- •Введение.
- •1. Основы построения эвм. Основные определения.
- •2. Принципы действия эвм. Принципы программного управления.
- •Страница–словарь.
- •4. История развития вычислительной техники. Поколения эвм.
- •«Компьютер... XVII века»
- •5. Основные параметры эвм.
- •1. Запоминающие устройства эвм.
- •1.1. Типы зу и их основные характеристики.
- •1.2. Оперативные запоминающие устройства.
- •1.2.1. Общие принципы организации озу.
- •1.2.2. Структурная организация блока памяти.
- •1.2.3. Полупроводниковые интегральные зу с произвольным обращением.
- •1.2.4. Модули памяти и элементы памяти (бис).
- •1.2.5. Система электрических параметров полупроводниковых бис зу.
- •1.2.6. Контроль функционирования бис зу.
- •1.2.7. Организация многоблочной оперативной памяти.
- •1.2.8. Организация озу с многоканальным доступом.
- •1.2.9. Ассоциативные зу.
- •1.3. Сверхоперативные зу.
- •1.3.1. Назначение и типы созу.
- •1.3.2. Организация созу с прямой адресацией.
- •1.3.3. Организация стекового и магазинного созу.
- •1.3.4. Организация ассоциативных созу.
- •1.3.5. Оценка эффективности использования созу в процессоре.
- •1.4. Постоянные зу.
- •1.5. Виртуальная память.
- •Логическое распределение оперативной памяти в персональных компьютерах (Intel/pc).
- •1.6.1. Стандартная оперативная память.
- •1.6.1.1.Таблица векторов прерываний.
- •1.6.1.2. Область данных bios.
- •1.6.1.3. Область для операционной системы.
- •1.6.1.4. Основная область памяти.
- •2. Арифметико-логические устройства эвм
- •2.1. Типы арифметических устройств и их структуры.
- •2.2. Организация алу параллельного действия при работе над числами в естественной форме.
- •2.2.1. Суммирование и вычитание чисел при использовании накапливающего сумматора.
- •2.2.2. Принципы построения алу для сложения и вычитания на комбинационных суммах.
- •2.2.3. Организация алу (параллельного действия) в режиме умножения чисел с фиксированной запятой.
- •2.2.4. Аппаратные способы ускорения умножения в организации алу.
- •2.2.5. Алгоритмические (логические) способы ускорения умножения в организации алу.
- •2.2.6. Организация алу параллельного действия в режиме деления чисел с фиксированной запятой.
- •2.2.7. Организация алу при реализации логических операций и операций специальной арифметики.
- •2.3. Организация алу параллельного действия при работе над числами в нормальной форме.
- •2.3.1. Принцип построения и работы алу при суммировании и вычитании чисел в нормальной форме.
- •2.3.2. Направления и методы ускорения операций над числами с плавающей запятой.
- •2.4. Организация алу, работающих в двоично-десятичных кодах.
- •2.5.Об экзотических формах представления чисел. Логарифмическая форма:
- •Трансформирующаяся запятая.
- •Инверсная запятая.
- •2.6. Итеративные методы деления.
- •3. Процессоры.
- •3.1. Система команд эвм.
- •3.1.1. Структура и форматы команд.
- •3.1.2. Список команд.
- •3.1.3. Способы адресации.
- •3.2. Устройства управления.
- •3.2.1. Организация цуу (на примере гипотетической одноадресной эвм).
- •3.2.2. Принципы формирования уфс.
- •3.2.3. Организация микропрограммных устройств управления.
- •3.3. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации.
- •3.3.1. Основные понятия и определения.
- •3.3.2. Способы обмена данными между ядром малой эвм и периферийными устройствами.
- •3.3.3. Программно управляемые способы передачи данных.
- •3.3.3.1. Простые типы передачи.
- •3.3.3.2. Последовательность событий при прерываниях.
- •3.3.3.3. Идентификация прерывающего устройства.
- •3.3.4. Организация прямого доступа к памяти.
- •4. Основы вычислительных конвейеров.
- •4.1. Введение в архитектурные принципы конвейерных процессоров и эвм.
- •Конвейерные сумматоры
- •Конвейерный умножитель
- •5. Архитектура сигнальных процессоров.
- •5.1. Введение. Основные задачи обработки сигналов. Методы обработки сигналов.
- •5.2. Основные характеристики и базовая архитектура семейства adsp-21xx
- •5.2.1. Общие сведения о составе функциональных устройств
- •5.2.2. Базовая архитектура.
