26. Канальна архітектура

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в

системах беспроводной связи. Технический результат - повышение

производительности и стабильности системы беспроводной связи путем

управления мощностью и характеристиками передачи дополнительно канала в обратной линии связи, такими как, например, скорость передачи данных,

разрешение или запрет передачи, шаг регулирования. Управление мощностьюпередачи дополнительного канала в обратной линии связи системы беспроводной связи заключается в том, что принимают первый поток управления мощностью для управления мощностью передачи дополнительного канала в комбинации с, по меньшей мере, одним другим каналом обратной линии связи, принимают второй поток управления мощностью для управления характеристикой передачи дополнительного канала и регулируют мощность передачи и характеристику дополнительного канала на основании первого и второго потоков управления мощностью.

27. Шинна архітектура. Шинна архітектура обеспечивается на базе шинного контроллера. Контроллер, обеспечивает формирование потоков данных, передаваемых по шине в соответствии со стандартом, и управляющий передачей сигналов по шине, где шина- это Совокупность электрических линий для обмена данными между частями компьютера. Кроме этого, тип шины определяет и сигналы, которые передаются по этим линиям. В персональном компьютере типы шин определяются материнской платой. Основными характеристиками шин являются разрядность передаваемых данных и скорость передачи данных в Мбайт/с. Наибольший интерес вызывают два типа шин: системный и локальный. Системная шина предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами и центральным процессором, а также оперативной памятью. Существует несколько стандартов организации системной шины для персональных компьютеров. Шина стандарта ISA (Industry standart architecture - промышленная стандартная архитектура) принята в моделях персонального компьютера IBM PC, IBM PC/XT, IBM PC/AT и компьютерах с процессором i80386. Характеризуется 16-разрядными данными и относительно невысокими скоростями обмена данными по шине.

Шина стандарта EISA (Extended Industry Standart Architecture - усовершенствованная промышленная стандартная архитектура) используется в компьютерах с процессорами i80386 и i486. является не отдельным стандартом, а лишь расширением ISA, в связи с чем в нем сохраняется аппаратная совместимость с предыдущими моделями ПК.

Шина стандарта MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура) предложена в 1987 г. фирмой IBM для PS/2. Обеспечивает быстрый обмен данными между отдельными устройствами, в частности с оперативной памятью, однако несовместима с ISA и EISA. Локальной шиной, как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, т.е. шина процессора. Локальные шины начали использоваться с компьютеров на базе процессоров i486. Локальная шина работает на частоте, равной внешней частоте микропроцессора.

Локальная шина стандарта VLB (VESA Local Bus, где VESA - Video Equipment Standards Assotiation - Ассоциация стандартов видеооборудования) разработана в 1992 г. Иногда эту шину называют VESA. Одним из недостатков шины VLB является невозможность ее использования с процессорами следующего поколения: Pentium, Alpha, Power PC и др. В настоящее время устарела.

Шина стандарта PCI (Peripheral Component Interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) создана в 1992 г. Строго говоря, шина PCI не является локальной, т.к. между ней и шиной процессора имеется специальный, согласующий сигналы блок. Кроме этого, стандарт PCI предусматривает использование вспомогательного контроллера, который берет на себя разделение сигналов процессора и шины и осуществляет разрешение конфликтов. Таким образом, шина PCI является независимой от типа процессора. Частота работы шины тоже не зависит от частоты процессора и составляет 33 МГц. Имеется 64-разрядная версия шины. Шина PCI поддерживает технологию "plug-and-play" (вставь и работай). Широко используется в настоящее время. Во время перехода на шину PCI существовали компьютеры с архитектурой, предусматривающей работу с тремя шинами ISA, VLB и PCI. Такая шина называется VIP (по начальным буквам входящих в нее стандартов).

28. "Подвійна незалежна" шинна архітектура. Архитектура построения процессора, при которой данные передаются по двум шинам независимо друг от друга, одновременно и параллельно.

Снимает многие проблемы пропускной способности компьютерных платформ, была разработана фирмой Intel для удовлетворения запросов прикладных программ, а также для обеспечения возможности дальнейшего развития новых поколений процессоров. Наличие двух независимых шин дает возможность процессору получать доступ к данным, передающимся по любой из шин одновременно и параллельно, в отличие от последовательного механизма, характерного для систем с одной шиной.

Механизм работы

Архитектура двойной независимой шины использует две шины: "шину кэш 2-го уровня(L2)(512 KB)" и "системную шину" - от процессора к основной памяти. Архитектура двойной независимой шины, к примеру, более чем в 3 раза ускоряет работу кэш 2-го уровня процессора Pentium II с тактовой частотой 400 МГц по сравнению с кэш L2 процессора Pentium. С увеличением тактовых частот процессоров Pentium II, возрастет и скорость доступа к кэш L2.

