Шпаргалки (двухсторонние) по курсу «Архитектура эвм»
Скачать 1.25 Mb.
|
18. Примеры центральных процессоров: Pentium II С точки зрения программного обеспечения, Pentium II представляет собой 32-разрядную машину. Он содержит ту же архитектуру системы команд, что и процессоры 80386, 80486, Pentium и Pentium Pro, включая те же регистры, команды и встроенную систему с плавающей точкой. С точки зрения аппаратного обеспечения, Pentium II является существенным шагом вперед, поскольку может обращаться к 64 Гбайт физической памяти и передавать данные в память и из памяти блоками по 64 бита. На микроархитектурном уровне Pentium II представляет собой Pentium Pro с командами ММХ. Команды выбираются из памяти заранее и разбиваются на микрооперации. При выполнении в одном цикле нескольких микроопераций Pentium II работает как суперскалярная машина. Pentium II имеет двухуровневую кэш-память. Кэш-память первого уровня содержит 16 Кбайт для команд и 16 Кбайт для данных, а смежная кэш-память второго уровня - еще 512 Кбайт. Строка кэш-памяти состоит из 32 байт. Тактовая частота кэш-памяти второго уровня в два раза меньше тактовой частоты центрального процессора. Тактовая частота центрального процессора - от 233 МГц и выше (до 450 МГц). В системах с процессором Pentium II используются две внешние шины, обе они синхронные. Шина памяти используется для доступа к главному ОЗУ; шина PCI используется для сообщения с устройствами ввода-вывода. Компьютер на базе Pentium II может содержать один или два центральных процессора, которые разделяют общую память. Для предотвращения конфликтов существуют специальные системы поддержки. Одна из главных проблем процессора Pentium II - управление режимом электропитания. Имея высокую тактовую частоту, он выделяет большое количество тепла (от 30 до 50 Вт). По этой причине SEC снабжен радиатором, рассеивающим накопившееся тепло. Компания Intel нашла также способ вводить центральный процессор в режим пониженного энергоснабжения (состояние “сна”), если он не выполняет никаких действий, и вообще выключать его (вводить в состояние “глубокого сна”), если есть вероятность, что он не будет выполнять никаких действий некоторое время. В последнем случае значения кэш-памяти и регистров сохраняются, а тактовый генератор и все внутренние блоки отключаются. Шина памяти процессора Pentium II работает в конвейерном режиме, при этом в ней может происходить одновременно 8 операций. Обращения процессора к памяти, которые называются транзакциями, имеют 6 стадий:
передача данных. (на обороте…) | |||
| Обычно работа видеотерминала относится к одному из следующих режимов: символьному, графическому и RS-232-C. Они отличаются друг от друга тем, каким образом компьютер обменивается с терминалом информацией. Символьные терминалы На видеоплате персонального компьютера находится специальная область памяти - видеопамять, а также имеется несколько электронных устройств для получения доступа к шине и генерирования видеосигналов. Чтобы отобразить на экране символы, центральный процессор посылает их в видеопамять в виде байтов. С каждым байтом-символом связывается байт-атрибут, который описывает, как именно символ должен быть изображен на экране. Графические терминалы При этом способе вывода на экран видеопамять рассматривается не как массив символов, а как массив точек изображения, которые называются пикселами. Каждый пиксел может быть включен или выключен. Графические терминалы обычно используются для поддержки изображений, содержащих несколько окон. Окном называется область экрана, используемая некоторой программой для вывода информации. RS-232-C В целях всеобщей совместимости терминалов и компьютеров Ассоциация стандартов в электронной промышленности разработала интерфейс под названием RS-232-C, который используется для побитной передачи символов. Чтобы обмениваться информацией, компьютер и терминал должны содержать микросхемы UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter - универсальный асинхронный приемопередатчик), а также логическую схему для доступа к шине. Чтобы отобразить на экране символ, компьютер выбирает его из основной памяти и передает своему UART, который затем отправляет его бит за битом по кабелю RS-232-C. UART также добавляет к каждому символу начальный и конечный биты, чтобы отделить один символ от другого. | | DVD (Digital Versatile Disk) - цифровой универсальный диск, который первоначально использовался лишь для записи видео. Этот диск внешне не отличается от обычного CD, однако имеет следующие важные отличия:
