- •Понятие архитектуры эвм. Эволюция универсальных эвм. Поколения эвм. Элементная база эвм.
- •Основы классификации эвм. Классификационные признаки. Принципы устройства последовательной эвм (архитектура фон Неймана). Технические показатели эвм.
- •Архитектура универсальной эвм с последовательным выполнением команд. Функциональное назначение, физические принципы действия и организация основных блоков.
- •Серия ibm-совместимых пэвм (ibm pc). Основные современные конфигурации. Технические показатели и характеристики. Другие типы аппаратных платформ пэвм.
- •Блочно-функциональное устройство персонального компьютера с магистральной организацией ( общей системной шиной ). Понятие открытой архитектуры.
- •Внутренние интерфейсы эвм. Системные и локальные шины. Контроллер шины. Иерархическая организация шин.
- •Контроллер шины
- •Основы систем счисления. Методы представления чисел и операции в позиционных системах счисления с различным основанием. Системы счисления в эвм.
- •Внутренняя организация числовых и символьных данных в эвм. Машинные форматы числовых данных пэвм. Стандарты кодировок символьной информации (ascii, unicode) и десятичных чисел (код bcd).
- •Кодировка ascii
- •Кодировка (encoding) Юникод - Unicode
- •Машинный формат с фиксированной точкой (Fixed Point Representation). Специальные коды для представления знаковых целых двоичных чисел и операций с ними(прямой, обратный, дополнительный).
- •11. Машинный формат с плавающей точкой (Float Point Representation). Параметры форматов сопроцессора intel (fpu 80x87).
- •Функционально-логическая организация микропроцессоров серии intel 80x86. Основные блоки и устройства: - назначение, функции, принципы действия. Режимы работы мп и способы адресации операндов.
- •Программная модель мп Intel (ia-32). Система регистров мп. Назначение, типы регистров. Регистры прикладного программиста. Флаги.
- •Специальные типы регистров защищенного режима мп (ia-32): управляющие, отладки, системные адресные регистры. Селекторы сегментов: - организация в разных режимах.
- •Регистровая (локальная) память мп. Сверхбыстрая буферная память. Внешний и внутренний кэш: - алгоритмы обслуживания. Стековая (магазинная) память. Fifo - буфера.
- •Специализированные процессоры. Числовой арифметический сопроцессор intel 80x87(fpu). Программная (регистровая) модель. Форматы данных. Система команд.
- •Оперативная (основная) память эвм (озу). Назначение, программная модель. Элементная база озу.
- •Системы памяти в эвм. Иерархия запоминающих устройств. Оперативная и долговременная внешняя память.
- •Типы запоминающих устройств внешней памяти эвм. Методы моделирования цифровых (двоичных) данных. Общая организация носителей данных, технические характеристики.
- •Программная модель памяти эвм. Иерархическая структура памяти. Концепция виртуальной памяти. Страничное распределение памяти.
- •21. Сегментная и страничная модели оперативной памяти (на платформе Intel). Системные адресные регистры цп, таблицы дескрипторов сегментов.
- •22.Специальные типы организации памяти: - стековая (магазинная) память, fifo-буфера. Сегмент стека, команды цп для работы со стеком
- •23. Физическая организация внешней долговременной памяти эвм (дзу). Дисковая магнитная память.
- •24. Постоянные запоминающие устройства (пзу). Базовая система ввода-вывода (bios) и ее функции. Конфигурационная память (cmos), ее свойства и назначение. Часы реального времени (rtc).
- •25. Интерфейсы пэвм. Системные и локальные шины. Интерфейсы дисковых накопителей и периферийных устройств. Стандарты и технические характеристики.
- •Интерфейс scsi
- •26. Организация взаимодействия элементов эвм под управлением цп. Цикл выполнения команд. Циклы шины. Система прерываний. Типы прерываний
- •27. Система прерываний эвм. Назначение, роль и место в общей организации управления и взаимодействия в эвм. Типы прерываний.
- •28. Обслуживание запросов внешних устройств. Аппаратные (асинхронные) прерывания. Контроллер прерываний pic. Линии запросов на прерывание - irq. Исключительные ситуации цп.
- •29. Программные (синхронные) прерывания, команды прерывания мп. Сервисы bios, как программные прерывания.