Конвейер системной шины обеспечивает одновременно множество взаимодействий ,увеличивая поток информации в системе и существенно повышая общую производительность.

Использование этих возможностей архитектуры двойной независимой шины позволяет получить трехкратное увеличение пропускной способности по сравнению с процессором, имеющим одну шину

29. Інтегрована периферія-chipset. ChipSet- это набор или одна микросхема, на которую, и возлагается основная нагрузка по обеспечению центрального процессора данными и командами, а также, по управлению перереферией как то видео карты, звуковая система, оперативная память, дисковые накопители и различные порты ввода/вывода. Они содержат в себе контроллеры прерываний прямого доступа к памяти, обычно в одну из микросхем набора входят также часы реального времени с CMOS-памятью и иногда - клавиатурный контроллер. Однако эти блоки могут присутствовать и в виде отдельных чипов. В последних разработках в состав микросхем наборов для интегрированных плат стали включаться и контроллеры внешних устройств. Внешне микросхемы Chipset'а выглядят, как самые большие после процессора, по количество выводов от нескольких десятков до двух сотен. Название набора обычно происходит от маркировки основной микросхемы - i810, i810E, i440BX, I820, VIA Apollo pro 133A, SiS630, UMC491, i82C437VX и т.п. При этом используется только код микросхемы внутри серии: например, полное наименование SiS471 - SiS85C471. Последние разработки используют и собственные имена; в ряде случаев это - фирменное название (INTEL, VIA, Viper) Тип набора в основном определяет функциональные возможности платы: типы поддерживаемых процессоров, структура объем кэша, возможные сочетания типов и объемов модулей памяти, поддержка режимов энергосбережения, возможность программной настройки параметров и т.п. На одном и том же наборе может выпускаться несколько моделей системных плат, от простейших до довольно сложных с интегрированными контроллерами портов, дисков, видео и т.д.

30. Архітектурні особливості комп’ютерів. Сердцем современного компьютера, как это может показаться не странным, является не процессор, как принято считать, а материнская плата. Рассмотрим назначение и различие разъемов, перемычек и микросхем на ней.

Слотом называются разъемы расширения расположенные на материнской плате. Они бывают следующих типов XT-Bus, ISA, EISA, VLB, PCI, AGP, PCMCIA

ISA (Industry Standard Architecture - архитектура промышленного стандарта) - основная шина на компьютерах типа PC AT (другое название - AT-Bus), разрядность - 16/24 (16 Мб), тактовая частота - 8 МГц, предельная пропускная способность - 5.55 Мб/с. Разделение IRQ невозможно(т.е. на каждый слот заведены все каналы IRQ). Конструктив - 62-контактный разъем XT-Bus с прилегающим к нему 36-контактным разъемом расширения.

данный момент существует также несколько типов разъемов для установки оперативной памяти. Такие как: SIMM, DIMM, RIMM. Собственно говоря, процессор как раз то устройство, которое производит все вычисления и управляет всеми контролерами. Ввиду несоответствия интерфейсов памяти и процессора, для совместного взаимодействия им необходим посредник - контроллер памяти. Контроллер памяти в значительной мере определяет скорость обмена с памятью а, значит, и быстродействие всей системы в целом. В настоящее время, такие контролеры выпускаются не в виде отдельных микросхем, а входят в состав чипсета, поэтому, очень важно выбрать "правильный" чипсет.

USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная магистраль) Один из современных интерфейсов для подключения внешних устройств. Предусматривает подключение до 127 внешних устройств к одному USB-каналу, принципиально сделан по принципу общей шины, реализации обычно имеют по два канала на контроллер. Обмен по интерфейсу - пакетный, cкорость обмена до 12Мбит/с.

31. Локальні, системні, периферійні шини.

Шина - это группы соединений для передачи сигналов или совокупность электрических линий для обмена данными между частями компьютера. Различают:

- системная шина - шина, предназначенная для передачи данных между периферийными устройствами и центральным процессором, или между периферийными устройствами и оперативной памятью;

- локальная шина - шина процессора: непосредственно подключенная к контактам микропроцессора; работающая на частоте, равной внешней частоте микропроцессора;

- универсальная последовательная шина(UBS) - последовательная шина, предназначенная для (шлейфового) подключения к компьютеру периферийных устройств и поддерживающая "горячее" подключение, автоматическое распознавание и настройку оборудования. Физически UBS представляет собой две скрученные пары проводов для передачи данных в обоих направлениях.

