
- •Многоуровневая структура компьютера
- •Операционная система
- •Функции ос
- •Архитектуры ядра ос
- •Эволюция операционных систем их классификация и основные идеи
- •Режимы работы процессора и кольца защиты.
- •Особенности создания, компиляции и загрузки модуля ядра
- •Клавиатура
- •Архитектура и характеристики процессора
- •Базовая микроархитектура микропроцессора
- •Программная модель процессора х86
- •Содержимое регистра флагов.
- •Расширение базовой архитектуры микропроцессора
- •Память Иерархическая структура памяти. Ключевой принцип построения памяти эвм и его иерархическая организация.
- •Классификация запоминающих устройств
- •Принцип работы кэш памяти.
- •Факторы влияющие на эффективность кэш-памяти.
- •Способ отображения.
- •Алгоритм замещения информации заполненной кэш-памяти
- •Алгоритм согласования содержимого основной памяти и кэш-памяти.
- •Организация кэш-памяти.
- •Принципы организации оперативной памяти пэвм
- •Организация микросхем памяти
- •Характеристики функционирование и типы динамического озу.
- •Типы памяти
- •13.2. Память ddr
- •13.3. Память rdram (Rambus dram)
- •Устройства ввода/вывода
- •Структура связи между основными устройствами вычислительной системы.
- •1 Прямые межпроцессорные связи.
- •2 Через память
- •3 Межпроцессорные связи через коммуникационные каналы.
- •Контроллер прерываний.
- •Прямой доступ к памяти (dma)
- •Следующий набор регистров общий для всех каналов.
- •Контролер имеет 4 режима работы:
- •Типы передачи пдп:
- •Цикл обмена пдп
- •Видеоадаптер
- •Системный таймер
Содержимое регистра флагов.
Бит 0 (нулевой бит) – это CF (Carry flag) – флаг переноса.
1 - зарезервирован
2 - Флаг паритета (флаг четности) – PF (parity)
3 = 0 – не используется
4 – AF (Auxiliary) дополнительного переноса (вроде)
5 – 0 не используется
6 – ZF флаг нулевого результата
7 - SF (sing) флаг знака результата
8 – TF трассировки (пошагового выполнения)
9 – IF (interrupt enable) флаг разрешения прерываний.
10 – DF (directional) флаг направления (прямое и обратное направление)
11 – OF (over flou) флаг переполнения
12+13 – IOPL определяющие уровень приоритета ввода/вывода.
14 – NT (Nested task) определяет уровень вложенности задач
15=0
16- RF (resume) флаг восстановления
17 – VM (virtual mode) режим виртуального
18 – AC – проверка выравнивания
19 ViF виртуальный флаг разрешения прерываний
20 FIP ожидающего виртуального прерывания
21 ID проверка на доступность инструкции (CPU ID)
Расширение базовой архитектуры микропроцессора
CISC – ( Complex Instruction Set Compution ) вычисления со сложным набором команд.
RISC – х86 (Reduced Instruction Set Compution) – сокращенный набор команд. Характеризуется наличием команд фиксированной длины, наличием большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а так же отсутствием косвенной адресации. Упрощение набора команд призвано сократить конвейер, что позволяет избежать задержек на операции условных и безусловных переходов. Однородный набор регистров упрощает работу компилятора при оптимизации исполняемого кода.
MISC – (Minimum Instruction Set Compution) – с минимальным набором команд. Основана на стековой вычислительной модели . Число команд минимально.
VLIW (Very Lang instruction word) – архитектура с командами сверх большой длины. С явно выраженным параллелизмом вычислений уже заложенных в систему команд процессора. Компилятор пытается объединить команды которые могут выполняться параллельно в пакеты те в так называемую сверх длинную команду (от 256 до 1024 бит). Команда состоит из нескольких полей (по числу команд), каждое из которых описывает операцию для конкретного функционального блока. Похоже на статическую суперскалярную архитектуру (существует несколько конвейеров для исполнения) – распараллеливание на этапы компиляции, а не во время исполнения программы. Развитием этой архитектуры стала архитектура
EPIC (Explicitly parallel instruction comp) (другое название IA-64). Команды упакованы по 3 штуки в 128 битные пакеты. Очень сложно обеспечить совместимость. Проще чем использовать новую систему команд, нужно использовать расширения для возможность работы с 64.
Основные модули вводимые в состав процессора х86:
Модуль для работы с плавающей точкой FPU имеет расширение системы команд х87. Дополнительно в архитектуры введены регистры 80-ти битных FPRO0…FPR7, расположенных в стеке процессора. Команды имеют префикс F (например FADD). Данное расширение позволяет работать как с вещественными числами так и с целыми. Вещественные числа могут быть представлены в 3-ех форматах: одинарной точности (4 байта); двойной точности (8 байт); расширенной точности (10 байт).
Модуль MMX (multimedia extraction). Для работы с мульти-медиа и 3D графикой, но только с целочисленными данными. Добавлены регистры MMX0…MMX7 (хотя физически они не добавлены, а используются младшие 64 бит соответствующих регистров расширения x87). Команды MMX работают со следующими типами данных: упакованные байты (8 байт в 1-от 64-разрядном регистре), упакованные слова (четыре 16-разрядных слова), два упакованных двойных слова, одно учетверенное слово. Особенности использует арифметику с насыщением. Большинство инструкций содержит префикс P, так же содержат суффикс, (B, W, D, Q).
Модуль XMM – расширения SSE (Streaming SIMD Extension) – (SIMD - Single Instruction Multiply Dato). Аналогично MMX только для работы с плавающей точкой. Физически добавлены регистры 16 128-битных регистров. Команды этого расширения могут оперировать 4-мя парами чисел с плавающей точкой с одинарной точностью. Еще расширения 3DNow – MMX-AMD. AVX (Advanced Vectq Extension). Размер векторных регистров до 256 бит YMM0… YMM15. А существующие 128 битные инструкции используют младшую часть этих регистров. AES (advanced Encryption Standart) расширение введено для ускорения работы приложения использующие этот стандарт шифрования.
Разновидности вычислительной системы:
SISD (Одиночный поток команд, одиночный поток данных)
SIMD (ОКМД – множественный поток данных)
MISD (МКОД – одиночный поток данных)
MINUD (или что-то похожее).