СИСТЕМА ВВОДА/ВЫВОДА(СВВ)
Организация обмена данными между ядром и ПУ возлагается на так называемую систему ввода/вывода (IOS). Система ввода/вывода (СВВ) представляет собой комплекс аппаратных и программных средств. Аппаратные средства СВВ: · ПУ; · контроллеры (адаптеры) ПУ; · специализированные контроллеры для организации обмена (DMAC – direct memory access controller); · аппаратные интерфейсы; · система прерываний (точнее ее аппаратная часть обычно представлена специализированным контроллером PIC). · Программные средства СВВ: · супервизор ввода-вывода; · драйверы ПУ.
Под вводом данных обычно понимается их передача из ПУ в основную память. Под выводом данных – передача данных из ОП в ПУ.
Основные способы организации ввода/вывода: · Программно-управляемый ввод-вывод (В/В) (PIO). Иногда разделяют на синхронный и асинхронный. · В/В по прерыванию · В/В в режиме DMA (прямой доступ к памяти). При использовании первых двух способов все управления В/В организует ЦП. При этом регистры ЦП обычно являются промежуточным звеном при пересылке данных между ОП и ПУ. При использовании третьего способа организацию обмена осуществляет контроллер DMA без участия ЦП. По завершению операции обмена контроллер DMA информирует об этом ЦП через систему прерываний. Как правило, контроллеры ПУ включает в свой состав: - регистр данных; - регистр приказов (регистр команд); - регистр состояний. для доступа к ним со стороны ЦП.
5. Центральный процессор (ЦП) как основное устройство ЭВМ. Основные функции ЦП как обрабатывающего и управляющего устройства. Состав ЦП. Основные характеристики ЦП. Основное устройство компьютера – ЦП – выполняет двоякую функцию: · С одной стороны, ЦП является обрабатывающим устройством, т.к. реализует функции по обработке данных в соответствии с заданной программой. · С другой стороны ЦП является управляющим устройством в связи с тем, что на него возлагаются функции, во-первых, по управлению программой, и, во-вторых, по управлению устройствами периферийной части компьютера. Управление периферийными устройствами как правило сводится к обеспечению реакции на запросы устройств и к организации обмена между периферийными устройствами и ядром компьютера. Основными устройствами (блоками), входящими в состав ЦП, являются: · ALU(IU-integer unit), · FPU, · MMX, · SSE, · УУ. АЛУ реализует функцию ЦУ по обработке и предназначено для выполнения арифметических и логических операций над целыми числами, логическими значениями и символьными данными. В некоторых современных моделях компьютеров это устройство называется IU для того, чтобы подчеркнуть основной тип обрабатываемых данных. Функцией устройства управления (УУ) является выработка сигналов управления, с помощью которых осуществляется выполнение элементарных операций в АЛУ или периферийных устройствах, которые называются микрооперациями. УУ, во-первых, обеспечивает выполнение команд программы, реализуя выборку команд из памяти, их декодирование, формирование адресов операндов и их выборку из памяти, настройку АЛУ на выполнение заданной операции и запись результата операции в память. С другой стороны УУ реализует функции по управлению взаимодействия периферийных устройств ЭВМ с его ядром, обеспечивая реакцию на запросы ПУ по организации обмена между ними и памятью (ОП). Для обеспечения быстрой реакции на запросы ПУ в ЦП используется система, представляющая собой комплекс аппаратных и программных средств. Кроме АЛУ и УУ в состав ЦП входит внутренняя регистровая память. Регистры ЦП обычно разделяют на программно-доступные и программно-недоступные. Программно-доступные обычно рассматриваются как программная модель процессора. Например, в базовой модели процессора Intel 8086 – 14 16-разрядных регистров, из них 8-РОН, 4-сегментных, FR – флаговый регистр и IP-указатель команд. Типичными примерами программно-недоступных регистров могут служить: · IR (РК) - регистр команд (instruction register); · MAR(РА) – регистр адреса (memory address register); · MDR (РД) - регистр данных (memory data register). Последние два регистра входят в состав интерфейса и служат для обмена между ЦП и ОП. Основные характеристики ЦП: 1. Тактовая частота в некотором смысле характеризует быстродействие ЦП. Быстродействие оценивается числом операций в секунду. Величина обратная тактовой частоте представляет собой длительность одного такта процессора τ = 1/f. Для RISC процессоров тактовую частоту можно отождествить с пиковой (предельной) производительностью при условии, что в процессоре отсутствуют средства суперскалярной обработки. Это утверждение базируется на свойстве RISC архитектуры: выполнение подавляющего большинства машинных команд за 1 такт процессора. Таким образом, тактовая частота 1ГГц для RISC процессора без средств суперскалярной обработки соответствует производительности 1000 MIPS (Million Instruction Per Second). В простейшем смысле под суперскалярной обработкой понимается возможность выполнения ЦП более одной машинной команды в каждом такте. Суперскалярность обеспечивается способностью обрабатывающих устройств в ЦП функционировать параллельно, обеспечивая тем самым возможность схода с конвейера команд в каждом такте более одной готовой команды. Простейшим способом реализации суперскалярной обработки является использование двух параллельных конвейеров команд как, например, в процессоре Intel Pentium. Все современные универсальные процессоры имеют средства суперскалярной обработки, с учетом этого для преобразования тактовой частоты в производительность в MIPS`ах необходимо ее умножить на коэффициент суперскалярности, определяющий среднее число машинных команд завершающихся в каждом такте процессора. При оценке пиковой производительности ЦП и в принципе всего компьютера в целом кроме MIPS используется также MFLOPS (Million Floating Point Operation Per Second) и его производные GFLOPS и TFLOPS. Именно оценка производительности во FLOPS`ах является основанием для формирования рейтинга TOP 500 самых высокопроизводительных вычислительных систем.
2. Разрядность CPU определяется максимальной разрядностью обрабатываемых в АЛУ данных. Современные модели высокопроизводительных процессоров являются 64-х разрядными. Из процессоров фирмы Intel к таким относится Itanium.
3. Мощности системы команд В принципе существует 2 подхода к оценке мощности системы команд. В первом из них мощность определяется количеством уникальных мнемоник на Assembler`е. При втором подходе мощность оценивается числом разнообразных машинных кодов команд с учетом различных кодов команд и режимов адресации. Для примера мощность системы команд базовой модели Intel по числу мнемоник имеет значение 113, а по числу разнообразных машинных кодов ~3800. В дальнейшем будем использовать первый подход к оценке мощности. Именно по этой характеристике осуществляется деление процессоров и соответственно компьютеров на 2 класса: CISC и RISC. Мощность системы команд в современных CISC процессорах составляет ~350-450, а RISC процессорах ~100-150.
6. Классификация архитектур процессоров по способу хранения операндов. Основные особенности архитектур: аккумуляторной, регистровой, с выделенным доступом к памяти, стековой.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (747)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |