Поцесс выполнения команды и использование регистров процессора в этом процессе

Вопрос

Архитектура персонального компьютера — компоновка его основных частей, таких как процессор, ОЗУ, видеоподсистема, дисковая система, периферийные устройства и устройства ввода-вывода.

Архитектура фон Неймана принцип:

1)принцип хранимой в памяти программы,которая управляет работай ЭВМ

2)линейный принцип выполнения команд(последовательный)

Поколения ЭВМ:1 поколение – электронно-вакуумные лампы 1945 — 1955 гг

2 поколение – полупроводники (транзисторы,диоды) 1955 — 1965 гг

3 поколение – интегральные схемы(МИС,СИС) 1965 — 1975 гг

4 поколение – интегральные схемы(БИС,СБИС) 1975 —наши дни гг

Операти́вную па́мятьможно рассматривать как последовательность пронумерованных байтов.

К-это число битов для записи адреса,чем больше К ,тем больше адрес можно записать.

К=16,32,64 2^32=4Гб

2^К определяет адресное пространство-облость доступных адресов для данного компьютера.Оперативная память-это количество ячеек оперативной памяти,которые усьановлены на данном компьютере.

Сегмент кода- содержит машинные команды,которые будут выполняться.Начальный адрес этого сегмента находится в регистре сегмента кодов(CS).Сегмент-область кратная 16.Сегмент данных –он содержит данные,константы необходимые для работы программы.Сегмент стека-содержит адрес возврата как для программы при возврате в операционную систему,так и для взовов подпрограмм при возврате в главную программу.Регистр сегмента смека адресует данный сегмент.ОЗУ-оперативное запоминающее устройство.ПЗУ-постоянное запоминающее устройство.Системная область-часть оперативной памяти ,разделяемой всеми процессорами одного экземпляра базы данных.Куча-название структуры данных,с помощью которой реализовано динамически распределяемая память приложения,а также объем памяти,зарезервированных под эту структуру.Куча использует память,выделяемую динамически или запрошенную статически у операционной системы.Эта память используется для размещения объектов,динамически созданных программой.Структура-конструкция большинства языков программирования,позволяющая содержать в себе набор переменных различных типов.Динамическая память-память,выделяемая для программы (работы её) только во время её выполнения.

Схема процесса создания загрузочного модуля программы

Вопрос

Основные концепции функционирования и регистры процессора.

Адрес-символ или группа символов ,которые идентифицируют регистр,отдельные части памяти или некоторые другие источники данных,либо место назначения информации.Регстр-блок ячеек памяти,образующий сверхбыструю оперативную память внутри процессора.Процессор-электронный блок,либо интегральная схема,исплняющая машинные инструкции.Регистр адреса-регистр внутренней памяти центрального процессора,содержимое которого соответствует некоторому адресу.Это может быть адрес операнда,указанный в команде.Служит для вычисления физических адресов и операндов выполняемой прграммы.Для хранения адреса (или его части) ячейки в оперативной памяти.Регистр-функциональный узел,осуществляющий прием,хранение и передачу информации.Регистр данных-участвует в арифметических и логических операциях процессора.Служат для хранения промежуточных вычислений.Регистр команд-регистр управляющего устройства компьютера,предназначенный для хранения кода команды на период времени ,необходимый для её выполнения.Регистры общего назначения-предназначены для хранения операндов арифметико-логических инструкций,а так же адресов или отдельных компонентов адресов ячеек памяти.Операнд-данные,которые обрабатываются командой.Счетчик команд-регистр процессора,содержащий адрес текущей выполняемой команды.В зависимости от архитектуры содержит либо адрес инструкции,котоая будет выполняться,либо той,которая выполняется в данный момент.После выполнения команды,счетчик автоматически увеличивается.Эти три шины образуют системную шинупо которой идет взаимодействие.

Вопрос

Поцесс выполнения команды и использование регистров процессора в этом процессе.

1)После запуска программы адрес первой команды загружается в счетчик команд.

2)Этот адрес пересылается в регистр адреса.Управляющая схемы выдает сигнал на чтение по данному адресу.

3)Обращаемся в сегмент кода и считываем команду в регистр данных

4)Выполнение команды.Дешифратор из устройства управления процессором аннулирует команду.Код команды помещается в регистр команд.

