3.3. Очередь и стек, их назначение и система адресации.

Очередь и стек – это особые формы организации памяти с автоматическим определением адресов записи чтения данных. Для их организации используются ячейки памяти со смежными адресами, т.е. расположенные в запоминающем устройстве одна за другой, и специальные ячейки для хранения адресов размещаемых в них и извлекаемых из них данных (рис. 3.10). Цифрам в таблице обозначены данные, помещённые в очередь или стек, Д1 – записываемые данные, Д2 – извлекаемые данные, А1 и А2 – адреса начала и конца очереди или стека, L – длина очереди в байтах.

Очередь организуется по принципу первым "пришёл – первым ушёл", т.е. записываемые данные ставятся в конец очереди, а читаемые – в начало. По мере чтения данных происходит продвижение оставшихся данных на одну позицию вправо. Это напоминает обычную очередь на обслуживание, например, живую очередь в кассу магазина. В специальных ячейках памяти хранятся адреса начала очереди и её конца. Возможно вычисление адреса извлекаемых данных по адресу начала очереди А1 и длине очереди в байтах L.

а)

б)

Рис. 1.2. Организация очереди (а) и стека (б)

Стек организуется по принципу "последний пришёл – первый ушёл" и напоминает детскую пирамидку – основание и перпендикулярный к нему стержень, на который надеваются кольца. Адрес А1 называется вершиной стека. При записи данных в стек адрес увеличивается на длину данных и стек наращивается в сторону увеличения адреса, т.е. длина стека растёт влево.

Предельные длины стека и очереди фиксируются как служебная информация. Переполнение стека и очереди, а также попытка чтения данных из пустых указанных структур является нештатной ситуацией и может вызвать как сообщение об ошибке выполнения программы, так и крах операционной системы, самым лучшим исходом которого является "зависание программы", т.е. отсутствие реакции вычислительной машины на любые действия оператора.

Контрольные вопросы

1. Что такое архитектура и микроархитектура микропроцессора?

2. Объясните смысл аббревиатур CISK, RISK и MISK, обозначающих типы микропроцессоров.

3. Каким образом в RISK-микропроцессорах реализуется расширенный набор команд? Что даёт такой способ реализации.

4. Что такое режим реальной адресации памяти? Приемлем ли он в мультипрограммном режиме работы вычислительной установки? Почему?

5. Что такое защищённый режим? Приемлем ли он для мультипрограммного режима работы вычислительной установки? Почему?

6. Перечислите основные внутренние устройства микропроцессора. Как они объединяются в единую систему?

7. Что такое сегментные регистры. Как используются сегментные регистры CS, DS, SS?

8. Как обрабатываются команды в микропроцессоре?

9. Что такое регистры общего назначения? На какие части они разбиваются? Приведите примеры. Как указываются расширения регистров общего назначения?

10. Каково назначение регистра команд?

11. Какие блоки микропроцессора служат для обработки данных?

12. Что такое флаги? Каково назначение регистра флагов?

13. Каким образом повышается производительность процессора при выполнении обычных команд?

14. Что такое очередь команд и как она повышает производительность микропроцессора?

15. Что такое конвейерная обработка команд? Каким образом она повышает производительность микропроцессора?

16. Что такое технология предсказания переходов? Каким образом она влияет на производительность микропроцессора? Почему?

17. Что такое технология исполнения по предположению? Как она влияет на производительность микропроцессора? Почему?

18. Как в микропроцессоре аппаратно поддерживаются операции с плавающей точкой?

19. Что такое расширение MMX? Как она поддерживается аппаратно?

20. Что такое технология 3Dnow!?

21. Нарисуйте схему увеличения разрядности оперативной памяти? Пояснимте её действие.

22. Дайте определение понятий микросхема, модуль, банк памяти, блок памяти.

23. Что такое адрес памяти? Из каких компонент он состоит при блочной организации памяти?

24. Поясните идею блочно, циклической и блочно-циклической схем построения адресов.

25. Нарисуйте схему блочного ОЗУ с блочной схемой построения адреса. Поясните её работу.

26. Нарисуйте схему блочного ОЗУ с циклической схемой построения адреса. Поясните её работу.

27. Нарисуйте схему адресации ячеек памяти при блочно-циклической схеме построения адреса. Поясните её работу.

28. Из каких элементов состоит микросхема памяти? Как определяется адрес конкретного запоминающего элемента?

29. Перечислите сигналы управления микросхемой памяти и поясните их назначение.

30. Как многоразрядный адрес элемента памяти преобразуется в реальный адрес ячейки внутри микросхемы?

31. Нарисуйте и поясните классическую временную диаграмму обмена данными между системной шиной и микросхемой памяти.

32. Что такое регенерация памяти? Как она осуществляется распределённом и пакетном способах?

33. Что такое методы ROR, CBR, SR регенерации памяти?

34. Что такое последовательный и регистровый; режимы работы с памятью?

35. Что такте быстрый постраничный, пакетный, конвейерный режимы работы с памятью?

36. Что такое режим удвоенной скорости работы с памятью?

37. Чем отличаются синхронные микросхемы от асинхронных?

38. Дайте расшифровку обозначений SRAM, SSRAM, DRAM, SDRAM.

39. Какие режимы работы с памятью использованы в микросхемах DRAM, FPM, EDO, BEDO?

40. Что такое DDR-технология? Как она реализуется в синхронных микросхемах?

41. Каково отличие микросхем памяти видеоадаптеров с точки зрения команд доступа к памяти от обычных микросхем памяти?

42. Что такое стек? Какова система его адресации?