Системная шина (FSB Front side bus) - предназначена для обеспечения передачи данных между периферийными устройствами и центральным процессором, а также оперативной памятью. Современный компьютер имеет системную шину 32 и 64 бита. Такая разрядность шины данных позволяет значительно повысить скорость обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечивает возможность обращения к большему объему оперативной памяти. Системную шину условно можно разделить на шину данных, адресную и шину управления. Важнейшей характеристикой шины данных и адресной шины является разрядность.

Локальной шиной, как правило, называется шина, непосредственно подключенная к контактам микропроцессора, т.е. шина процессора. Локальные шины начали использоваться с компьютеров на базе процессоров i486. Локальная шина работает на частоте, равной внешней частоте микропроцессора:

- локальная шина стандарта VLB (VESA Local Bus, где VESA - Video Equipment Standards Assotiation - Ассоциация стандартов видеооборудования) разработана в 1992 г. Иногда эту шину называют VESA. Одним из недостатков шины VLB является невозможность ее использования с процессорами следующего поколения: Pentium, Alpha, Power PC и др. В настоящее время устарела;

- шина стандарта PCI (Peripheral Component Interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) создана в 1992 г. Строго говоря, шина PCI не является локальной, т.к. между ней и шиной процессора имеется специальный, согласующий сигналы блок. Кроме этого, стандарт PCI предусматривает использование вспомогательного контроллера, который берет на себя разделение сигналов процессора и шины и осуществляет разрешение конфликтов. Таким образом, шина PCI является независимой от типа процессора. Частота работы шины тоже не зависит от частоты процессора и составляет 33 МГц. Имеется 64-разрядная версия шины. Шина PCI поддерживает технологию "plug-and-play" (вставь-и-работай). Широко используется в настоящее время. Во время перехода на шину PCI существова ли компьютеры с архитектурой, предусматривающей работу с тремя шинами ISA, VLB и PCI. Такая шина называется VIP (по начальным буквам входящих в нее стандартов).

Шина USB (Universal Serial Bus) - универсальная последовательная шина. В устройствах шины USB используются недорогие соединители. USB - предназначена для легкого подключения различного вида устройств это клавиатуры, мыши, джойстики, колонки, модемы, мобильные телефоны, ленточные, дисковые, оптические и магнитооптические накопители, флэш-диски, сканеры и принтеры, дигитайзеры, словом все, что подключается к ПК. Также, с ожиданием большого роста в области интеграции компьютеров и телефонии, шина USB может выступать в качестве интерфейса для подключения устройств цифровой сети с интегрированными услугами (ISDN) и цифровых устройств Private Branch eXchange (PBX). Например, пропускной способности в 480 Мбит/с в версии 2.0 достаточно для удовлетворения потребностей всех этих применений в полной мере. Добавление устройств больше не сопряжено с установкой дополнительных адаптеров, выполнением сложного конфигурирования, ручным инсталлированием дополнительного программного обеспечения: система автоматически определяет, какой ресурс, включая программный драйвер и пропускную способность, нужен каждому периферийному устройству и делает этот ресурс доступным без вмешательства пользователя. Популярная периферия сегодня доступна в вариантах с USB гораздо чаще, чем с другими.

32. Архітектура комп’ютерів з точки зору транслятора. Трансля́тор — программа (для компьютеров - компьютерная программа), которая допускает в качестве входа программу на исходном языке, а в качестве выхода выдаёт другую версию этой программы, написанную на другом языке, который называется объектным языком. Объектный язык обычно является машинным языком некоторой вычислительной машины, причём в этом случае программу можно сразу выполнять. Существует довольно условное деление трансляторов на ассемблеры и компиляторы, которые транслируют соответственно языки низкого и высокого уровней.

Таким образом, для определения понятия трансля́тор неодходимо уяснить:

- компьютерная программа – это текст, написанный на специальном языке программирования. В таком виде программа удобна для понимания (также благодаря комментариям), написания и редактирования человеком. После написания, программа на языке программирования компилируется в вид, пригодный для исполнения компьютером. Современные языки программирования позволяют обходиться без предварительной компиляции программы и переводить её в инструкции машинного кода непосредственно во время исполнения. Это процесс называется интерпретацией и позволяет добиться переносимости программ между различными аппаратными и программными платформами, а также избежать хранения исполняемых файлов.

- машинный язык — набор команд конкретного компьютера (электронно-вичислительная машины), который интерпретируется на аппаратном уровне или с помощью микропрограмм самой машины;

- язы́к программи́рования — формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например компьютера).