Эти усовершенствования дали семикратное увеличение емкости (до 4,7 Гб) и более чем восьмикратное увеличение скорости считывания. Постепенно набирают популярность DVD-R и DVD-RW. | |
| | Печатные символы ASCII наглядны. Они включают буквы верхнего и нижнего регистров, цифры, знаки пунктуации и некоторые математические символы. UNICODE Компьютерная промышленность развивалась преимущественно в США, что привело к появлению кода ASCII. Этот код подходит для английского языка, но не очень удобен для других языков. Во французском языке есть надстрочные знаки, в немецком - умляуты и т. д. В некоторых европейских языках есть несколько букв, которых нет в ASCII. Первой попыткой расширения ASCII был IS 646, который добавлял к ASCII еще 128 символов, в результате чего получился 8-битный код под названием Latin-1. Следующей попыткой был код IS 8859, в котором было введено понятие кодовой страницы. Кодовая страница - набор из 256 символов для определенного языка или группы языков. Главным недостатком такого подхода является то, что программное обеспечение должно следить, с какой именно кодовой страницей оно имеет дело в данный момент, и при этом нельзя смешивать языки. К тому же эта система не охватывает японский и китайский языки. Группа компьютерных компаний разрешила эту проблему, создав новую систему под названием UNICODE, и объявила эту систему международным стандартом. UNICODE поддерживается некоторыми языками программирования, рядом операционных систем и многими приложениями. Основная идея UNICODE - приписывать каждому символу единственное постоянное 16-битное значение, которое называется указателем кода. Так как символы UNICODE состоят из 16 битов, всего получается 65 536 кодовых указателей. Вся совокупность кодов разделена на блоки, каждый блок содержит 16 кодов. Каждый алфавит в UNICODE имеет ряд последовательных зон, отвечающих, например, за определенный язык или группу символов специального назначения (математические, к примеру). | Главной частью лазерного принтера является вращающийся барабан (в некоторых более дорогостоящих системах вместо барабана используется лента) Перед печатью каждого листа барабан получает напряжение около 1000 вольт и окружается фоточувствительным материалом. Свет лазера проходит вдоль барабана (по длине) почти как пучок электронов в электронно-лучевой трубке, только вместо напряжения для сканирования барабана используется вращающееся восьмиугольное зеркало. Луч света модулируется, и в результате получается определенный набор темных и светлых участков. Участки, на которые воздействует луч, теряют свой электрический заряд. После того как на нем нарисована строка точек, барабан немного поворачивается для создания следующей строки. В итоге первая строка точек достигает резервуара с тонером (электростатически чувствительным черным порошком). Тонер притягивается к тем точкам, которые заряжены, и так формируется визуальное изображение строки. Через некоторое время барабан с тонером прижимается к бумаге, оставляя на ней отпечаток изображения. Затем лист проходит через горячие валики, и изображение на нем закрепляется. Теоретически путем смешивания голубых, желтых и сиреневых чернил можно получить любой цвет. Но на практике очень сложно получить такие чернила, которые полностью поглощали бы весь свет и в результате давали черный цвет. По этой причине практически во всех цветных печатающих устройствах используются чернила четырех цветов: голубого, желтого, сиреневого и черного. Самыми дешевыми являются цветные струйные принтеры. Они работают аналогично монохромным, но вместо одного картриджа в них находится четыре. Они хорошо печатают цветную графику, неплохо печатают фотографии и при этом не очень дорого стоят (картриджи при этом довольно дороги). Второй тип принтеров - принтеры с твердыми чернилами. В этих принтерах содержится 4 твердых блока специальных восковых чернил, которые затем расплавляются. Третий тип цветных принтеров - цветные лазерные принтеры. Они работают так же, как их монохромные, только они составляют четыре отдельных изображения (голубого, желтого, сиреневого и черного цвета) и используют четыре разных тонера. Четвертый тип принтеров - принтеры с восковыми чернилами. Они содержат широкую ленту из четырехцветного воска, которая разделяется на отрезки размером с лист бумаги. Пятый тип принтеров работает на основе технологии сублимации. Здесь под сублимацией понимается переход твердых веществ в газообразные без прохождения через стадию жидкости. Таким материалом является, например, сухой лед (замороженный углекислый газ). В принтере, работающем на основе процесса сублимации, контейнер с красителями CYMK двигается над термической печатающей головкой, которая содержит тысячи программируемых нагревательных элементов. Красители мгновенно испаряются и впитываются специальной бумагой. | |
