6) Организация ввода-вывода.

Процессор поддерживает взаимодействие с внешними устройствами через специальные адреса, не входящие в общее адресное пространство памяти, так называемые порты.Взаимодействие ведётся командами ввода и вывода.

Состояние готовности определяется поллингом или прерыванием.

Каналы ввода/вывода бывают силекторные – обеспечивающие высокоскоростной режим доступа (в каждый момент времени может обслуживаться только один канал); байтмультиплексные – канал, имеющий много подканалов и работающий в режиме чередования байтов, обслуживает медленные устройства ввода/вывода (принтер, низкоскоростные линии связи); блокмультиплексные – работает в режиме чередования блоков, обслуживает ряд высоскоростных устройств (лазерные принтеры, винчестеры и т.д.).

7) Методы повышения производительности эвм.

Определяются тремя основными факторами:

- Быстродействием элементной базы (как быстро переключаются вентили и на какие расстояния по плате проходит сигнал)

- Логикой взаимодействия узлов микропроцессора и его организацией

- Эффективностью использования операционной системой аппаратных средств

Рассмотрим режим конвейерной обработки команды. Относится к так называемым режимам параллельной обработки. Выполнение команды разбивается на 4 фазы:

- выборка команды

- дешифрация команды

- выборка операндов

- исполнение команды

В современных процессорах данная последовательность выполняется конвейером. Каждая фаза выполняется отдельным устройством.

8) Стpуктуpа современных ПЭВМ. Шины, контроллеры, кэш 1-го и 2го уровня.

16-разрядные ЭВМ 80-х гг имели одношинную структуру.

Современные ЭВМ имеют многошинную структуру, в отличие от простых. Это связано с тем, что разные устройства работают на различной тактовой частоте

PCI – периферийный компонент межсоединительных связей. Локальная шина, имеющая высокую тактовую частоту, предназначена для подключения высокоскоростных внешних устройств. Использует режим plug&play.

Мост – устройство (контроллер), согласующее работу 2-х или нескольких шин

AGP – локальная шина для взаимодействия с видеоадаптером.

IDE – интерфейс (локальная шина) для подключения устройств внешней памяти HDD, CD-ROM и т.д.

USB – универсальная последовательная шина для подключения внешних устройств с возможностью самонастройки.

ISA – шина для подключения медленных устройств.

Если происходит очень резкое изменение в технологиях, меняются все условия. Поэтому разработчики всегда должны учитывать возможные технологические изменения, которые могут повлиять на баланс между компонентами компьютера.

Существует ряд принципов разработки, иногда называемых принципами RISC, которым по возможности стараются следовать производители универсальных процессоров.

Все команды непосредственно выполняются аппаратным обеспечением. Это обеспечивает высокую скорость большинства команд.

Компьютер должен начинать выполнение большого числа команд. Это достигается за счет параллелизма.

Команды должны легко декодироваться. Чем меньше разных форматов команд, тем лучше.

К памяти должны обращаться только команды загрузки и сохранения. Поскольку доступ к памяти занимает много времени, а подобная задержка нежелательна, то лучше поступать именно таким образом, используя регистры.

Должно быть большое количество регистров. По той же причине их должно быть достаточно много (по крайней мере 32).

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех устройств между собой.

Системная шина включает в себя:

- кодовую шину данных (КШД), содержащую схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов машинного слова операнда;

- кодовую шину адреса (КША), содержащую схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

- кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

- шину питания, содержащую схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1. Между микропроцессором и основной памятью;

2. Между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3. Между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие разъемы подключаются к шине: непосредственно или через контроллеры (адаптеры).

Управление системной шиной осуществляется МП либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему контроллера шины, формирующую основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

КЭШ – буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих ЗУ. Является промежуточным запоминающим устройством или буфером. Она используется при обмене данными между микропроцессором и ОЗУ, между ОЗУ и внешним накопителем. Использование кэш памяти сокращает число обращений к жесткому диску для чтения-записи, так как в ней хранятся данные, повторное обращение к которым, со стороны процессора не требует повторения процесса чтения или иной обработки информации. Существует два типа кэш памяти: внутренняя (от 8 до 64 кбайт), размещаемая внутри процессора и внешняя (от 256 кбайт до 1 Мбайт), которая устанавливается на системной плате.