33. Фізичні основи комп’ютерів. компьютер — электронно-вичислительная машина, состоящая из совокупности узлов (агрегатов). Используется для для проведения вычислений, а также приёма, переработки, хранения и выдачи информации по заранее определённому алгоритму. По назначению компьютеры классифицируются на следующие виды: миникомпьютер, мэйнфрейм, персональный компьютер, рабочая станция, настольный компьютер, ноутбук, нарманный компьютер, сервер, суперкомпьютер;

- алгоритм — это точный набор инструкций, описывающих последовательность действий исполнителя алгоритма для достижения результата при выполнении некоторой задачи. Алгоритмы, как и большинство знаний, тоже имеют свою систематизацию. Свойства алгоритма: детерминированность — определённость. Алгоритм выдает одни и те же результаты при одних и тех же исходных данных; понятность - алгоритм для исполнителя должен включать только те команды, которые входят в его систему команд; конечность — при корректно заданных исходных данных алгоритм должен давать результат за конечное число шагов;

- вычисле́ние — это математическое преобразование, позволяющее преобразовывать входящий поток информации в выходной, с отличной от первого структурой. Но если смотреть с точки зрения теории информации — вычисление это получение из входных данных нового знания. Для проведения вычислений, а также приёма, переработки, хранения и выдачи информации необходима обработка информации (даных) по заранее определённому алгоритму;

- компиляция — процесс перевода текста программы, написанной на языке программирования, в исполняемый модуль, содержащий машинные команды конкретного процессора. Формат исполняемого модуля зависит от семейства операционной системы, для исполнения в которой предназначен модуль. Наиболее распространенные форматы: MZ (DOS), NE, PE (Windows), ELF (Unix). Для каждого конкретного языка программирования, конкретной операционной системы и конкретного целевого процессора необходим свой компилятор;

- интерпретация, В области информационных технологий— процесс выполнения текста программы без предварительной компиляции, «на лету». В большинстве случаев интерпретация намного медленнее работы уже скомпилированной программы.

34. Пристрої комп’ютерів та їх взаємодія. Процессор. Является основным компонентом любого ПК. Выполняет все вычисления и обработку данных, одной из наиболее существенных характеристик центрального процессора является размер шины данных и адресной шины.

Производительность любого процессора при выполнении заданной программы зависит от трех параметров: такта (или частоты) синхронизации, среднего количества команд, выполняемых за один такт, и общего количества выполняемых в программе команд. Ни один из указанных параметров, невозможно изменить, независимо от других, поскольку соответствующие базовые технологии взаимосвязаны. При этом, частота синхронизации определяется достигнутым уровнем технологии интегральных схем и функциональной организацией процессора. Среднее количество тактов на команду зависит от функциональной организации и архитектуры системы команд, а количество выполняемых в программе команд определяется архитектурой системы команд и технологией компиляторов

Шина- это группы соединений для передачи сигналов или совокупность электрических линий для обмена данными между частями компьютера. Сигналы в компьютере передаются по шинам в виде последовательности 0 и 1. Кроме этого, тип шины определяет и сигналы, которые передаются по этим линиям. В персональном компьютере типы шин определяются материнской платой. Основными характеристиками шин являются разрядность передаваемых данных и скорость передачи данных в Мбайт/с. Наибольший интерес вызывают два типа шин: системный и локальный.

КЭШ пам'ять. Концепция кэш-памяти возникла раньше чем архитектура IBM/360, и сегодня кэш-память имеется практически в любом классе

компьютеров, а в некоторых компьютерах - во множественном числе.

Системная плата:

1) Связывает между собой:

- один или несколько процессоров и оперативную память;

- одну или множество стандартных шин ввода/вывода, размещенных на корпусею.

2) Обеспечивает:

- поддержкой технологии дисков и дисковых массивов RAID;

- поддержкой режима однопроцессорной, многопроцессорной, симметричной многопроцессорной обработки задания по нескольким центральным процессорам или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает выделение процессоров для выполнения конкретных задач.

35. Комбінаційні схеми та цифрові автомати. Комбинационные схемы - это цифровые автоматы с одним состоянием. Все устройства с памятью - это конечные цифровые автоматы. Любой микроконтроллер и микропроцессор - это цифровой автомат с гигантским числом состояний, переходы в котором определяются внешней программой. Любой компьютер также представляет из себя цифровой автомат с еще большим числом состояний. Что же такое простейший "цифровой автомат"? Прежде всего, это цифровое устройство. Следовательно, оно базируется на двоичной логике. Если оно базируется на двоичной логике, все устройство может быть описано булевыми функциями - дизъюнкии конъюнкций. Действия выполняются над некоторыми операндами. Значит, цифровой автомат - это устройство, которое обрабатывает входные данные. Таким образом, цифровой автомат может быть описан следующим образом:

(4.7.1)

Где, X - набор входных значений, f ( X ) - их обработка, Y - результат. Графически это может быть изображено следующим образом:

Таким образом можно описать работу компараторов, мультиплексоров, элементов "И", "ИЛИ", простых преобразователей кода.

