Тема: Архитектура и структурная реализация старших моделей мпс

1. Перечислите какие функциональные устройства входят в состав ЦП старших моделей фирмы Intel? Нарисуйте обобщенную структурную схему ЦП старших моделей фирмы Intel. Поясните организацию шинного интерфейса БИС ЦП старших моделей фирмы Intel. Какие дополнительные линии можно выделить в составе магистрали управления? Их функции. Чем отличается организация магистралей адреса и данных ЦП ВМ86 и i486? На какие технические характеристики эти особенности влияют при построении контроллера шины системного интерфейса?

2. Поясните алгоритм работы устройства предвыборки команд ЦП старших моделей фирмы Intel. В каких случаях при обращении за командами к очереди команд формируется сигнал Акэш-памяти в ЦП старших моделей фирмы Intel? Поясните, когда могут возникать такие ситуации? Как осуществляется загрузка строки команд в кэш-память и очередь команд, Акэш-памяти для ЦП старших моделей фирмы Intel? За счет применения каких методов повышения быстродействия обеспечивается бесперебойная (без задержек) работа очереди команд ЦП старших моделей фирмы Intel? Какая длина очереди команд реализована в ЦП i486? Из каких соображений выбрана глубина очереди команд? Обоснуйте. Какой начальный адрес команды для опережающей выборки формирует устройство предвыборки команд?

3. Какой метод (принцип) реализации командного цикла реализован в ЦП старших моделей фирмы Intel? Перечислите основные этапы командного цикла ЦП i486. Какие преобразования и в каких устройствах (блоках) выполняются на каждом этапе командного цикла ЦП i486?

4. Поясните техническую реализацию и алгоритм работы устройства сегментации ЦП i486. Формат логического адреса. Как за один такт может быть сформирован линейный (или физический) адрес в сегменте? Как формируется Аисп.? Какие дополнительные функции выполняет устройство сегментации параллельно с преобразованием адресов? Приведите алгоритм выполнения дополнительных функций.

5. Поясните техническую реализацию и алгоритм работы устройства страничного преобразования линейного адреса в физический ЦП i486. Форматы линейного адреса. Докажите, что преобразование может быть выполнено за один такт. Какие дополнительные функции выполняет устройство страничного преобразования параллельно с преобразованием адресов? Приведите алгоритм выполнения дополнительных функций.

6. Приведите алгоритм выполнения процедуры свопинга при сегментном и страничном преобразовании линейного адреса в физический. В каких случаях выполняется данная процедура?

7. Как организована внутренняя кэш-память ЦП i486? Приведите технические характеристики внутренней кэш-памяти: метод распределения, стратегии записи данных и замещения строк и т.д. Приведите функциональную схему технической реализации внутренней кэш-памяти с аппаратурой замещения строк.

8. Приведите схему и алгоритм работы псевдо-LRU стека, реализованный в ЦП i486. Когда и как сбрасываются биты достоверности внутренней кэш-памяти? По какому алгоритму выполняется процедура замещения строк кэш-памяти с учетом содержимого блока достоверности/LRU? Привести алгоритм.

9. Каким образом можно изменить конфигурацию внутренней кэш-памяти ЦП i486? Какие конфигурации можно получить при этом и как их можно использовать? Какие методы повышения быстродействия внутренней кэш-памяти используются в ЦП i486?

10. Что дает использование сквозной записи во внутренней кэш-памяти ЦП i486 с точки зрения повышения его производительности? За счет чего это достигается? Что такое пакетный цикл шины ЦП i486? С какой целью он введен (используется)? В каких случаях он дает выигрыш в быстродействии и за счет чего?

11. С какой целью в состав МПС вводится внешняя кэш-память? Для каких ВС внешняя кэш-память дает максимальный выигрыш в быстродействии и за счет чего по сравнению с циклами шины без состояния ожидания? Почему в однопрограммном режиме работы внешняя кэш-память практически не дает выигрыша в производительности? Как подключается внешняя кэш-память в составе МПС и почему? Поясните алгоритм работы внешней кэш-памяти совместно с внутренней кэш памятью и ОП, если Авнутренней кэш-памяти, если Авнешней кэш-памяти и т.д.

