- •Организация и функционирование вычислительных машин
- •Раздел 1. Основные понятия архитектуры и организации эвм. 3
- •Раздел 2. Организация процессора и основной памяти вм 7
- •Раздел 3. Организация памяти в эвм 35
- •Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм. 51
- •Раздел1.Основныепонятия архитектуры и организации эвм. Состав электронной вычислительной машины (эвм)
- •Принцип программного управления и машина фон Неймана
- •Понятие архитектуры, организации и реализации эвм
- •Многоуровневая организация эвм.
- •Понятие семантического разрыва между уровнями
- •Организация аппаратных средств эвм
- •Типовая структура вм на микропроцессорных наборах
- •Раздел 2. Организация процессора и основной памяти вм
- •Типовая структура процессора и основной памяти
- •Основной цикл работы процессора
- •Организация процессора и памяти в микропроцессоре Intel 8086
- •Организация стека процессора
- •Распределение оперативной памяти в i8086, ms dos
- •Организация выполняемых программ в ms dos
- •Режимы адресации памяти в микропроцессоре Intel 8086
- •5. Адресация по базе
- •6. Косвенная адресация с масштабированием
- •7. Адресация по базе с индексированием и масштабированием
- •Система команд i8086
- •3DNow! от amd
- •Организация прерываний в процессоре Intel 80x86
- •Управление выполнением команд в эвм.
- •Способы формирования управляющих сигналов.
- •Простейшая схема формирователя управляющих сигналов
- •Способы кодирования микрокоманд.
- •Компьютеры с сокращенным набором команд.
- •Арифметические особенности risc процессоров.
- •Раздел 3. Организация памяти в эвм
- •Основные среды хранения информации.
- •Виды запоминающих устройств.
- •Память с произвольной выборкой.
- •Постоянные запоминающие устройства.
- •Ассоциативные запоминающие устройства (азу)
- •Иерархическая система памяти
- •Организация памяти типа кэш.
- •Организация структуры основной памяти в процессорах ix86.
- •Организация виртуальной памяти.
- •Организация виртуальной памяти на i386 и более старших моделях.
- •Организация работы с внешней памятью.
- •Организация работы с файлами на дисках в ms-dos.
- •Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм.
- •Архитектура систем ввода-вывода.
- •Способы выполнения операции передачи данных
- •Структуры контроллеров внешних устройств, для управления различными режимами передачи данных.
- •Программные средства управления вводом-выводом.
- •Основные компоненты процедуры управления ввода-вывода общего вида
- •Состав и реализация устанавливаемого драйвера символьного типа
- •Литература
- •Краткое введение в язык ассемблера.
- •1. Директивы задания данных
- •2. Директивы сегментации программы
- •3. Директивы группирования.
- •4. Порядок размещения сегментов.
- •5. Директивы ограничения используемых команд.
Простейшая схема формирователя управляющих сигналов
Способы кодирования микрокоманд.
Обычно число различных микроопераций как минимум на порядок превышает число машинных операций. Кроме того, в составе микрокоманды требуется указывать прямой адрес следующей микрокоманды в микропрограммной памяти. Это приводит к тому, что длина микрокоманды может достигать больших размеров (Lмк.200 бит и более).
Эффективно использоваться микрокоманда длиной 200 бит не может.
Для решения этой проблемы применяют различные способы кодирования микрокоманд.
Унитарное кодирование (по существу это отсутствие какого-либо кодирования)
LОПЧМК= (NМОП)MAX
опчмк – операционная часть микрокоманды
моп – микрооперация
Достоинства:
Простота формирования управляющих сигналов.
Высокая скорость формирования сигналов.
2. Прямое или одноуровневое кодирование команд.
Весь набор микроопераций делится на группы, связанные с управлением конкретными устройствами, а в пределах группы микрооперации кодируются в двоичной форме.
Затем эти двоичные коды поступают на входы ДШi, где расшифровываются и затем используются для формирования управляющих сигналов. Прямое или одноуровневое
кодирование называется так потому, что все группы являются независимы друг от друга.
W количество групп
LMK=(Log2(mi) + 1) нужно взять целую частьLogи прибавить к ней единицу
I = 1
Косвенное (двухуровневое) кодирование команд.
Частным случаем косвенного кодирования является резидентное кодирование.
(пример использования 32-битной системы на 16-битной)
Существуют еще горизонтальное и вертикальное кодирование.
Принципы деления полей.
Горизонтальное кодирование – в одно поле объединяется все взаимно исключаемые (в данном такте) микрооперации, тогда при Wполей, одновременно в одном такте можно выполнитьWоперации. По количеству бит и быстродействию этот способ между унитарным и одноуровневым кодированием.
LМКОМ64 бита . Проблема: усложняется программирование (так как программист должен мыслить параллельно, что довольно затруднительно).
Вертикальное кодирование – в одно поле кодируется группа, допускающее параллельное выполнение микроопераций. Цель: минимизация длины команды в целом. При этом в одном такте может выполняться небольшое число микрокоманд. В целом, любая горизонтально закодированная команда соответствует нескольким вертикальным закодированным командам.
Пусть (NМОП)MAX= 100 (МОП – микрооперации)
Число одновременно выполненных микроопераций равно
N’ПАР_МОП= 32 / МК (комбинации)
mРАЗРЯДОВ ДЛЯ МОП= 5 =Log2N’MK , то есть хранится пяти разрядный код, а при дешифрации (двух уровневой) он распаковывается в 32 бита, затем в 100 микроопераций.
Основной недостаток это низкая скорость расшифровки и выполнение команды.
Особенности микропрограммного способа управления:
Большая гибкость в плане изменения набора команд, путем замены микропрограммной памяти (ПЗУ) или перезаписи микропрограммной памяти (ППЗУ).
Возможность рационального распределения аппаратного и микропрограммного управления порождает семейство машин разной производительности, но с одним набором команд.
Микропрограммное управление имеет регулярную структуру и реализуется с помощью БИС
Есть возможность эмуляции на микропрограммном уровне новых архитектур машин на имеющейся инструментальной машине.
Микропрограммная реализация системных программ (компиляторы, файловые системы), значительно повышает производительность системы и используется в суперкомпьютерах.