36. Базові логічні елементи. “І”, “АБО”,”І-НІ”,”АБО-НІ”. Алгебра логики — это раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними.

Алгебра логики возникла в середине ХIХ века в трудах английского математика Джорджа Буля. Ее создание представляло собой попытку решать традиционные логические задачи алгебраическими методами.

Логическое высказывание — это любoе повествовательное пpедлoжение, в oтнoшении кoтopoгo мoжно oднoзначнo сказать, истиннo oнo или лoжнo

37. Пристрої: тригери, дешифратори, мультиплексори, суматори, центральний процесор. Триггер — это электронная схема, широко применяемая в регистрах компьютера для надёжного запоминания одного разряда двоичного кода. Триггер имеет два устойчивых состояния, одно из которых соответствует двоичной единице, а другое — двоичному нулю. Термин триггер происходит от английского слова trigger — защёлка, спусковой крючок. Для обозначения этой схемы в английском языке чаще употребляется термин flip-flop, что в переводе означает “хлопанье”. Это звукоподражательное название электронной схемы указывает на её способность почти мгновенно переходить (“перебрасываться”) из одного электрического состояния в другое и наоборот. Самый распространённый тип триггера — так называемый RS-триггер.

Сумматор служит, прежде всего, центральным узлом арифметико-логического устройства компьютера, однако он находит применение также и в других устройствах машины.

Многоразрядный двоичный сумматор, предназначенный для сложения многоразрядных двоичных чисел, представляет собой комбинацию одноразрядных сумматоров. одноразрядный двоичный сумматор есть устройство с тремя входами и двумя выходами.

CPU (центральный процессор) - это устройство, в котором информация обрабатывается. Состоит из арифметического устройства и устройства управления.

Дешифраторами называются комбинационные устройства, преобразующие n-разрядный двоичный код в логический сигнал, появляющийся на том выходе, десятичный номер которого соответствует двоичному коду.

Дешифратор работает по следующему принципу: пусть дешифратор имеет N входов, на них подано двоичное слово xN − 1xN − 2...x0, тогда на выходе будем иметь такой код разрядности меньшей или равной 2N, что разряд, номер которого равен входному слову, принимает значение единицы, все остальные разряды равны нолю. Очевидно, что максимально возможная разрядность выходного слова равна 2N. Такой дешифратор называется полным. Если часть входных наборов не используется, то число выходов меньше 2N, и дешифратор является неполным.

Часто дешифраторы дополняются входом разрешения работы E. Если на этот вход поступает единица, то дешифратор функционирует, в ином случае на выходе дешифратора вырабатывается логический ноль вне зависимости от входных сигналов.

Mультиплексор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Аналоговые и цифровыемультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами.

Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором

37. Пристрої: оперативна, дискова, флеш та інші види пам’яті.

• Оперативная память (Main memory), или память с произвольным доступом — это основное место хранения команд и данных текущих задач (программ) в персональных компьютерах. Часто для обозначения оперативной памяти используются термины "оперативное запоминающее устройство" (ОЗУ) или, в английском варианте — Random Access Memory (RAM). Для создания оперативной памяти применяются микросхемы, припаиваемые на сменные модули памяти, которые, в свою очередь, устанавливаются в разъемы на системной плате. ОЗУ — наиболее быстродействующая адресуемая память в компьютере, причем именно от скорости обмена данными между процессором и микросхемами оперативной памяти зависит производительность компьютера. Так как быстродействующие микросхемы очень дороги, то для ОЗУ персонального компьютера используются микросхемы динамической памяти (это те самые модули SIMM и DIMM, которые продаются в компьютерных магазинах), но у них есть особенность — примерно каждые 2 мс им требуется цикл регенерации (восстановления) записанных данных. Следует отметить, что наибольший недостаток микросхем ОЗУ заключается в том, что при выключении питания компьютера все данные, находящиеся в них, теряются. Емкость ОЗУ в персональном компьютере может достигать величины в 1 Гбайт и более (но в первых персональных компьютерах, например, даже 64 Кбайт памяти вызывали восторг у пользователей).