12. Приведите состав интерфейса (шины) ЦП i486 по выполняемым функциям и группам. Выделите особенности шины ЦП i486 по сравнению с младшими моделями ЦП. Приведите характеристику адресного пространства ЦП i486. Организация адресного пространства, поддерживаемого системой команд и системой ввода/вывода. Организация ОП. Как реализуется адресация к байту, слову, двойному слову. Выравнивание данных. Как выравнивание данных влияет на производительность процессора?

13. Структура портов ввода/вывода. Какие способы адресации к портам ввода/вывода реализованы в ЦП старших моделей? Где задается размер шины и какой размер шины можно установить и как? Какие группы циклов шины реализованы в ЦП i486? Какие типы циклов шины входят в каждую группу? Назначение данных типов циклов шины. Как задается тип цикла шины ЦП i486?

14. Организация передачи данных в циклах шины. Какая информация передается в циклах шины? Какие циклы шины передачи данных можно выделить для ЦП i486? Классификация циклов шины, их определение и назначение.

15. Приведите временную диаграмму одиночных некэшируемых циклов шины чтения и записи для ЦП i486: типа 2-2; типа 3-4. Поясните временные диаграммы. . Определите назначение сигнала BLAST#, выдаваемого ЦП i486 в циклах шины. Что определяет (на что указывает) низкий уровень этого сигнала? Когда он формируется?

17. Приведите временную диаграмму пакетного кэшируемого цикла шины чтения и дайте к ней пояснения для ЦП i486. Какие сигналы на магистрали управления отличают (выделяют) пакетный кэшируемый цикл шины? Какие биты в регистрах управления ЦП должны быть установлены или сброшены и почему? Сколько слов передается в пакетном кэшируемом цикле шины? Какая минимальная и максимальная длительность пакетного кэшируемого цикла шины может быть получена?

18. Какие функции выполняет контроллер прямого доступа к памяти (КПДП) 82380? Приведите структурную схему КПДП, назначение и функции устройств, входящих в состав контроллера. Куда подключается КПДП в составе МПС (к какой шине)? КПДП 82380. Опишите работу КПДП в режиме ПДП. Какие виды обмена данными поддерживает контроллер? Сколько каналов он имеет и до скольки ПУ можно подключить к контроллеру? Как работают каналы? Какие дисциплины обслуживания приоритетов каналов поддерживает контроллер? Как программно изменить приоритеты каналов? В какие группы и сколько групп объединяются каналы? Для чего это сделано? Какие режимы работы для передачи блоков реализованы в блоке ПДП? Дайте характеристику каждого режима, область применения, достоинства и недостатки.

19. В каких направлениях развивается проектирование и производство микропроцессоров? Задачи, решаемые для каждого направления. Микропроцессоры i860, i750, i960. Назначение. Технические характеристики. Функции, выполняемые микропроцессором. Состав МПК и его характеристика. Области применения. Сравнительная оценка процессоров Пентиум.

20. Проведите обзор архитектур микропроцессоров. Кратко опишите архитектуры CISC, RISC, ROSC (MISC), VLIW, EPIC. Приведите классификацию архитектур по Флинну. К каким классам относятся современные процессоры для настольных ПК (x86, EM64T, AMD64)?

21. Какие уровни параллелизма вам известны? Опишите каждый из них. Что такое базовый блок инструкций? Что такое статическая конвейеризация? За счет чего повышается производительность при разворачивании циклов? Сравните статическуий и динамический методы конвейеризации. Почему превалирующее внимание при проведении статической конвейеризации сосредоточено на оптимизации циклов?

22. Суперскалярные процессоры: структура, особенности работы, примеры. Метрики производительности CPI, IPC. Порядок выдачи и завершения команд.

23. Что такое динамическое планирование? Сравните статическуий и динамический методы конвейеризации. Что такое неупорядоченная модель обработки? Приведите пример суперскалярного процессора.

24. Что такое переименование регистров? Для какой архитектуры оно более характерно: CISC или RISC? Какие методы динамического планирования вы знаете? Опишите метод (алгоритм) Томасуло. Что такое станции резервации? Как восстанавливается последовательность команд?