5)Выборка данного из сегмента данных.В регистре выставляется адрес,управляющая схема подает сигнал на чтение из сегмента данных по адресу операнда прочитать данные из этой области памяти.Далее пересылается в один из ронов.После чтения операнда выполняется сама операция.

6)Запись результат в память.Регистр памяти помещается в MDR.Из регистра данных содержимое по указанному адресу записывается в сегмент данных,затирая предыдущее значение.При выполнении программ линейной структуры в процессе выполнения текущей команды содержимое счетчиков команд увеличилось на единицу адреса.Если команда содержала адрес команды(другой),то в счетчик команд загрузится её адрес.

Вопрос

Системная шина-представляет собой набор проводников,объединяющих основные узлы системной платы.Позволяет осуществлять взаимодействие между процессором и остальными компонентами.Осуществляется как передача информации,так и адресация устройств и обмен специальными служебными сигналами.

7 вопрос
Процессор, внутренние функциональные блоки процессора, их связи и их взаимодействие, тракт данных, основные операции процесса выполнения команды.
Этапы выполнения цикла:
1.Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счетчика команд, на шину адреса и отдает памяти команду чтения.
2.Выставленное число является для памяти адресом : память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.
3.Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду(машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет ее.
4.Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает ее на единицу(в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счетчике команд . В результате там образуется адрес следующей команды.
Процессор(ЦПУ)- электронный блок либо интегральная схема, исполняющая машинные инструкции, главная часть оперативного обеспечения компьютера.
Тракт данных- это часть центрального процессора, состоящая из АЛУ( арифметико-логического устройства), его входов и выходов.

Вопрос

Переферийные устройства-аппаратура,которая позволяет использовать вычислительные возможности процессора.

Базовые операции ввода-вывода:

1)Программируемый ввод-выводж

2)Механизм прерывания

3)Высокоскоростной метод-прямой доступ к памяти

Шинойназывается вся совокупность линий (проводников) на материнской плате,по которым обмениваются информацией компоненты и устройства ПК.Шина,связывающая только два устройства ,называется портом.Разрядность шины-количество линий связи в шине , то есть число бит, которое может быть передано по шине одновременно(8,16,32,64).

В состав системной шины входят:шины адреса,шины данных,шины управления.

Шина адреса-происходит передача адреса от процессора к оперативной памяти и устройствам(одновременная шина)

1)PIO(programmed input/output)

В основе метода лежит опрос процессора,портов ввода-вывода

Флаг-регистр процессора,отражающий текущее состояние процессора.Регистр флагов-важный регистр процессора который,используется при выполнении большинства команд.Флаг-это один или несколько бит памяти,которые могу принимать двоичные значения и характеризуют состояние объекта.

Алгоритм : 1)процессор приостанавливает вычислительную задачу для выполнения цикла опроса , 2)обращается по адресу устройств и проверяет флаги состояния , 3)если sin-1,то из его входного регистра процессор читает данные в памяти и сбрасывает флаг в ноль после чтения , 4) если флаг sout-1,то процессор пишет в него символ и сбрасывает его в ноль.

2)Прерывание.Устойчиво вызывает само сигнал прерывания процессора и процессор вызывает программу обработки прерывания.Для каждого устройства-это своя программа,записанная по фиксированному адресу в памяти.Адреса прерывания записаны в таблицу прерываний.

Вектор прерыания-закрепленный за устройством номер,который идентифицирует соответствующий обработчик прерываний . Векторные прерывания –прерывания при которых номер прерывания(адрес вектора) выдается устройством запросившим прерывание . Флаги состояния –отражают результат,полученный в предыдущей арифметико-логической операции.

Алгоритм прерывания: 1)заканчивается выполнение текущей команды 2)анализируется,разрешено ли прерывание.Если нет . то осуществляется переход к выполнению следующей команды , 3)если запросов несколько несколько ,принимается решение, какой запрос обслуживать(если приоритеты одинаковые,то выберается то,которое по времени раньше ) , 4)процессор передает источникам запроса подтверждение приема запроса , 5)источник запроса передает процессору иденфицирующую его информацию , 6) процессор сохраняет информацию о текущем контексте , 7)адрес перехода на программу обработки прерывания хранится в определенной для каждого источника запроса прерывания области памяти,называемой вектором прерывания.Процессор загружает начальный адрес программы обработки прерывания из вектора прерывания в счетчик команд. Процессор не спрашивает УВВ,а устройство само оповещает о готовности.В этом случае устройство формирует сигнал прерывания.В этом случае используется одна из линий , управляющих шиной.