Кэш-память (Cache Memory) или сверхоперативная память (СОЗУ) — это одна из разновидностей быстродействующей оперативной памяти, для которой используются дорогостоящие микросхемы статической памяти.Основное назначение кэш-памяти в компьютере — служить местом временного хранения обрабатываемых в текущий момент времени кодов программ и данных. То есть ее назначение служить буфером между различными устройствами для хранения и обработки информации, например, между процессором и ОЗУ, между механической частью винчестера и ОЗУ и т. д. В зависимости от назначения и типа процессора объем кэш-памяти может составлять величину, например 8 и 16 Кбайт, 128 и 256 Кбайт, а в ряде случаев достигает 2—3 Мбайт. Кроме того, кэшпамять делится на уровни и, соответственно, для каждого уровня кэшпамяти используются свои, весьма различные по конструкции и быстродействию микросхемы.

• Внутренний кэш процессора класса Pentium, он же первичный кэш, или кэш первого уровня (Level I Cache), находится на том же кристалле, что и процессор. Основное назначение этого кэша — хранение команд и данных, которые в текущий момент обрабатываются в процессоре. Главное отличие от всех остальных видов памяти у внутреннего кэша процессора в том, что доступ к ячейкам памяти происходит на тактовой частоте ядра процессора. Появление такого типа кэша было вызвано тем, что ядро процессора, начиная с 486, работает на частоте, которая превышает частоту внешней синхронизации. Заметим, что в старых процессорах внутреннего кэша не было, а термин "кэш-память" относился к микросхемам внешнего кэша. Кроме того, для кэша первого уровня у современных процессоров используют ассоциативную или наборно-ассоциативную память, в которой выбор данных из памяти происходит не по абсолютным адресам ячеек памяти, а по их содержимому, что значительно ускоряет работу системы процессор —кэш. Скорее всего, такой кэш можно сравнить с небольшой базой данных, которая обрабатывает запросы процессора (примерно как работает программа Microsoft Access).

Вторичный кэш, или кэш второго уровня (Level 2 Cache) — это или внешний кэш, который устанавливается на системной плате, или кэш-память значительного объема, которая находится на том же кристалле, что и процессор. Возможен вариант как в процессоре Pentium II, где кэш второго уровня находится на отдельном кристалле внутри картриджа процессора. Так как кэш второго уровня имеет объем от 128 Кбайт до 1—4 Мбайт, то для удешевления изготовления процессора он может работать, например, на половинной частоте ядра процессора. Кроме того, организация ячеек памяти в нем может отличаться от принятой для оперативной памяти и пр.

Кэш третьего уровня (Level 3 Cache) имеют некоторые процессоры, которые предназначены для серверных приложений.

• Внешний кэш, он же кэш второго уровня у современных процессоров, в старых компьютерах находится на системной плате и работает на частоте системной шины процессора, например, 33 или 66 МГц. В компьютерах с процессорами 386, 486 и первыми поколениями Pentium скорость работы кэша мало отличается от быстродействия микросхем оперативной памяти, а выигрыш в производительности получался за счет исключения простоя процессора в те моменты, когда микросхемы оперативной памяти выполняли циклы регенерации.

Термин "постоянное запоминающее устройство" (ПЗУ) или Read-Only Memory (ROM) наиболее часто используется для обозначения микросхем, из которых можно только читать данные, но изменить их нельзя. В каждом персональном компьютере обязательно есть несколько микросхем ПЗУ. Например, после включения компьютера первой запускается программа BIOS, которая записана в микросхеме ПЗУ объемом в 1— 2 Мбайт. Быстродействие микросхем ПЗУ почти на порядок ниже, чем у микросхем оперативной памяти. Заметим, что разработано множество разнообразных типов микросхем ПЗУ- в некоторые можно записать данные всего один раз, а другие выдерживают многократную перезапись информации. В последнее время наиболее популярными для использования в ПЗУ стали микросхемы флэш-памяти, позволяющие перезаписывать информацию до 1 млн. раз.

• Карты флэш-памяти появились после того, как начали пользоваться популярностью ноутбуки. В настоящее время карты флэш-памяти находят все большее применение не только в компьютерах, но и в сотовых телефонах и цифровых фотоаппаратах. Конструктивно они похожи на обычные таксофонные карты, но большей толщины. Для подключения к компьютеру на одном торце или плоскости карты флэш-памяти расположен разъем. Независимо от конструктивного исполнения, внутри них находятся микросхемы флэш-памяти, которые могут длительное время- сохранять информацию даже тогда, когда отсутствует напряжение питания.

Устройства PenDrive, или Flash Drive снабжены USB-интерфейсом и являются новым вариантом карт флэш-памяти, в которых программно смоделировано дисковое пространство винчестера. Если для подключения флэш-карты к настольному компьютеру нужно специальное устройство, то, например Flash Drive подключается к стандартному USB-интерфейсу, а операционная система принимает такую флэш-память за съемный винчестер. Для пользователя почти нет различия в использовании винчестера и устройства Flash Drive. Емкость последних моделей подобной флэш-памяти превышает 1 Гбайт, что позволяет хранить на них видеофильмы, музыкальные записи, программы и архивы.