| На фазе арбитража шины определяется, какое из задающих устройств будет очередным. На фазе запроса на шину передается адрес. На фазе сообщения об ошибке подчиненное устройство передает сигнал об ошибке четности в адресе или о наличии каких-либо других неполадок. На следующей фазе центральный процессор проверяет, нет ли нужного ему слова в другом процессоре. Эта стадия нужна только в многопроцессорных системах. В следующей фазе задающее устройство узнает, где взять необходимые данные. На последней стадии осуществляется передача данных. | Синхронная шина содержит линию, которая запускается кварцевым генератором. Синхронная работа удобна, но еще более замедляет и без того низкую скорость шин. Асинхронная шина не содержит задающего генератора. Циклы такой шины могут быть любой требуемой длины и необязательно одинаковы по отношению ко всем парам устройств. Одной из проблем здесь является сложность организации асинхронной работы. Чтобы предотвратить хаос, который может при этом возникать, нужен специальный механизм - арбитраж шины. Механизм арбитража может быть централизованным или децентрализованным. В первом случае имеется единственный арбитр шины, который определяет очередь ее использования (с помощью сигналов по специальным линиям). Возможен также децентрализованный арбитраж шины. Например, компьютер может содержать 16 приоритетных линий запроса шины. Когда устройству нужна шина, оно запускает свою линию запроса. Принципы работы шин различаются в соответствии со способами организации их циклов. Обычно за одно обращение к шине передается одно слово. Еще один важный цикл шины - цикл для осуществления прерываний. Если нескольким устройствам одновременно требуется шина для передачи процессору сигнала прерывания, возникают проблемы разрешения конфликтов. Чтобы их избежать, каждому устройству приписывается определенный приоритет и используется централизованный арбитр (контроллер прерываний). | Кроме адресных и информационных выводов, процессор содержит также выводы управления. Их можно разделить на несколько категорий:
разное - используются, например, для взаимодействия с сопроцессорами. | |
| 19. Примеры центральных процессоров: UltraSPARC II Семейство UltraSPARC - это серия 64-разрядных RISC-процессоров (I, II, III). Они используются в рабочих станциях и серверах Sun, а также во многих других системах. В отличие от структуры Pentium II SEC, процессор UltraSPARC II представляет собой самостоятельную микросхему. Процессор UltraSPARC II содержит 2 внутренних блока кэш-памяти: 16 Кбайт для команд и 16 Кбайт для данных. Вне кристалла процессора (как и у Pentium II) расположена кэш-память второго уровня. В отличие от Pentium II, процессор UltraSPARC II не упакован в общий картридж с кэш-памятью второго уровня, поэтому разработчики могут выбирать любые микросхемы для кэш-памяти второго уровня. Однако из-за большей удаленности от процессора внешняя память работает медленнее. Кроме того, для обращения к внешней кэш-памяти требуется больше сигналов, поэтому среди выводов процессора UltraSPARC II обязательно должны быть выводы для управления кэш-памятью. Вся основная память компьютера подразделяется на строки кэш-памяти (блоки) по 64 байта. В кэш-памяти первого уровня находятся 256 наиболее часто используемых строк команд и 256 наиболее часто используемых строк данных. В кэш-памяти второго уровня содержатся строки, не поместившиеся в первом уровне. Кэш-память второго уровня содержит линии данных и команд вперемешку. В специальной части кэш-памяти хранится также информация о том, какие строки находятся в кэш-памяти второго уровня. Большинство рабочих станций Sun содержат синхронную шину на 25 МГц, которая называется Sbus. К этой шине могут подсоединяться устройства ввода-вывода. Шина Sbus работает медленно и не подходит для памяти, поэтому компания Sun придумала другой механизм для соединения процессоров UltraSPARC II с памятью: UPA (Ultra Port Architecture - высокоскоростной пакетный коммутатор). UPA может реализовываться в виде шины, переключателя или сочетания того и другого. | 20. Примеры центральных процессоров: picoJava При разработке встроенных компьютеров упор делается не на высокую производительность, а на низкую стоимость. PicoJava II представляет собой однокристальный процессор с двумя интерфейсами шины: один из них предназначен для шины памяти шириной в 64 бита, а другой - для шины PCI.