25. Что такое векторное процессирование? Приведите классификацию архитектур по Флинну. К какому классу относится векторное процессирование? Сферы применения векторной обработки. Кратко опишите технологии MMX, SSE.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ» ЧАСТЬ II

«Микропроцессорные системы» в вопросах и ответах

Раздел: ПЕРИФЕРИЙНЫЕ БИС

Тема: Организация системы счета времени на основе таймера К580ВИ54

1. Перечислите режимы работы таймера К580ВИ54. В какой последовательности выполняется инициализация каналов 0-2 таймера? Как распределены приоритеты? Поясните назначение выводов СЕ2-СЕ0 БИС таймера и какую функцию выполняет уровень сигнала "0", "1" и перепад из "0" в "1":

• для режимов с 0 по 5.

2. Поясните назначение регистра управляющего слова RgCWi в структуре таймера и какая информация в нем хранится? Поясните назначение буферного регистра RgВi, регистра приказа RgPri и регистра данных RgDi в структуре таймера и какая информация в нем хранится? ? Как и когда осуществляется запись информации в эти регистры?

3. В каких системах счисления могут работать счетчики каналов таймера? Где задается эта информация? Укажите какие коды конкретно используются при счете. Какие режимы работы устанавливают коды 110 и 111 в поле М2-М0 задания режима работы в управляющем слове таймера? Как по тексту программы инициализации таймера ВИ54 определить назначение загружаемой информации: управляющее слово или данные и номер канала? В каком поле, где и как задается приказ обратного считывания и приказ фиксации счетчика (чтения "на лету")? По какому адресу порта ввода/вывода загружается приказ обратного считывания и приказ фиксации счетчика (чтения "на лету")?

4. В каких режимах счетчик таймера сразу начинает счет после загрузки управляющего слова CW и начальных данных при СЕ=0 и СЕ=1? В каких режимах счетчик таймера не начинает счет после загрузки управляющего слова CW и начальных данных при СЕ=1? Что требуется выполнить для инициализации счета?

В какой момент времени можно выполнять чтение значения счетчика после загрузки управляющего слова приказа фиксации счета (чтения "на лету") и сколько раз? Откуда (из какого узла канала таймера) выполняется считывание данных по команде IN после загрузки управляющего слова приказа фиксации счета (чтения "на лету")?

5. Для каких режимов можно выполнять чтение без останова без загрузки управляющего слова приказа фиксации счета (чтения "на лету")

Для каких режимов таймера фронт сигнала СЕ во время счета перезапускает счет сначала?

Для каких режимов таймера уровень сигнала СЕ=0 во время счета приостанавливает счет?

Для каких режимов таймера сразу после загрузки управляющего слова CW уровень сигнала OUT принимает низкий уровень?

6. Если канал таймера запрограммирован на загрузку только старшего байта, то сколько байт можно прочитать в микропроцессор для анализа текущего значения счета?

Сколько портов ввода/вывода требует таймер ВИ54 в адресном пространстве ввода/вывода?

Для каких режимов работы таймера ВИ54 требуется внешний запуск? Предложите возможные варианты запуска канала таймера в этих режимах.

7. Как для режима 5 таймера ВИ54 организовать автоматический перезапуск счета по его окончании?

Во время счета выполнена загрузка новых начальных данных. С какого значения и в какой момент времени будет инициирован новый счет и как:

• для режима 0;  для режима 1;  для режима 2;

• для режима 3;  для режима 4;  для режима 5.

8. При каком значении текущего счета на выходе OUT устанавливается низкий уровень сигнала:

• для режима 0;  для режима 1;  для режима 2;

• для режима 3;  для режима 4;  для режима 5.

9. Какая информация задается в приказе обратного считывания и как? Какие действия выполняются в канале таймера ВИ54 при загрузке управляющего слова приказа обратного считывания?

10. Чем определяется порядок считывания информации из канала таймера по команде IN AL, 40h? Какие режимы можно задавать в управляющем слове приказа обратного считывания? Чем отличается загрузка управляющего слова приказа фиксации счета канала и управляющего слова приказа обратного считывания с битом ~Count=0? Какую информацию может получить программист после считывания в микропроцессор содержимое регистра состояния таймера ВИ54?

11. Какой уровень сигнала устанавливается на выходе OUT канала таймера после загрузки управляющего слова CW установки режима работы канала таймера для режимов с 0 по 5? К каким действиям приводит перезагрузка начальных данных в RgB во время счета при различных режимах работы?

12. Как инициировать счет канала таймера после окончания счета:

• для режима 0;  для режима 1;  для режима 2;

• для режима 3;  для режима 4;  для режима 5.

Привести все возможные варианты.