.4 Организация ввода/вывода и системы прерываний
- •1) Пространство ввода/вывода
- •2) Программное управление вводом/выводом
- •3) Ввод/вывод по прерываниям
- •4) Организация пдп
- •Раздел 4. Базовая архитектура 32 разрядных мп на примере i486
- •Тема 4.1 Регистровая структура мп
- •1) Пользовательские регистры мп (16 штук)
- •2) Сегментные регистры
- •3) Указатель команды eip/ip
- •4) Регистр флагов
- •Системные регистры мп i486 (15 штук)
- •1 Регистры pm
- •2 Регистры управления cr0 - cr3
- •3 Регистры отладки dr0 – dr7 – (Debug Registers)
- •4 Регистры проверки tr3-tr5, tr6, tr7.
- •Тема 4.2 Кодирование режимов адресации
- •1) 16 Битная адресация
- •2) 32 Битная адресация – применяется в защищённом режиме
- •Тема 4.3 Управление памятью
- •1 Сегментная организация памяти.
- •1) Общие понятия о сегментации.
- •2) Формат дескриптора сегмента
- •3) Права доступа сегмента ar
- •4) Дескрипторные таблицы
- •5) Селекторы сегментов
- •6) Образование линейного адреса
- •7) Локальная дескрипторная таблица (ldt)
- •8) Особенности сегментации
- •2) Страничная организация памяти
- •1 Структура страниц (лист 7)
- •2 Страничное преобразование адреса.
- •3 Формат элемента таблицы страниц pte
- •Тема 4.4 Защита по привилегиям
- •1) Уровни привилегий
- •2) Определение уровней привилегий
- •3) Привилегированные команды
- •4) Защита доступа к данным
СОДЕРЖАНИЕ
1 Введение
2 Основная часть
Раздел 1 Архитектура и принципы построения ЭВМ
Тема 1.1 Основные характеристики ЭВМ
Тема 1.2 Общие принципы построения микро ЭВМ
Тема 1.3 Классификация средств ВТ
Раздел 2 Функциональная и структурная организация ЭВМ
Тема 2.1 Внутренняя структура ЭВМ
Тема 2.2 Арифметическое логическое устройство (АЛУ)
Тема 2.3 Центральный процессор (ЦП)
Тема 2.4 Устройство управления (УУ)
Тема 2.5 Системная память
Раздел 3 Современные микро ЭВМ
Тема 3.1 Технология сверхбыстрых ИС и их влияние
на архитектуру ЭВМ
Тема 3.2 Многопроцессорные и многомашинные вычислительные
системы
Тема 3.3 Архитектура памяти
Тема 3.4 Организация ввода/вывода и системы прерываний
Раздел 4 Базовая архитектура 32 МП на примере I486
Тема 4.1 Регистровая структура МП
Тема 4.2 Кодирование режимов адресации
Тема 4.3 Управление памятью
Тема 4.4 Защита по привилегиям
Литература
1 Введение
История развития ЭВМ.
Арифмометр – 1642
1823 – Машина Бэббиджа – вычисление полиномов, паровой двигатель
Холлерит – 1890 – машина, работающая с таблицами данных, машина
управлялась перфокартой. Холлерит основал IBM.
1938 год – Цузе – механическая, релейная.
1946 год – десятичные числа, программирование – разъёмами. Ламповая
1950 – Фон Нейман – машина с памятью.
1951 – Эдвак, двоичная арифметика, ртутные линии задержки (ОЗУ).
1 Поколение (1945-54) – время становления ЭВМ с фон-неймановской архитектурой. Элементная база – лампы, программа составлялась на Ассемблере.
2 Поколение (1955-64) – элементная база – транзисторы, ОП – на магнитных сердечниках. Появились первые языки высокого уровня – Алгол, фортран. Появилась ОС.
3 Поколение (1965-70) Элементная база – ИС. Появились мини ЭВМ. Появились ЕС ЭВМ, появился IBM 360 – серийный выпуск.
4 Поколение (1971-74) Появились БИС, Intel 4004, 8008 – создан Альтаир.
5 Поколение – Микропроцессорное поколение:
- 1 Поколение 1976 8086 - 16 ШД. ША – 20.
220 = 20*210*210=1 Мб
Частота 4,77 – 8 МГц
- 2 Поколение – 82 год
80286 – Появился защищённый режим. ША: 24 – 16Мб; ШД: 16, РОНЫ:16
Собственный режим работы – защищённый, с возможности многозадачности и управлением виртуальной памятью. Появились оболочки. Но остался и RM, где формирование адреса идёт по законам 8086, то есть ША=20, ОП=1Мб.
Частота 6; 8; 10; 12; 16,2 МГц
-3 Поколение – 85 год, 80386. Аппаратно совместим с предыдущим.
ША=32.Частота - 25-40 МГц
ШД=32, появился виртуальный режим, называемый v86 то есть как бы высокопроизводительный 8086 с режимом многозадачности.
RM (реальный режим) и PM (защищенный режим) остались .Появилась внешняя кэш-память.
- 4 Поколение – 32 разрядный i486. РОНЫ: 32, ША=ШД=32, Появилась внутренняя кэш-память. Появился встроенный сопроцессор (DX), SX - внешний, Появился конвейер, технология скалярная. Частота: 33, 66, 133 МГц.
- 5 Поколение - 93 Pentium ША: 32, РОНЫ:32, ШД:64, 2 Конвейера – суперскалярная технология, то есть за один такт можно произвести две опции.
Кэш внутренний разделён на кэш кода и кэш данных. Pentium Pro 95 год, появились команды мультимедиа ММX.
Тактовые частоты: 133, 166, 200, 233, 266, 333 МГц.
- 6 Поколение 98 год p2. РОНЫ:32, ША:36, ШД:64. Предусмотрен режим снижения энергопотребления CD и режим SMM системного управления. Частота 233-450 МГц.
P3 частоты: 450-1,4GHz. Расширенно количество MMX команд до 70. P4. частоты: 1,3-3,6 ГГц. Гиперскалярная технология.
2 Основная часть
Раздел 1 архитектура и принципы построения эвм
Тема 1.1 Основные характеристики эвм
а) Общие характеристики
1) Производительность ЭВМ – определяется быстродействием отдельных устройств и организацией архитектуры ЭВМ и равна среднему количеству операций в единицу времени
2) Разрядность числовых кодов (разрядной сетки). Влияет на точность вычислений и пропускную способность – количество разрядов * частоту
3) Надёжность – определяется частотой нарушения работоспособности ЭВМ из-за отказов и сбоев и затратами времени на их устранение
4) Габариты, масса и потребляемая мощность.
б) Частные характеристики
1) Скорость выполнения основных видов команд
2) Ёмкость ОП – зависит от разрядности ША
3) Частота МП и системной шины
4) Программное управление зависит от конкретной ОС и системы микрокоманд