- •30. Процедуры обработчиков прерывания Таблицы дескрипторов (векторов) прерываний в защищенном и реальном режимах работы процессора intel.
- •31. Организация ввода-вывода. Принципы обмена информацией цп с внешними устройствами. Порты ввода-вывода. Устройства ввода: - клавиатура, мышь. Динамик pc.
- •32. Видеоподсистема пэвм. Принципы формирования изображений. Элементы видеоподсистемы: - монитор, видеоконтроллер, видеопамять. Видеорежимы.
- •33. Периферийное оборудование пэвм. Обзор основных устройств: - принципы действия, функциональное назначение, интерфейс с компьютером.
- •34. Системный (ассемблерный) отладчик ос ms-dos - debug. Интерактивные типы отладчиков.
- •35. Ассемблер для микропроцессоров с архитектурой intel 80x86. Общая характеристика языка, основные особенности и возможности. Инструментальные системы для разработки программ на языке Ассемблера.
- •36. Алфавит языка Ассемблер. Базовые синтаксические элементы (лексемы) языка. Предложения: - команды, директивы, комментарии. Синтаксис команд и директив. Резервированные идентификаторы.
- •37. Структура программ на языке Ассемблер. Программные сегменты. Типы, описание, назначение. Макроопределения. Специальные директивы компилятора. Определение именованных констант.
- •Include - Вложить другой файл
- •38. Форматы загрузочных (исполняемых) модулей типа *.Exe и *.Com. Загрузка программ, инициализация сегментных регистров. Префикс программного сегмента. (psp).
- •39. Типы данных Ассемблера. Константы. Директивы описания и инициализации данных, директивы эквивалентности (описания констант). Формат директив.
- •40. Директивы описания сегментов. Процедуры в Ассемблере. Вызовы и возвраты (дальние и ближние).
- •Система команд Ассемблера. Основные типы команд и их классификация. Синтаксис (формат записи) команд. Способы адресации операндов.
- •Методы адресации
- •Команды пересылки данных. Операции со стековой памятью. Арифметические команды Ассемблера. Команды пересылки данных
- •Арифметические команды
- •Логические команды. Команды сдвига. Команды прямой манипуляции с битами. Логические команды
- •44. Команды программной передачи управления. Команды переходов
- •Команды обработки строк. Префиксы повторения.
- •Организация циклов в Ассемблере. Команды управления циклами. Организация циклов
- •Режимы адресации операндов в командах Ассемблера. Косвенная адресация. Модификация адресов, и индексирование.
- •48. Команды управления состоянием микропроцессора.
- •Моделирование структурных типов данных в Ассемблере (строки, векторы, матрицы, записи, структуры). Организация обработки структурных данных.
- •Двухмерные массивы
- •Структуры
- •Описание шаблона структуры
- •Определение данных с типом структуры
- •Объединения
- •Описание записи
- •Определение экземпляра записи
- •Функциональное обслуживание устройств на уровне ос ms-dos. Прерывания dos. Программный интерфейс ms-dos - прерывание int 21h. Основные группы функций. Прерывания dos
- •Получение системной информации.
- •Символьный ввод/вывод.
- •Работа с файловой системой.
- •Управление программами.
- •Управление памятью.
- •Связь с драйверами устройств.
27. Система прерываний эвм. Назначение, роль и место в общей организации управления и взаимодействия в эвм. Типы прерываний.
Прерывание означает временное прекращение основного процесса вычислений для выполнения некоторых запланированных или незапланированных действий, вызываемых работой аппаратуры или программы.
Т.е. это процесс, временно переключающий микропроцессор на выполнение другой программы с последующим возвратом к прерванной программе.
Нажимая клавишу на клавиатуре, мы инициируем немедленный вызов программы, которая распознает клавишу, заносит ее код в буфер клавиатуры, из которого он считывается другой программой. Т.е. на некоторое время микропроцессор прерывает выполнение текущей программы и переключается на программу обработки прерывания, так наз. обработчик прерывания. После того, как обработчик прерывания завершит свою работу, прерванная программа продолжит выполнение с точки, где было приостановлено ее выполнение. Адрес программы-обработчика прерывания вычисляется по таблице векторов прерываний. Механизм прерываний поддерживается на аппаратном уровне.
