12. Арифметическо-логическое устройство – назначение, схема, принцип работы.
АЛУ – устройство, выполняющее арифметические и логические действия над числами.
Схема АЛУ для 1-разрядных чисел:
|
Входные числа и КОП на дешифратор АЛУ поступают одновременно. В зависимости от двоичного кода операции, сигнал появляется на одном из выходов. Результат работы АЛУ – результат операции с учётом единицы переноса.
Устройство управления выдаёт разрешающие сигналы на все остальные устройства. УУ – генератор последовательностей импульсов, выдаваемых на различные выходы устройства. УУ и АЛУ составляют ядро процессора.
13. Архитектура персонального компьютера. Назначение основных устройств.
Архитектура Фон-Неймана.
|
Архитектура современного ПК.
|
Процессор содержит АЛУ и УУ, которое управляет всеми устройствами ПК. Как правило УУ само формирует тактовые сигналы с интервалом Ттактовое.
Тактовая частота
Между тактов. импульсами выполняется
1 элементарная операция.
Основные требования к ПК: быстродействие и объем памяти. Увеличение быстродействия – повышение FT, уменьшение количества тактов на операции.
Оперативная память – энергозависимая часть компьютерной памяти, временно хранящая данные и команды процессора. Обладает высоким быстродействием, небольшим объемов (3.2 ГБ при 32 разрядах, до 64 ГБ при 64 разрядах).
В современных ПК оперативная память разбита на ячейки 1 байт. Ячейки нумеруются с 0. 2-байтное слово:
|
Адрес машинного слова определяется адресом первого байта этого слова.
Шина – компьютерная подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера. Управляется драйвером. К шине подключаются устройства компьютера.
Состоит из 3 частей:
шины данных;
адресные шины;
шины управления.
Шина характеризуется разрядностью (кол-во
одновременно передаваемых разрядов) и пропускной способностью (макс. кол-во байт в ед. времени, МГц).
14. Программная модель оперативной памяти. Принцип обратной записи, сегментация памяти.
Программная модель памяти - память с точки зрения программиста. Обычно обращение к памяти производится по словам. Адресом слова является адрес первого байта слова. Поэтому модель памяти при использовании 2-байтных слов вот:
0000 |
|
|
0002 0004 … |
|
|
|
|
|
... |
||
Если нужно прочитать 3-й и 4-й байты, то обращаемся к слову 2, читаем 3-й байт, сохраняем значение, читаем слово 4, в нем 4-й байт. Так как обращений много, используют принцип выравнивания данных по границам слов.
Принцип обратной записи.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
2 3
При записи чисел наиболее важными разрядами являются левые. При записи в экспоненциальной форме записывается:
Зн |
Зн П |
П |
М |
Поэтому в процессорах соблюдается принцип обратной записи: более важная информация хранится в старших байтах.
Сегментация оперативной памяти.
Для того, чтобы участки памяти, выделенные различным программам, не совпадали при выполнении этих программ, память делится на сегменты, каждый из которых характеризуется адресом 1-го байта и длиной сегмента. В программе программист должен задавать относительные адреса машинных слов. Реальный адрес – адрес слова + смещение.
В современных ПК сегмент – 64 кб.