1.1 Классификация взу
Запоминающие устройства можно классифицировать по следующим критериям:
ВЗУ предназначены для длительного хранения больших объемов данных после снятия питания. Три составляющих: 1) Большие объемы данных 2) Длительное хранение информации 3) Энергонезависимость Классификация: 1. По физическим основам хранения информации: • Устройства на магнитных носителях • На оптических • Электронные устройства 2. По конструктивному исполнению: • Дисковые устройства • Ленточные 3. Накопители: • С прямым доступом (магнитные диски) • С последовательным доступом (магнитные ленты, оптические диски) • С произвольным доступом (ОЗУ)
По типу способу организации обращения
С последовательным поиском, С прямым доступом, Адресные, Ассоциативные, Стековые, Магазинные
По характеру считывания
С разрушением информации, Без разрушения информации
По способу хранения
Статические, Динамические
Принцип работы: На поверхность диска наносятся ферромагнитные материалы (составы) – магнитотвердые материалы, т.е. материалы, которые способны сохранить поляризацию магнитных полей после снятия магнитного поля. Вся поверхность диска покрыта «магнитными доменами». При считывании в головке наводится магнитный поток, который, проходя через катушку, вырабатывает ЭДС (напряжение). Это напряжение далее преобразуется в логические единицы. ЭДС наибольшего уровня наводится в моменты изменения направления поляризации.
Процессоры. Классификация. Архитектура.
Процессор – обрабатывающее устройство, служащее для арифметических и логических преобразований данных, для организации обращений к оперативной памяти, внешним запоминающим устройствам, а также для управления ходом вычислительных процессов.
Классификация процессоров.
По назначению:
Серверные
Персональные
Встраиваемые
Промышленные
По разрядности
По набору инструкций:
CISC (с полным набором инструкций)
RISC (с упрощенным набором инструкций)
MISC (с минимальным набором инструкций)
VLIW (для параллельных вычислений)
Гибридные
По архитектуре:
Фон Неймана
Гарвардская
Модифицированная гарвардская
Гибридные
Архитектура
Фон Неймана:
Выдвигалась идея использования общей памяти для программ и для данных. Основана на принципах:
Двоичного кодирования – вся информация представлена в виде двоичного сигнала и разделена на единицы, называемые символами.
Однородности памяти – одна и та же память используется для программ и для данных, поэтому ЭВМ не различает, что хранится в одной и той же памяти.
Адресуемость памяти – структура основной памяти состоит из номерованных ячеек, в каждой из которых доступен процесс в произвольный момент времени, поэтому возникает возможность давать имена областям памяти, чтобы к хранимым в них значениям можно было обращаться или изменять их в процессе выполнения программы, с использованием присвоенного имени.
Последовательное программное управление – программа состоит из набора команд, выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Жесткость архитектуры
Недостаток такой архитектуры в совместном использовании шины для памяти программ и памяти данных. Это приводит к ограниченной пропускной способности между процессором и памятью.
Гарвардская:
Различают 2 вида памяти: память программ и память данных. Кроме этого для работы с этими видами памяти организуются определенные шины. Применение 2х шин имеет недостатки: высокую стоимость и большое количество внешних выводов микропроцессора.
Модифицированная гарвардская:
Для уменьшения количества выводов микропроцессора объединили шину данных и шину адреса для внешней памяти данных и программ, оставив только различные сигналы управления. При этом процессор сохранил классическую гарвардскую архитектуру.
Гибридные:
Сочетают достоинства всех предыдущих. Современные процессоры обладают раздельной кэш-памятью 1ого уровня для программ и данных. Это позволяет за один рабочий такт получить одновременно и команду и данные для ее управления. Таким образом формой ядро процессора является гарвардским, а программно фон Неймановским, что упрощает написание программ. Обычно в таких процессорах 1 шина используется передачи команд и передачи данных, что облегчает конструкцию системы
(8-9) Микропроцессор. Структура, система команд, работа.
УС – управляющий сигнал
СS
– командный сигнал
DS – сигнал данных
SS – сигнал стека
IS – дополнительный сигнал
IP – счетчик команд
ИП – интерфейс памяти
СМ – системная магистраль
РК – регистры команд
УУ ИБ – устройство управления исполнительного блока
РФ – регистры флагов
ВМ – внутренняя магистраль
Ак – аккумуляторы
Рб – регистры базы
Сч – счетчик
Рд – регистр данных
SP – указатель стека
ВР – указатель базы
SI – индекс источника
DI – индекс приемника
РОН – регистр общего назначения
АР – адресные регистры
Структурно микропроцессор можно разделить на исполнительный блок и устройства сопряжения с системной магистралью (СМ). В исполнительном блоке находятся арифметические блоки РОН.
Арифметический блок включает АЛУ, вспомогательные регистры для хранения операндов и РФ.
Регистры микропроцессора – блок ячеек памяти, образующий СОЗУ внутри процессора. Флаги отражают текущее состояние. Основное назначение регистров – хранение числовых значений, реализованных при адресах операндов.
ИП (исполнительный блок) содержит 8 регистров, имеющих длину, равную машинному слову. 1гр – РОН 2гр – АР.
УС СМ (устройство сопряжения) содержит управляющие регистры, конвейер команд АЛУК, УУ ИБ, ИП соединенное ВМ и СМ ЭВМ.
УР (управляющие регистры) служат для определения физических адресов операндов и команд.
Конвейер команд необходим для хранения нескольких команд, что позволяет при выполнении нескольких программ совместить подготовку очередной команды и выполнение текущей.