Организация ЭВМ / (2)ОРГ~1

Организация процессора и основной памяти ЭВМ

Процессор выполняет две основные функции:

1. обработка данных

2. управление всеми устройствами ПК

Каждая из команд управления имеет две части:

1. операционная (задает код операции и режим ее выполнения)

2. адресная (содержит сведения о размещении операндов (данных), непосредственно сами значения данных, адреса данных в памяти или сведения для определения адресов размещения данных в памяти).

В адресной части могут быть сведения об отсутствии данных. Тогда команда называется нульадресная (безадресная) {или от 1 до 3-х операндов, тогда одноадресная и, соответственно трехадресная}

Типовая структура процессора и основной памяти

ША – шина адреса

ШД – шина данных

ШУ – шина управления

	Операционная часть АЛУ Регистры
Память Регистр адреса памяти Регистр данных памяти Накопитель Контроллер Регистр управляющего слова контроллера памяти

АЛУ – арифметико-логическое устройство

Регистры словосостояния – содержат текущее состояние ЦП, в который входят уровень приоритета программы, биты завершения последней команды, режим обработки текущей команды; возможны следующие режимы обработки в порядке возрастания уровней:

1. User Mode – режим пользователя – не могут выполняться системные команды (команды изменения состояния ЦП и команды ввода/вывода)

2. Super Visor Mode – обеспечивается выполнение всех команд ввода/вывода

3. Kernel Mode – режим ядра – возможно выполнение всех команд процессора

ПС (IP) – программный счетчик – содержит адрес текущей команды и автоматически изменяется для подготовки адреса следующей команды

Регистр команд – содержит код исполняемой в данный момент команды

Дешифратор КОП и режимов адресации – расшифровывает в тот вид, который можно обрабатывать

Состав ЭВМ.

Hardware: Software:

1. ЦП 1) ОС

2. Шины, протоколы и связи между ними 2) Утилиты

3. Набор устройств памяти 3) Проблемно-ориентированные

4. Устройства связи с ВУ 4) Языки программирования

5) Системы промежуточного ПО (RMI, CORBA)

Принцип программного управления в машинах Фон – Неймна

1. Данные хранятся в памяти машины как и команды. При этом в команде указываются не данные, а адреса их размещения в памяти.

2. Команды могут обрабатываться также как и числовые данные (модифицируются)

3. Хранимая программа в памяти позволяет осуществлять произвольный переход от одной команды к другой (можно создавать ветвления и циклы)

4. Централизованный принцип управления и выполнения программ по последовательному алгоритму

5. Низший уровень машинных команд, позволяющий выполнять элементарные операции (пересылка, передача управления, арифметическая обработка чисел)

Узким местом фон – неймановских машин был доступ к памяти и линиям их связи. Для преодоления этих узких мест применяются следующие методы:

1. увеличение параллелелизма (разрядности команд и обработки данных)

2. активное использование конвейеризации обработки команд и данных

3. активное использование буферных блоков между основной памятью и ЦП (Кэш память позволяет «выровнять» работу ЦП и памяти)

Управление процессом.

Деятельность, свойства которой меняются, и которая связана с выполнением программ, называется процессом.

Одна программа может быть связана с несколькими процессами. Состояние процесса включает:

1. техническую позицию выполняемой работы

2. значение счетчика адреса

3. значения регистров ЦП и ячеек памяти, к которым производится обращение.

Задачи, связанные с координацией процессов, решаются планировщиком и диспетчером (входящим в состав ядра ОС). Планировщик ведет пул записей о процессах, присутствующих в вычислительной системе. Для этого в основной памяти он образует блок, называемый таблицей процессов.

Диспетчер – это компонент ядра ОС, отвечающий за то, чтобы запланированные процессы выполнялись.

В системе с разделением времени, эта задача решается путем разбиения времени процесса на короткие интервалы (кванты) около 50 мс. По истечении этого времени происходит принудительное переключение ЦП от одного процесса к другому. По окончании кванта времени, цепь таймера генерирует сигнал, называемый прерыванием.

Управл. часть Внутренние регистры Регистры словосостояния ПС (IP) Регистры команд Дешифратор КОП и режимов адресации Формирователь управляющих сигналов

ЦП

CPU

ГТ