- •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.
Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм.
Назначение системы ввода-вывода – это, обеспечение центральной части машины с внешней средой представленными периферийными устройствами.
Связь процессора с периферийными устройствами осуществляется:
Через аккумулятор (регистр общего назначения)
Через оперативную память.
Оперативная память может непосредственно связаться с внешним устройством через DA.
Проблемы ввода-вывода:
Существует большое количество устройств ввода-вывода, с различными параметрами:
Скорость передачи данных.
Формат передачи данных (устройства последовательного, параллельного представления информации и т.д.).
Различные формы передачи данных (байты, слова, блоки секторы).
Количество выполняемых функции (чтение, запись).
Различные скорости работы центральной машины и внешних устройств (требуется многоуровневая буферная память).
Асинхронность центральной рабочей машины и внешних устройств (Это значит, что центральная машина работает сама по себе, внешне устройство подготавливается к работе (согласование устройств)).
Требования в системе ввода-вывода:
Обеспечить эффективное согласование центральной части машины и внешних устройств с
целью достижения максимальной производительности.
Обеспечение распределения внешних устройств по одновременно выполняемым
задачам в системе (большинство машин работают в многозадачных системах).
Обеспечение управлением каждым конкретным внешним устройством.
Обеспечение дружественного интерфейса с пользователем.
Архитектура систем ввода-вывода.
Существует два основных способа организации системы ввода вывода.
Прямой ввод вывод.
Косвенный ввод вывод (канальный ввод вывод).
ОП
системная шина
ЦП
ОП контрол. ВУ контр. ВУ
ВУ ВУ1 ВУ2 ВУ3
механизм
носит. инф
При прямом вводе-выводе работа внешних устройств управляется центральным процессором, и все это подключается к одной системной шине, при этом зависимым при подключений память может быть один раздел адрес памяти и портов внешних устройств, а в случае два используется единое обращение к памяти и внешних устройств. Процесс взаимодействия внешних устройств и центральной части машины определяется интерфейсом ввода вывода, под которым понимается совокупность сигналов линий связи и алгоритм управления, обеспечивает заданный протокол взаимодействия внешних устройств и процессора. Под протоколами понимается, последовательное формирование прямых и квитирующих сигналов взаимодействия (ответный сигнал называется квитирующим).
ВУ1 ВУ2 ВУ3 ВУ4
контр. 1 контр. 2
канал 1
(мультиплексный)
ЦП ОП
канал 2 контрол. ВУ
(селекторный)
В данной архитектуре осуществлен процесс ввода-вывода называемый канальный.
Каналы делятся на
Мультиплексные (обслуживают много, но медленно).
Селекторные (обслуживают мало, но быстро).
Отличительная особенность, процессор освобождается от управления внешним устройством, функция процессора осуществляется в инициализировании канальных программ и завершение операции ввода-вывода с помощью каналов (по существу это многопроцессорная система, в некотором смысле).
Сравнение функций контролеров и каналов, состав контролеров и каналов
Контролеры:
В текущий момент времени он выполняет одну команду ввода-вывода получаемую от процессора или канала и одновременно обслуживает одно внешние устройство.
В его функции входит:
Опознание своего адреса выборки.
Подтверждение готовности внешних устройств.
Управление операцией во внешнем устройстве.
Согласование форматов данных.
Согласование скоростей передачи (буферизация).
Фиксация момента и характера операции ввода-вывода.
Контроллер должен содержать:
Селектор адреса (логическая схема, выдающая разрешающий сигнал на один адрес).
Регистры управления (содержит команду) и состояния. Состояния характеризуются следующими битами: DONE,BUSYERRORчасто применяется бит приоритета.
Буферные регистры данных (которые служат для согласования форматов и скоростей передачи).
Особенности каналов:
Выполняет целую канальную программу из многих команд.
Допускает одновременно управлять несколькими внешними устройствами.
В его функции входит:
Опознание своего адреса и подтверждения готовности.
Прием команд процессора инициализирующих работу канала и нахождения в памяти своей канальной программы.
Поиск контроллера и внешнего устройства участвующего в операции и проверки их готовности.
Запуск канальной программы и управление обменом.
Сообщение центрального процессора о завершение операции и всей программы.
Канал представляет собой специализированный процессор с расширенными управлениями, и ограниченный арифметическими возможностями.