3.5. Кэш команд и кэш данных.

Кэш — это внутренняя память процессора, которая имеет значительно большее быстродействие, чем ОП. Кэш память не увеличивает емкость памяти ЦП, и она не доступна пользователю для адресации. Она содержит данные из ОП, к которым уже было обращение или может произойти, т.е. из ОП помещаются нужные в текущий момент ЦП данные и еще некоторое количество последующих слов. Таким образом, увеличение производительности достигается за счет того, что на линейном или циклическом участке программы велика вероятность обращения к данным, уже находящимся в КЭШе, в этом случае обращения (кроме первого раза) происходят к быстродействующей внутренней памяти, а соответственно не нужно производить странично-сегментное преобразование. Разрабатываемая кэш хранит как команды, так и данные, поэтому все запросы ЦП к ОП сначала проходят через кэш.

Кэш-память реализуется как ассоциативная память, в которой для каждой единицы памяти хранятся дополнительные сведения, называемые тэгом или признаком. Для однозначного определения единицы памяти тэгом должен быть адрес данных в ОП. Так как в разрабатываемой ЭВМ применяется ОП со странично-сегментной организацией, роль тэга выполняет виртуальный адрес. Когда в ассоциативную память подается адрес, с ним одновременно сравниваются все тэги. Если один из тегов равен поданному адресу (кэш попадание, Cache hit), производится обращение к этой единице памяти. Если равенства не обнаруживается (кэш промах, Cache miss), требуется обратиться к ОП [3]. Для передачи признака попадания, блок КЭШа связан с шиной управления.

Схема подключения КЭШа данных и команд представлена на структурной схеме операционного блока (рис. 3.1.1.).

3.5. Монитор.

Для получения итоговых данных, для постоянного наблюдения за различными действиями вычислительной машины используется устройство отображения информации — монитор. Монитор способен выводить текстовую и графическую информацию ЭВМ для пользователя, отображать текущие данные и всевозможные изменения в системе.

Монитор, как и всякое другое, периферийное устройство подключается через контроллер (видеоадаптер) к системной шине. Монитор является пассивным устройством, которое просто отображает динамически изменяющуюся информацию, хранящуюся по определенным адресам в ОП.

Схема подключения монитора и контроллера монитора представлена на структурной схеме ЭВМ (рис. 2.1.).

3.6. Клавиатура.

Клавиатура является одним из основных устройств ввода, обеспечивающих интерактивное общение пользователя с ЭВМ. Она содержит микропроцессор (контроллер клавиатуры), который воспринимает каждое нажатие на клавишу и выдает последовательный скан-код. Скан-код — это однобайтовое число, младшие 7 бит которого представляют идентификационный номер, присвоенный каждой клавише, а старший 8-ой бит кода говорит о том, была ли нажата клавиша (бит = 1, код нажатия) или освобождена (бит = 0, код освобождения). Таким образом, каждое нажатие клавиатуры дважды регистрируется в контроллере клавиатуры, подключенном к системной шине ЭВМ, которые также преобразует последовательный скан-код в параллельный. При поступлении скан-кода из порта вызывается прерывание. Процессор моментально прекращает свою работу и выполняет процедуру, анализирующую скан-код. Так как в системе предусмотрен контроллер прерываний, то контроллер клавиатуры посылает запрос на прерывание в него.

Схема подключения клавиатуры и контроллера клавиатуры представлена на структурной схеме ЭВМ (рис. 2.1.).