Монитор

Монитор предназначен для вывода текстовой и графической информации, предназначенной для пользователя.

Монитор подключается через контроллер (видеоадаптер) к системной шине.

Монитор является устройством, которое просто отображает информацию, которая хранится по определенным адресам в ОП и не запрашивает прерываний.

В памяти хранится несколько страниц, вывод производится с текущей. Вывод текущей видеостраницы производится с частотой 60 Hz (или больше, в зависимости от настроек и типа монитора). При этом информация считывается в оперативную память контроллера. Отображение информации, находящейся в памяти контроллера монитора происходит независимо от процессора.

Жесткий диск

Жесткий диск является главным устройством энергонезависимой памяти. От винчестера требуется большой объём хранимой информации (сотни гигабайт), малое время доступа (единицы миллисекунд), большая скорость передачи данных (десятки мегабайт в секунду), высокая надёжность, умеренная стоимость.

Контроллером винчестера называют электронное устройство, на одной интерфейсной стороне которого идёт обмен байтами команд, а другая его сторона связывается непосредственно с накопителем.

Жесткий диск подключается через контроллер ПДП, что позволяет производить запись на жесткий диск и чтение с него непосредственно в ОП.

НГМД

НГМД является компактным средством для хранения сравнительно небольшого объема информации (1.44 Мб). Преимущество дискет заключается в том, что они дешевы и удобны в использовании.

НГМД общается с ЦП посредством контроллера. Контроллер управляет механизмом привода и работает с сигналами головок записи-чтения. При каждом обращении к дискете в регистре контроллера устанавливается бит включения мотора и в счётчик времени заносится константа, соответствующая выдержке на отключение (по умолчанию – 2с). Если в течение этого интервала нет обращений, мотор автоматически отключается.

Управление чтением/записью НГМД осуществляет КПДП.

Разработка кэШа - данных.

Кэш-память содержит два одинаковых блока ЗУ (первый и второй) и одноразрядную память признаков S «недавнего использования» блоков. В каждом блоке имеются разряды для хранения кода Tag, который отображает старшую часть адреса ячейки-оригинала (биты 12-21 с ША) и разряды D, в которых содержится копия 32-разрядной ячейки ОЗУ.

4Кслов

Рис. 6. Внутренняя организация кэша данных.

Такая структура позволяет удвоить объем кэша не увеличивая количество адресуемых ячеек. В данной работе рассматривается двух блочная организация кэша (в реальных системах количество блоков от 4 и более).

Если процессор установил на шине адрес некоторой ячейки ОЗУ и признак чтения, то:

1. С помощью разрядов 0-11 адреса выбирается одна из 4К ячеек кэш-памяти. На выходы накопителя кэш-памяти поступает информация из обоих блоков, а именно коды Tag и данные D (по 32 бита из каждого блока).

2. С помощью двух компараторов сравниваются старшие разряды поступившего из процессора адреса с соответствующими разрядами, считанными из первого и второго блоков. Если совпадение не зарегистрировано ни первым, ни вторым компаратором, то это означает, что копия затребованной ячейки ОЗУ в кэш-памяти отсутствует. Если произошло совпадение кодов на входах одного из компараторов, то вырабатывается сигнал cache=1 и через мультиплексор MS в 32-разрядную шину данных посылается слово из соответствующего блока кэш-памяти. Одновременного совпадения кодов на входах обоих компараторов быть не может.

3. Если cache=1, то процессор получает требуемые данные, а разряд S кэш-памяти устанавливается в 0 или 1 в зависимости от того, из какого блока была выдана информация в процессор. Этот разряд, таким образом, отражает очередность обращения к блокам, и по нему можно определить, какая информация более «свежая».

4. Если cache=0, то разряд S остается без изменения, схема управления осуществляет выбор из ОЗУ 32-разрядного слова по адресу, определяемому разрядами 0-21. Считанное из ОЗУ слово должно быть записано в кэш-память. Адрес ячейки известен - он определяется разрядами 0-11 кода, установленного процессором на шине. Чтобы определить, в какой блок следует записать считанное слово, анализируется разряд S выбранной ячейки кэш-памяти. В зависимости от его состояния определяется более устаревшая информация, которая затем заменяется новой, после чего состояние разряда S инвертируется. При записи 32-разрядный код записывается в разряды D соответствующей ячейки первого или второго блока. В разрядах Tag ячейки выбранного блока запоминается группа разрядов 12-21 адреса, поступившего с ША.

При необходимости записи данных в ОП используется алгоритм сквозной записи, т.е. запись осуществляется одновременно в кэш и в ОП.

Выводы

В ходе выполнения курсового проекта была спроектирована гипотетическая ЭВМ, был разработан ее состав и описаны основные блоки, входящие в этот состав. Помимо этого были описаны основные принципы функционирования спроектированной ЭВМ.

Один из блоков был разработан наиболее детально, то есть на функциональном уровне. Этим блоком является контроллер прямого доступа к памяти.

Разработанная ЭВМ удовлетворяет всем требованиям, обозначенным в задании.

Работа потребовала детального изучения архитектуры ЭВМ и особенностей функционирования отдельных ее составляющих.