Данный процессор может содержать кэш-память только первого уровня. В микросхеме microJava 701 используется шина PCI (на частоте 33 или 66 МГц). Преимущество этой шины состоит в том, что она стандартна. Кроме того, существует большое количество сменных плат для этой шины. Хотя платы PCI не играют большой роли при создании сотовых телефонов, они важны для различных устройств большого размера (например, web-TV). Система microJava II 701 обычно содержит флэш-память, которая хорошо подходит для хранения программ. Другая микросхема, которую также можно добавить к системе, содержит последовательные и параллельные интерфейсы ввода-вывода. Кроме того, microJava 701 имеет 16 программируемых линий ввода-вывода, которые можно связать с кнопками, переключателями и лампочками прибора. Наличие программируемых линий ввода-вывода на процессоре исключает необходимость использования программируемых контроллеров ввода-вывода, что делает прибор проще и дешевле. В микросхему microJava 701 встроены также три программируемых тактовых генератора, которые могут быть полезны при работе приборов в реальном времени. У данной микросхемы есть много других особенностей. Она, например, может переходить в режим ожидания (чтобы экономить заряд батарейки), содержит встроенный контроллер прерываний. | ||
Похожие:
 | Учебной дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» предназначена... Учебная дисциплина «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем» является общепрофессиональной дисциплиной, формирующей базовый уровень... |  | Перечень тем для реферата Архитектура ЭВМ. Принцип Неймана. Основные устройства эвм, их назначение и характеристики |
| «архитектура ЭВМ и систем» Новосибирск сгга содержание Эвм различных классов; параллельные системы понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных системах; матричные и ассоциативные... | | Учебно-методический комплекс дисциплины архитектура компьютера (Архитектура... Рындина Татьяна Николаевна, ст преподаватель кафедры Физики, информатики и информационных технологий |
| Темы рефератов по дисциплине: “Архитектура эвм” | | Реферат по курсу: Архитектура вс на тему: Архитектура квантовых компьютеров Квантовые компьютеры на основе молекул органических жидкостей с косвенным скалярным взаимодействием между ними и методов ядерного... |
| Реферат по курсу: Архитектура вс на тему: Архитектура квантовых компьютеров Квантовые компьютеры на основе молекул органических жидкостей с косвенным скалярным взаимодействием между ними и методов ядерного... | | Архитектура эвм, ос, вирусы В программа, выполняющая тестирование компьютерной системы после включения компьютера |
| Конспект лекций по курсу "Микропроцессоры и микро-эвм в Персональной... Целью настоящего курса является дать понятие о микропроцессорах и однокристальных микро-эвм, области их применения, дать основы функционирования... | | «Архитектура эвм» Цель дисциплины: формирование систематизированных знаний в области архитектуры компьютера, организации компьютерных систем, программирования... |
| Техническое обеспечение кит реферат Сша и предназначалась для баллистических расчётов при стрельбе. Первая отечественная цифровая ЭВМ «мэсм» создана в 1950 г. Ход развития... | | Архитектура ЭВМ и систем конспект лекций Обучающие: Учить детей понимать эмоциональное состояние героев постановки, придавать физическим действиям куклы максимум выразительности... |
| Реферата. Список элементов библиографической записи Максимов, Н. В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем [Текст]: учеб для вузов / Н. В. Максимов, Т. Л. Партыка, И. И. Попов. — М.:... | | Рабочая программа дисциплины «архитектура ЭВМ и вычислительных систем» (наименование дисциплины) Составлена в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... При этом на первый план выдвинулась концепция их взаимодействия. Так возникло принципиально новое понятие архитектура ЭВМ | | “Внешние устройства персонального компьютера.” Пу обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде,... |