- •5.2.3. Средства разработчиков для процессоров семейства.
- •5.3. Интерфейс процессоров adsp-21xx с памятью.
- •5.3.1. Интерфейс с загрузочной памятью.
- •5.3.2. Интерфейс с памятью программ.
- •5.3.3. Интерфейс с памятью данных.
- •5.4. Архитектура операционных устройств.
- •5.4.1. Арифметико-логическое устройство.
- •5.4.2. Умножитель/накопитель mac.
- •5.4.3. Устройство сдвига shifter.
-
3.3. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации.
-
3.3.1. Основные понятия и определения.
Под системой ввода-вывода понимается совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между процессором и оперативной памятью с одной стороны и внешними (периферийными) устройствами с другой стороны.
Без внешних устройств, выполняющих функции загрузки данных и программ, отображения результатов, документирования и т.п. всякая ЭВМ бессмысленна, поскольку она не сможет обмениваться информацией с внешней средой. Ввиду этого, на внешнее устройство (ВнУ) возлагается функция преобразования форм представления данных.
Внешние устройства выполняют в ЭВМ, вычислительной системе и другие функции:
-
внешняя память для хранения больших объемов информации;
-
прием и передача данных по линиям связи и др.
Важность этих функций определяет важность системы ввода-вывода.
Современный подход в проектировании компьютеров заключается, в частности, в использовании принципа модульности. Из отдельных унифицированных модулей в зависимости от назначения ЭВМ компонуется, набирается нужный состав и структура. Причем в первую очередь (в основном!) отличия в структуре связаны с требующимся в каждом случае наборе внешнего оборудования.
А почему бы не создать для той или иной ЭВМ универсальный набор периферийных средств и ими пользоваться?
Во-первых, внешнее оборудование дорогое; и чем дальше, тем дороже (ныне – свыше 75% стоимости аппаратных средств).
Во-вторых, экономическая эффективность использования оборудования должна быть на уровне соответствующем затратам.
В третьих, так и делают, когда разрабатываются универсальные вычислительные комплексы, хотя и в этом случае последние имеют разновидности комплектности.
<138>
Итак, современная ЭВМ – набор унифицированных модулей. Соответственно, разумно унифицировать и связи между этими модулями.
Унифицированная система линий связи (шин), правил кодирования и передачи информации, обеспечивающих возможность соединения модулей в единую ЭВМ в различных сочетаниях называется интерфейсом.
Это наиболее правильное определение понятия интерфейса. В литературе существует известная путаница в использовании модного слова «интерфейс». Но основа-то связана именно с приведенным определением. Четыре функции интерфейса:
-
буферирование;
-
дешифрация адреса и выбор устройства;
-
дешифрация команды;
-
синхронизация и управление.
Что входит в состав ВнУ?
Внешние ЗУ (накопители на МД, МЛ, МБ и пр.)
Устройства ввода-вывода с промежуточного носителя программ и данных (от древних перфокарт до магнитных карт, диски, дискеты и др.)
Устройства непосредственного ввода (от объекта и субъекта) и непосредственного вывода. Если иметь в виду объекты, то это: преобразователи кодов, ЦАП и АЦП, концентраторы и др. Если иметь в виду субъектов, то это «посредники»: пульты, клавиатуры, мнемопульты, дисплеи, различного вида манипуляторы и др.
На изучение всех этих устройств у нас нет времени.
<139>
В малых ЭВМ управление вводом-выводом чаще всего возлагается на центральное УУ, входящее в состав процессора.
В больших ЭВМ картина иная, т.к. в них одна из основных целей – высокая производительность в решении задач. Это достигается в частности параллельной работой во времени процессора и периферийных устройств, существенно менее производительных.
Для этого из состава процессора выделяются схемы управления периферийными устройствами (ПерУ) и им придается известная автономность. Поскольку многие функции управления ПерУ принципиально не зависят от типа устройства, то они могут быть возложены на специальные унифицированные устройства управления вводом-выводом, называемые каналами ввода-вывода. Каналы обеспечивают производительный обмен информацией с ядром вычислителя и параллельную работу с процессором переменного набора периферийных устройств различных типов. Таких каналов может быть несколько по количеству и типу (мультиплексные и селекторные).
Рис. 3.3.1.1.
На их детальном анализе мы не останавливаемся. Важно лишь, что канал в больших машинах выполняет функции по объёму и сложности соответствующие функциям процессора малых машин. Кстати, использование в качестве канала с набором периферийного оборудования – одно из применений микро-ЭВМ.
<140>