Чуть забегая вперед, обратим внимание на запоминающие устройства, в которых для хранения информации используются вращающиеся механические носители.

• Винчестер, или накопитель на жестких магнитных дисках, используется для длительного хранения больших объемов информации, которая сохраняется при выключении питания. Конструктивно винчестер — это прямоугольная коробочка, внутри которой постоянно вращаются на большой скорости алюминиевые или стеклянные диски с нанесенным на их поверхность магнитным слоем. Чтение и запись данных производится с помощью магнитных головок, которые парят на расстоянии долей микрона от поверхности магнитных дисков. Так как винчестер является,механическим устройством, то время доступа к информации на нем почти в тысячу раз больше, чем к ОЗУ. Емкость современных винчестеров превышает 100 Гбайт.

Гибкие магнитные диски предназначены для архивирования данных или переноса информации с компьютера на компьютер. Наиболее старым видом являются 3- и 5-дюймовые магнитные диски, которые могут хранить 1,44 и 1,2 Мбайт (другие варианты встречаются крайне редко). Усовершенствованные варианты гибких магнитных дисков могут иметь емкость 100 и 250 Мбайт (например, накопители Zip и Jazz). Так как гибкие магнитные диски для считывания и записи информации требуют непосредственного контакта магнитной головки с поверхностью диска, то у них самое малое время доступа из всех применяемых сегодня накопителей информации.

• Оптические диски, или компакт-диски — самый современный вид носителей информации, применяемый в персональных компьютерах. Сегодня используются несколько типов оптических дисков. Наибольшую популярность у пользователей имеют компакт-диски — потомки музыкальных дисков емкостью 650 или 700 Мбайт, а также DVD-диски с емкостью в 4,7 Гбайт. Информация на таких оптических дисках записывается в виде точек на внутреннем слое диска. Для записи и чтения информации используется полупроводниковый лазер. Кроме того, пользуются некоторой популярностью магнитооптические диски с емкостью 250 и 640 Мбайт. Другие форматы оптических дисков мало популярны, в основном из-за цены дисков или устройств чтения/записи.

Конечно, существуют и другие виды накопителей информации, но они или не используются в персональных компьютерах, или морально устарели. Только иногда можно встретить стримеры — накопители на магнитной ленте, у которых наиболее низкая цена хранения большого объема информации (этот факт сегодня довольно спорен, если учитывать только те модели стримеров, которые чаще всего используются в персональных компьютерах). В стримерах магнитная лента расположена в кассетах, точно так же как в кассетных магнитофонах.

Оперативная память - память использующаяся для хранения активных программ и данных. Элементарной единицей памяти всех современных компьютеров является байт, состоящий из восьми двоичных разрядов(9 бит еп!!1). Каждый байт имеет свой адрес. В наиболее распространенной 32-разрядной архитектуре адреса байтов изменяются от 0 до 232 - 1 с шагом 1. Память, с логической точки зрения, можно рассматривать как массив байтов: можно прочесть или записать байт с заданным адресом. Содержимое байта трактуется либо как неотрицательное целое число в диапазоне от 0 до 255, либо как число со знаком в диапазоне от -128 до 127. (На самом деле байт - это элемент кольца вычетов по модулю 256) . Однако физически при работе с памятью по шине передаются не отдельные байты, а машинные слова. В 32-разрядной архитектуре машинное слово - это четыре подряд идущих байта, при этом адрес младшего байта кратен четырем. (В 64-разрядной архитектуре машинное слово состоит из восьми байтов.)

Постоянная память (ПЗУ - постоянное запоминающее устройство) обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в ходе выполнения микропроцессором различных программ. Постоянная память имеет также название ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Постоянная память энергонезависима, т. е. может сохранять информацию и при отключенном питании. Все микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них информации делятся на масочные, программируемые изготовителем (ROM), однократно программируемые пользователем (Programmable ROM) и многократно программируемые пользователем (Erasable PROM). Последние, в свою очередь, подразделяются на стираемые электрически и с помощью ультрафиолетового облучения. К элементам EPROM с электрическим стиранием информации относятся, например, микросхемы флэш-памяти (flash). От обычных EPROM они отличаются высокой скоростью доступа и быстрым стиранием записанной информации. Данный тип памяти сегодня широко используется для хранения BIOS и другой постоянной информации.

38. Опис набору регістрів. Частью ПМ комп. является программная модель микропроцессора, которая содержит 32 регистра в той или иной мере доступных для использования программистом.

Данные регистры можно разделить на две большие группы:

•16 пользовательских регистров;

•16 системных регистров.

В программах на языке ассемблера регистры используются очень интенсивно. Большинство регистров имеют определенное функциональное назначение.

Пользовательские регистры

Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ. К этим регистрам относятся:

•восемь 32-битных регистров, которые могут использоваться программистами для хранения данных и адресов (их еще называют регистрами общего назначения

•шесть регистров сегментов: cs, ds, ss, es, fs, gs;

 •регистры состояния и управления:

•регистр флагов eflags/flags;

•регистр указателя команды eip/ip.

егистры общего назначения

!!!  Все регистры этой группы позволяют обращаться к своим “младшим” частям. Так как эти регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико-логического устройства (АЛУ), то их еще называют регистрами АЛУ:

•eax/ax/ah/al (Accumulator register) — аккумулятор.

       Применяется для хранения промежуточных данных. В некоторых командах использование этого регистра обязательно;

•ebx/bx/bh/bl (Base register) — базовый регистр.

       Применяется для хранения базового адреса некоторого объекта в памяти; •ecx/cx/ch/cl (Count register) — регистр-счетчик.

       Применяется в командах, производящих некоторые повторяющиеся действия. Его использование зачастую неявно и скрыто в алгоритме работы соответствующей команды.

Сегментные регистры

В программной модели микропроцессора имеется шесть сегментных регистров: cs, ss, ds, es, gs, fs.

Их существование обусловлено спецификой организации и использования оперативной памяти микропроцессорами Intel.

Она заключается в том, что микропроцессор аппаратно поддерживает структурную организацию программы в виде трех частей, называемых сегментами. Соответственно, такая организация памяти называется сегментной.

!!! Для того чтобы указать на сегменты, к которым программа имеет доступ в конкретный момент времени, и предназначены сегментные регистры.

Регистры состояния и управления

В микропроцессор включены несколько регистров, которые постоянно содержат информацию о состоянии как самого микропроцессора, так и программы, команды которой в данный момент загружены на конвейер. К этим регистрам относятся:

•регистр флагов eflags/flags;

•регистр указателя команды eip/ip.

Используя эти регистры, можно получать информацию о результатах выполнения команд и влиять на состояние самого микропроцессора.

Рассмотрим подробнее назначение и содержимое этих регистров:

eflags/flags (flag register) — регистр флагов.

Системные регистры микропроцессора

Само название этих регистров говорит о том, что они выполняют специфические функции в системе. Использование системных регистров жестко регламентировано. Именно они обеспечивают работу защищенного режима. Их также можно рассматривать как часть архитектуры микропроцессора, которая намеренно оставлена видимой для того, чтобы квалифицированный системный программист мог выполнить самые низкоуровневые операции.

Системные регистры можно разделить на три группы:

•четыре регистра управления;

•четыре регистра системных адресов;

•восемь регистров отладки.

39. Опис системи переривань. Иногда необходимо выполнить одну из набора специальных процедур, если в системе или в программе возникают определенные условия, например, нажата клавиша на клавиатуре. Действие, стимулирующее выполнение одной из таких процедур, называется прерыванием, поскольку основной процесс при этом приостанавливается на время выполнения этой процедуры. Существует два общих класса прерываний: внутренние и внешние. Первые инициируются состоянием ЦП или командой, а вторые - сигналом, подаваемым от других компонентов системы. Типичные внутренние прирывания: деление на нуль, переполнение и т.п., а типичные внешние - это запрос на обслуживание со стороны какого-либо устройства ввода/вывода.

Переход к процедуре прерывания осуществляется из любой программы, а после выполнения процедуры прерывания обязательно происходит возврат в прерванную программу. Перед обращением к процедуре прерывания должно быть сохранено состояние всех регистров и флагов, используемых процедурой прерывания, а после окончания прерывания эти регистры должны быть восстановлены.

Некоторыми видами прерываний управляют флажки IF и TF, которые для восприятия прерываний должны быть правильно установлены. Если условия для прерывания удовлетворяются и необходимые флажки установлены, то микропроцессор завершает текущую команду, а затем реализует последовательность прерывания:

- текущее значение регистра Flags включается в стек (эквивалентно команде pushf);

- текущее значение кодового сегмента CS включается в стек (эквивалентно команде push CS);

- текущее значение указателя инструкции IP включается в стек (эквивалентно команде push IP);

- сбрасываются флажки IF и TF.

Новое содержимое IP и CS определяет начальный адрес выполняемой процедуры прерывания (обслуживание прерывания). Возврат в прерванную программу осуществляется командой, которая извлекает из стека содержимое для:

- IP (эквивалентно pop IP);

- CS (эквивалентно pop CS);

- Flags (эквивалентно popf).