Системные ресурсы эвм

1. Программно-аппаратные ресурсы пк

Любой IBM PC-совместимый компьютер представляет собой реализацию так называемой фон-неймановской архитектуры вычислительных машин. Эта архи­тектура была представлена Джорджем фон Нейманом еще в 1945 году и имеет следующие основные признаки. Машина состоит изблока управления, арифме­тико-логического устройства (АЛУ), памяти и устройств ввода-вывода. В ней реализуется концепция хранимой программы: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Выполняемые действия определяются блоком управле­ния и АЛУ, которые вместе являются основой центрального процессора. Цент­ральный процессор выбирает и исполняет команды из памяти последовательно, адрес очередной команды задается «счетчиком адреса» в блоке управления. Этот принцип исполнения называетсяпоследовательной передачей управления.

Аппаратура типичного ВК на базе процессоров ix86 (и любого другого процессора) с точки зрения программиста на ассемблере, состоит из центрального процессора (ЦП), выполняющего арифметические и логические операции с фиксированной точкой, устройства, выполняющего арифметиче­ские операции с плавающей точкой (FPU) главной памяти (ГП) и подсистемы ввода-вывода. Процессор имеет набор регистров, часть которых доступна для хранения операндов, выполнения действий над ними и формирования адреса инструкций и операндов в памяти. Все компоненты компьютера представляются для процессора в виде наборов ячеек памяти или (и) портов ввода-вывода, в кото­рые процессор может производить запись и (или) считывание содержимого.

Набор устройств ввода-вывода является важной группой программно-доступных объектов.В подсистему ввода-вывода также входит внешняя память. Взаимодействие между интерфейсом ввода-вывода и шиной данных реализуется с помощью части адресного простран­ства памяти либо посредствомадресованных регистров внешних устройств, называемых портами ввода-вывода.

Регистр – устройство для хранения двоичных слов, каждый разряд которого представляет собой триггер.

Ячейки памя­ти служат лишь для хранения информации — сначала ее записывают в ячейку,а потом могут прочитать. Порты ввода-вывода, как правило, служат для преобразования двоичной информации в какие-либо физические сигналы и обратно.

Оперативная память вместе с кэшем всех уровней (в настоящее время до трех) представляет собой единый массив памяти, непосредственно доступныйпроцессору для записи и чтения данных, а также считывания программного кода. Кроме оперативной память включает также постоянную (ПЗУ – ROM BIOS), из которой можно только считывать команды и данные, и некоторые виды специальной памяти (на­пример, видеопамять графического адаптера). Вся эта память вместе с оператив­ной располагается в едином пространстве с линейной адресацией. Память дополняетсяустройствами хранения данных, например,дисковыми. От рассмотренной выше памяти, называемой также внутренней, устройства хранения отличаются тем, что процессор не имеет непосредственного доступа к данным по линейному адресу. Доступ к данным на устройствах хранения выполняется с помощью специаль­ных программ, обращающихся к контроллерам этих устройств.

В семействе х86 и РС-совместимых компьютерах пространства адресов ячеек памяти и портов ввода-вывода разделены. Каждый байт (ячейка памяти, порт) имеет собственный уникальный физи­ческий адрес. Этот адрес устанавливается на системной шине процессором, ког­да он инициирует обращение к данной ячейке или порту.Современные процессоры имеют раз­рядность физического адреса памяти (и шины адреса соответственно) 32 и даже 36 бит, что позволяет адресовать до 4 и 64 Гбайт памяти соответственно.

Пространство ввода-выводаиспользует толькомладшие 16 бит адреса, что позволяет адресовать до 65 384 однобайтных регист­ров. Способовадреса­ции ввода-вывода существует только два.К портам ввода-вывода обращаются только по реальным адре­сам.И, наконец, самое существенное различие про­странств памяти и портов ввода-вывода: процессор может считывать инструк­ции для исполнения только из пространства памяти.

Каждая ячейка памяти (ре­гистр) имеет свой адрес, однозначно ее идентифицирующий в определенной си­стеме координат. Минимальной адресуемой (пересылаемой между компонентами компьютера) единицей информации является байт, состоящий, как правило, из 8 бит. Байт (8 бит) делится на пару тетрад (nible): старшую тетраду — биты [7:4] и младшую тетраду — биты [3:0].Два байта со смежными адресами образуют слово (word) разрядностью 16 бит, два смежных слова образуют двойное слово (double word) разрядностью 32 бита, два смежных двойных слова образуют учетверенное слово (quad word) разрядностью 64 бита.

В двухбайтном слове принят LH-порядок следования байт: адрес слова указы­вает на младший байт L (Low), а старший байт Н (High) размещается по адресу, на единицу большему. В двойном слове порядок будет аналогичным — адрес ука­жет на самый младший байт, после которого будут размещены следующие по стар­шинству. Таким образом, слово адресуется указателем на адрес младшего байта.

Чтобы перевести любое 8-битное число в десятичное, нужно десятичный эквивалент старшей тетрады умножить на 16 и сложить с эквивалентом младшей тетрады. Для нашего примера A5h= 10x16+5=165. Обратный перевод тоже несложен: де­сятичное число делится на 16, целая часть даст значение старшей тетрады, оста­ток — младшей.