Классификация прерываний
В зависимости от источника, прерывания делятся на
• аппаратные - возникают как реакция микропроцессора на физический сигнал от некоторого устройства (клавиатура, системные часы, клавиатура, жесткий диск и т.д.), по времени возникновения эти прерывания асинхронны, т.е. происходят в случайные моменты времени;
• программные - вызываются искусственно с помощью соответствующей команды из программы (int), предназначены для выполнения некоторых действий операционной системы, являются синхронными;
• исключения - являются реакцией микропроцессора на нестандартную ситуацию, возникшую внутри микропроцессора во время выполнения некоторой команды программы (деление на ноль, прерывание по флагу TF (трассировка)).
Общая классификация прерываний
• внешние - вызываются внешними по отношению к микропроцессору событиями
(по существу - это группа аппаратных прерываний) Вложенных прерываний нет!
• внутренние - возникают внутри микропроцессора во время вычислительного процесса (по существу - это исключительные ситуации и программные прерывания).
Внешние прерывания возникают по сигналу какого-нибудь внешнего устройства.
Внешние прерывания подразделяются на немаскируемые и маскируемые.
В связи с тем, что существуют два специальных внешних сигнала среди входных сигналов процессора, при помощи которых можно прервать выполнение текущей программы и тем самым переключить работу центрального процессора. Это сигналы NMI (no mask interrupt, немаскируемое прерывание) и INTR (interrupt request, запрос на прерывание).
Маскируемые прерывания генерируются контроллером прерываний по заявке определенных периферийных устройств. Контроллер прерываний поддерживает восемь уровней (линий) приоритета; к каждому уровню “привязано” одно периферийное устройство. Именно маскируемые прерывания часто называют аппаратными прерываниями.
В ПК, начиная с IBM PC AT, построенных на базе микропроцессора i80286, используются два контроллера прерываний i8259A; они соединяются последовательно каскадным образом, что увеличивает количество внешних источников прерываний до 15 (каждая по 8).
Немаскируемые прерывания (говорят, что оно одно, т.к. подается на вывод микропроцессора NMI) инициируют источники, требующие безотлагательного вмешательства со стороны микропроцессора.
Обработка прерывания в реальном режиме
производится в три этапа:
1) прекращение выполнения текущей программы;
Должно произойти так, чтобы потом вернуться и продолжить работу. Для этого необходимо сохранить содержимое регистров, так как они являются ресурсами, разделяемыми между программами.
Обязательными для сохранения являются регистры cs, ip, flags (пара CS:IP содержит адрес команды, с которой необходимо начать выполнение после возврата, flags - состояние флагов после выполнения последней команды прерванной программы).
!!! Эти регистры сохраняются микропроцессором автоматически. Сохранение остальных регистров - должно обеспечиваться программистом !!! Наиболее удобным местом хранения регистров является стек.
После сохранения регистров в стеке микропроцессор сбрасывает бит флага IF (т.е.=0)
2) переход к выполнению и выполнение программы обработки прерывания;
Здесь определяется источник прерывания и вызывается соответствующий обработчик прерывания.
В реальном режиме микропроцессора допускается 256 источников - по кол-ву элементов таблицы векторов прерываний.
Структура элемента:
• 2 байта - значение смещения начала программы-обработчика прерывания от начала кодового сегмента
• 2 байта - значение базового адреса сегмента, в котором находится программа-обработчик.
Как определить адрес, по которому находится вектор прерывания с номером N ?
смещение эл-та таблицы векторов прерываний = N * 4 Полный размер таблицы ? 4*256=1024 Итак на втором этапе микропроцессор
1. По номеру источника прерывания определяет смещение в таблице векторов прерываний
2. Помещает первые два байта в регистр IP
3. Помещает вторые два байта в регистр CS
4. Передыет управление по адресу CS:IP
Далее выполняется сама программа обработки прерывания. (Она тоже может быть прервана поступлением запроса от более приоритетного источника. Все источники прерывания имеют приоритеты.)
3) возврат управления прерванной программе.
Необходимо привести стек в состояние, в котором он был сразу после передачи управления данной процедуре. Для этого программист должен указать необходимые действия по восстановлению регистров и очистке стека.