Стек-структура данных,представляющая собой,список элементов,организованных по принципу LIFO (последним вошел,первым вышел).Каждое устройство в момент прерывания устанавливает бит прерывания в единицу.Самый высокий приоритет состояние супервизора(идет выполнение операционной системы).Далее-таймер.

9 вопрос:
Видеосистема компьютера.
- монитор, видеокарта, программное обеспечение(драйверы видеосистемы). Независимо от типа монитора поверхность рассматривается как растор(матрица точек).Точка называется пикселем. Каждый пиксель это триада точек, RGB представление. Каждая точка отображает цвет: синий, красный, зеленый. Чтобы сформировать изображение надо сформировать цвет каждой точки: черно-белый - 1 бит (достаточно), цветной- 24 бит. В этой модели цвет определяется суммой интенсивности цветов трех основных составляющих. Для того, чтобы задать цвет, нужно задать цвет каждого пикселя. ………………………………….Интенсивность каждого цвета: 0-255.
Типы мониторов:с электроннолучевой трубкой, жидкокристаллическим дисплеем, плазменная панель (сенсор).
Формирование изображения:
1. На ЭЛТ – мониторе: электронная пушка, обстреливает экран строчка за строчкой(сканируется).Частота сканирования должна быть больше 75 герц/с.
2.LCD-экраны. Основа жидкие кристаллы.
Видеокарта -предназначена для формирования информационного файла, имеющего двоичную структуру сигнала формирующего изображения в виде многоточечной(пиксельной) структуре на экране монитора.
Видеопамять – часть оперативной памяти, отведенная для хранения данных, которые используются для формирования изображения на экране монитора.
Генератор развертки- генератор электрических колебаний, вырабатывающий сигналы специальной формы, которые подаются на отклоняющую систему электронно-лучевых приборов для развертки электронного луча по заданному закону.
На современном уровне память двухпортовая. С одной стороны в нее пишет графический процессор, с другой – система вывода считывает пиксели.
Буфер кадра- область памяти для кратковременного хранения одного или нескольких кадров в цифровом виде перед его отправкой на устройство видеовывода ( электр.устройство).

11 вопрос
Компьютерные сети. У каждого компьютера в сети есть сетевой адаптер. Каждый компьютер имеет свой IP-адрес. Он состоит из двух частей:
а)адрес внешней сети-3 байта (для Интернета)
б)внутренний адрес-1 байт(для локальных сетей).
Протоколы:
1.ТСР- протокол передачи данных- разборка на …………(целостность и уверенность доставки информации с запросом о выполнении задачи.
2.IP- протокол маршрутизации.
Компьютерная сеть-совокупность компьютеров и различных устройств ,обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети из использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Типы сетей:
1.по охвату: локальные, региональные, глобальные.
2.по способу соединения:
а)прямое соединение-2 персональных компьютера соединяются отрезком кабеля. Это позволяет одному компьютеру получить доступ к другому.
б)кольцо- последовательное соединение ПК по двум направлениям.
в) звезда- соединение через центральный узел.
г)общая шина- подключение компьютеров к общему кабелю.
Типология сетей- способ описания конфигурации сети, схема соединения и расположения сетевых устройств.
Сегмент сети- логически или физически обособленная часть сети.
Маршрутизатор(роутер) – специализированный сетевой компьютер, имеющий как минимум 1 сетевой интерфейс и посылающий пакеты данных между различными сегментами сети, связывающий разнородные сети различных архитектур, принимающий решения о посылке на основании информации о топологии сети и определенных правил заданных администратором.
МАС адрес– уникальный номер сетевого оборудования. Позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только по этому узлу.
IP адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Между маршрутизаторами стоят опорные узлы Интернета. Эти маршрутизаторы и опорные узлы содержат список узлов:
1.Если в этом списке нет адреса, по которому идет IP-пакет, то маршрутизатор передает ближайшему.
2.Исходный файл разбивается на части, называемыми …………..
3.Они (эти части) добираются до маршрутизатора получателя различными путями, через различные маршрутизаторы.
4.Он,в свою очередь, собирает ………………… в соответствии с их номерами.