Formuly Hartli i Shennona

Registry processora eto yacheyki pamyati raspolojennye vnutri processora.

Sovremennye EVM ispol'zuyut princip mikroprogrammirovaniya. V sootvetstvii s etim principom mashinnaya komanda razbivaetsya na posledovatel'nost' elementarnyh komand nizkogo urovnya. Takaya posledovatel'nost' mikrokomand sootvetstvuyuschaya odnoy mikrokomande nazyvaetsya mikroprogrammoy.

C.P. i operativnaya pamyat' yavlyayutsya central'nymi ustroystvami komp'yutera. Vse ustroystva ko-torye ne yavlyayutsya central'nymi – periferiynye.

Pamyat'(OZU)-ustroystvo dlya zapominaniya, hraneniya i vyborki programm i dannyh.

OZU – sostoit iz konechnogo chisla yacheek pamyati. Nomera etih yacheek nazyvayutsya fizicheskimi ad-resami. Dlya prakticheskogo primeneniya fiz.adresa ne udobny poetomu ispol'zuyut logicheskie adre-sa.

Logicheskiy adres-eto sostavnaya konstrukciya pozvolyaet bolee korotko zapisyvat' adres v pro-grammu.

Chasto dlya log.adresacii ispol'zuyutsya segmentaciya pamyati. Ee obschaya ideya zaklyuchaetsya v delenii pamyati na uchastki nazyvaemye segmentami.

Log.adres stroitsya iz dvuh chastey segmenta i smescheniya.

Segment – ukorochennyy fiz.adres.

Smeschenie-kol-vo yacheek na kotoroe nujno smestit'sya do nujnoy yacheyki.

 

Vidy arhitektur s tochki zreniya potokov komand i dannyh

Programmu mojno rassmatrivat' kak potok mashinnyh komand, vypolnyayuschihsya odna za drugoy. V mashinnoy komande mojno vydelit' dve chasti, otvechayuschie za deystviya i za dannye, nad kotorymi eti deystviya vypolnyayutsya. Eto pozvolyaet rassmatrivat' komandy kak otdel'nye potoki komand i dannyh.

Mashinnuyu programmu mojno rassmatrivat' kak 2 potoka(potok komand, potok dannyh). Dlya kajdogo iz potokov mojet byt' 2 varianta libo odin, libo neskol'ko potokov=4 varianta arhitektur.

1. SISD arhitektura (Single Instruction Single Data) – centr obrabotki odin. Arhitektura Fon Neymana ili klassicheskaya arhitektura.(1 potok komand)

 

2. MISD (konveernyy princip obrabotki informacii)

 

 

 

rezul'taty

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  SIMD – arhitektura s odnim potokom komand i neskol'kimi potokami dannyh. Smysl zaklyuchaetsya v odnovremennom vypolnenii odnogo i togo je deystviya nad neskol'kimi ob"ektami srazu. Matrichnye (vektornye EVM).

 

 

 

4. MIMD arhitektura s mnogimi potokami dannyh. (Multiply Instruction Multiply Data) Parallel'nye EVM

 

 

 

 

Po proizvoditel'nosti i funkcional'nym vozmojnostyam EVM mojno razdelit' na:

1. Superkomp'yutery(super EVM)

2. Bol'shie EVM(meynfreymy)

3. Mini-EVM

4. Mikro-EVM

Superkomp'yutery – naibolee moschnye EVM, komp'yutery ispol'zuyuschie mnogoprocessornye shemy.(ILLIAC – 1972g. Pervyy superkomp'yuter; IBM RS/6000 sp).

Mnogie superkomp'yutery stroyatsya po klasternomu principu.

Klaster - eto gruppa vzaimosvyazannyh komp'yuterov rabotayuschaya pri edinoy vychislitel'noy si-steme(s obschey operativnoy i disk.pamyat'yu).

Bol'shie EVM – imeyut proizvoditel'nost' na poryadok men'she chem superkomp. Trebuyut speci-al'no oborudovannogo mashinnogo zala(IBM s/360, s/370; IBM AS/400).

Oblast' primeneniya: nauchnye zadachi; ekonomicheskie zadachi; zadachi upravleniya; servery krupnyh setey.

Mini-EVM

ne trebuyut mashinnogo zala. Proizvoditel'nost' men'she chem u bol'shih EVM.

Oblasti primeneniya: upravlenie tehnologich.processami na proizvodstve(IBM RS/6000); modeli-rovanie sredney slojnosti; server lokal'nyh setey; SAPR(sistema atom.proektirovaniya).

           Mikro-EVM

Osnovnye vidy: personal'nye EVM; rabochie stancii; vstroennye EVM; mnogopol'zovatel'skie mikro EVM; setevye komp.;servery.

Mikro EVM-eto EVM na baze mikroprocessora.

Mikroprocessor –bol'shaya integral'naya shema, kotoraya vypolnyaet fun-ii central'nogo proces-sora(t.e. vypolnyaet vsyu obrabotku inf.i upravl.komp.v celom).

Proizvoditel'nost' nije chem u mini EVM. V celom stoimost' nije chem u mini EVM.

Personal'nye EVM-Odnopol'zovatel'skie EVM, prostota ispol'zovaniya.

Rabochie stancii moschnye odnopol'zovatel'skie EVM specializirov.dlya resheniya oprede-len.zadach.

Vstroennye EVM – mikro EVM yavlyayuschiesya chast'yu kakogo libo tehnicheskogo ustroystva.

Mnogopol'zovatel'skie EVM- moschnye mikro EVM rabotayuschie s gruppoy pol'zov.v rejime razdeleniya vremeni.

Servery –moschnye mnogopol'zovatel'skie komp'yutery prednaznachennye dlya upravl.setyami i ob-rabotki zaprosov pol'zovateley setey.

Setevye komp.-eto uproschenennye mikro EVM obespechivayuschie rabotu pol'zovatel.v seti.

 

39. Osnovnye principy ustroystva personal'noy EVM. Mikroprocessor. Ego osnovnye kompo-nenty. Urovni privilegiy i rejimy raboty Intel-sovmestimyh mikroprocessorov. Sistema preryvaniy.

Osnovnye principy ustroystva personal'noy EVM

Pod sistemotehnikoy budem ponimat' sposob ob"edineniya funkcional'nyh blokov EVM v edi-nuyu sistemu.

Osnovnye sistemotehniki:

1.shinnaya

2.kanal'naya

3.EVM s kommutiruyuschey matricey.

1.Shinnaya sistemotehnika

Soglasno shinnoy sistemotehnike, otdel'nye bloki EVM, simmetrichno podklyuchayutsya k obschey shine.

Shinoy nazyvaetsya nabor provodnikov, dlya peredachi informacii vnutri komp'yutera.

Dostoinstvo takoy sistemotehniki, eto prostota, deshevizna, vozmojnost' legko modernizirovat' EVM. Minusom yavlyaetsya otnositel'naya nevysokaya proizvoditel'nost'.

Sistemnaya shina sostoit iz liniy sgruppirovannyh v:

Shina dannyh;

Shina adresa;

Shina upravleniya;

Liniya – otdel'nyy provodnik po kotoromu peredaetsya signal 0 ili 1(dvoichnyy signal).

V sostav shiny upravleniya vhodyat, sleduyuschie osnovnye elementy: liniya zanyatosti, liniya sin-hronizacii, liniya komandy i dr.

Pri obmene informaciey mejdu dvumya ustroystvami s pomosch'yu shiny, ustroystva vypolnyayut dve roli:

Zadayuschie ustroystvo

Ispolnitel'

 

Chasche vsego zadayuschem ustroystvom yavlyaetsya processor, v kotorom imeyutsya special'nye yacheyki dlya hraneniya informacii, kotorye nazyvayutsya registrami.

1. V pervuyu ochered' processor vystavlyaet znachenie zanyato, na shine zanyatosti 0 libo 1.

2. Processor pomeschaet adres trebuemoy yacheyki pamyati na shinu adresa.

 

3. Processor ustanavlivaet na linii komandy signal chteniya.

4. Processor posylaet pamyati signal sinhronizacii.

5. Pamyat' snimaet adres s shiny adresa. (schityvaet)

6. Pamyat' nahodit nujnuyu yacheyku, izvlekaet iz nee chislo i pomeschaet eto chislo, na shi-nu dannyh.

7. Pamyat' posylaet signal sinhronizacii processoru, poluchiv takoy signal

8. Processor schityvaet chislo s shiny dannyh, v kakoy libo registr.

9. Processor snimaet upravlyayuschiy signal s linii komand, i t.d. i osvobojdaet shinu na liniyu zanyatosti, vystavlyaya na linii zanyatosti signal svobodno.

 

 

2. Kanal'naya

CP—kanaly VVODA/VYVODA—ustroystva VVODA/VYVODA.

Kanaly – eto specializirovannye processory upravlyayuschie obmenom dannymi s ustroystvom vvoda/vyvoda.

3. v EVM s kommutiruyuschey matricey mejdu soboy mojet svyazyvat'sya lyubaya para uzlov.

Mikroprocessor, osnovnye komponenty.

 

Mikroprocessor, kak i lyuboy drugoy processor, yavlyaetsya ustroystvom, prednaznachennym dlya ob-rabotki ili peredachi dannyh.

Mikroprocessor harakterizuetsya:

1) taktovoy chastotoy, opredelyayuschey maksimal'noe vremya vypolneniya pereklyucheniya elementov v EVM;

2) razryadnost'yu, t.e. maksimal'nym chislom odnovremenno obrabatyvaemyh dvoichnyh razryadov.

Funkcii mikroprocessora:

1.vychislenie adresov, komand.

2.vyborka iz pamyati i dominirov.komand.

3.vyborka dannyh iz pamyati, registrov processora i kontrolerov(spec.processor dlya upravleniya kakoy nibud' podsistemoy komp) vneshnih ustroystv.

4.priem i obrabotka zaprosov ot vneshnih ustroystv na obslujivanie etih ustroystv.

5.perehod k sled.komande programmy.

Funkcional'naya struktura mikroprocessora:

1.ustroystva upravleniya(obespechivayuschego vypolnenie komand processora i rabotu s vneshnimi ustroystvami.)

2. arifmetiko-logicheskogo ustroystva, vypolnyayuschego vse operacii preobrazovaniya postupayu-schih dannyh

3. mikroprocessor.pamyat'(osnovnye registry)

Registry imenuyutsya parametrami latinskih bukv. Bazovyy registr 16 bit.

Gruppy registrov:

1.registry obschego naznacheniya(AX, BX, CX, DX).

Ne vse dostupny v odin i tot je moment vremeni.

AX-dlya hraneniya pervogo mnojitelya umnojeniya i rezul'tata umnojeniya.

2. segmentnye registry

CP-hranyat tu chast' log.adresa kotoruyu nazyvayut segmentom.

Hranyat adresa segmentov kak oblastey pamyati.

Za mashinnoy programmoy zakreplyayutsya 3 oblasti pamyati: segment koda; segment dannyh; segment steka.

Stek – struktura dannyh, kotoraya rabotaet po principu posledniy zashel pervyy vyshel.

CS-(Code Segment)

DS-(Data Seg)

3.Registry smescheniya(IP – Instruction Pointer)

Smeschenie vnutri hranit segment koda t.e. adres sled.vypolnimoy komandy.

BP(Base Pointer), SI i DI ispol'zuyutsya pri operaciyah so strokami.

4. registry flagov

Flag – odnobitovaya yacheyka pamyati, kotoraya hranit priznak vypolneniya kakogo libo usloviya.

FL – registr soderjit 9 flagov, kotorye rabotayut nezavisimo drug ot druga.

Dva vida flagov: statusnye(ZF (Zero Flag)-flag nulya,SF(Sign Flag)-ustanavlivaetsya v 1 esli re-zul'tat otricatel'nyy ) i upravlyayuschie(TF(Trap Flag)-flag trassirovki-programma vypolnyaetsya v poshagovom rejime).

Statusnye-otrajayut sostoyanie komp'yutera slojivshiesya posle vypolneniya nekotoryh komand. Statusnye flagi menyayutsya avtomaticheski, a upravlyayuschie mojno menyat' vruchnuyu komandami.

 

4.interfeysnaya chast' mikroprocessora

Vhodyat: registr komand; segmentnye registry; registry IP; uzel formirovaniya adresa; porty processora(punkty cherez kotorye mikroprocessor obmenivaetsya inform.s perefer.ustroystvami).

Interfeysnaya chast' nujna dlya svyazi processora s sistemnoy shinoy i dlya priema i analiza ko-mand.

5.ispol'zovanie shin(Shina — eto sovokupnost' liniy, po kotorym peredayutsya cifrovye signaly, neobhodimye dlya obmena informaciey mejdu ustroystvami).

 

Rejimy raboty EVM.

1. odnoprogrammnye (vypoln.1 programma)

2. mnogoprogrammnaya

a)paketnyy rejim(odnu za drugoy);

b)rejim razdeleniya vremeni(dialogovyy i real'noe vremya)

Sistema preryvaniy-mehanizm raboty centr processora nujen dlya podderjki mnogoprogram rejimov.

Preryvanie – eto priostanovka(ostanovka) vypolneniya osnovnyh programm s cel'yu vypolneniya bolee vajnoy v etot moment programmy. Posle vypolneniya etoy programmy -osnovnaya programma prodoljaetsya s togo mesta gde ona byla prervana.

Preryvanie voznikaet kak rezul'tat opred.sobytiy.

Vidy sistemnyh preryvaniy:

1. apparatnye(vneshnie)

2.vnutrennie

A)programmnye(preryvanie BIOS i preryvanie DOS)

B)neplaniruemye(tehnicheskie i logicheskie)

Apparatnoe – voznikayut pri obraschenii k processoru  pereferiynyh ustroystv. Ne koordiniru-etsya s rabotoy programmy.

Vnutrennie programmy preryvaniya – standartnye podprogrammy vyzyvayutsya iz osnovnoy pro-grammy spec.komandoy.

Programmy preryvaniya delyatsya na 2 vida v zavisimosti ot togo gde hranit'sya programma obrabot-ki preryvaniy.

Preryvaniya BIOS hranyatsya v postoyannoy pamyati.

Tehnich. Preryvaniya – voznikayut pri sboyah v apparatnoy chasti EVM.

Logicheskie preryvaniya – voznikayut pri oshibkah vremeni vypolneniya programm.

Oshibka vremeni vypolneniya voznikaet pri rabote programm s nekorrektnymi dannymi.

Urovni privilegiy

Privilegii - eto svoystvo (obychno ustanavlivaemoe pri proektirovanii sistemy), kotoroe opredelyaet, kakie komp'yuternye operacii razreshayutsya v lyuboy moment vremeni i kakie dostupy k pamyati zakonny. Privilegii ispol'zuyutsya dlya obespecheniya bezopasnosti v komp'yuternoy sisteme.

Zaschita na urovne segmentov predstavlena chetyr'mya urovnyami privilegiy. Uroven' privilegiy (Privilege Level) - odin iz chetyreh urovney privilegiy mikroprocessora. Privilegii realizuyutsya putem prisvoeniya znacheniya ot 0 do 3 klyuchevym ob"ektam, kotorye opoznayutsya processorom. Znache-nie 0 sootvetstvuet naibol'shim privilegiyam, togda kak znachenie 3 - naimen'shim. Chetyre urovnya privilegiy mojno interpretirovat' v vide kolec zaschity. Centr - uroven' 0 - prednaznachen dlya segmentov, soderjaschih naibolee kritichnye programmy (obychno yadro operacionnoy sistemy). Vneshnie kol'ca prednaznacheny dlya segmentov s menee kritichnymi programmami ili dannymi. Is-pol'zovanie vseh chetyreh urovney privilegiy ne yavlyaetsya neobhodimym. Suschestvuyuschie sistemy, sproektirovannye s men'shim kolichestvom urovney, mogut prosto ignorirovat' drugie dopustimye urovni. UNIX i Windows, naprimer, ispol'zuyut tol'ko dva urovnya privilegiy - 0 (dlya yadra sistemy) i 3 (dlya vsego ostal'nogo), a OS/2 ispol'zuet urovni 0 (dlya yadra sistemy), 2 (dlya procedur vvoda-vyvoda) i 3 (dlya prikladnyh programm).

Mehanizm kontrolya urovnya privilegiy mikroprocessora operiruet sleduyuschimi znacheniyami:

CPL - tekuschiy uroven' privilegiy (Current Privilege Level) : uroven' privilegiy, na kotorom v dannyy moment ispolnyaetsya zadacha. Znachenie CPL hranitsya v pole RPL selektora segmenta koda, kotoryy pomeschen v registr CS. Obychno eto znachenie sootvetstvuet urovnyu privilegiy deskriptora ispolnyaemogo segmenta koda. Uroven' privilegiy menyaetsya, kogda upravlenie peredaetsya segmentu koda s drugim znacheniem DPL (za isklyucheniem podchinyaemyh segmentov koda).

DPL - uroven' privilegiy deskriptora (Descriptor Privilege Level) : naimenee privilegirovannyy uroven', na kotorom zadacha mojet poluchit' dostup k segmentu ili shlyuzu, svyazannomu s etim de-skriptorom. Uroven' DPL opredelyaetsya bitami 46 i 45 deskriptora.

RPL - zaprashivaemyy uroven' privilegiy (Requested Privilege Level)  ispol'zuetsya dlya vremennogo ponijeniya svoego urovnya privilegiy pri obraschenii k pamyati. RPL zanositsya v mladshie bity se-lektora.

Mehanizm kontrolya urovnya privilegiy obychno sravnivaet uroven' privilegiy deskriptora (DPL) s maksimal'nym iz dvuh chisel CPL i RPL. Naimenee privilegirovannyy iz tekuschego urovnya privilegiy i zaprashivaemogo schitaetsya effektivnym urovnem privilegiy :

EPL=max(CPL,RPL).

Nulevoy uroven' – naibolee obespechennyy uroven' v vypolnenii.

Lyubaya programma mojet vypolnyatsya na odnom urovne privilegiy.

imeetsya tri rejima raboty intel – sovmestimyh processorov.

1. Real'nyy rejim

2. Zaschischennyy

3. Virtual'nyy V86

Real'nyy rejim byl ispol'zovan dlya processora i-8086

Real'nyy rejim – odnozadachnyy rejim, ne opiraetsya na urovni privilegiy. Pri takom rejime vse programmy ravnopravny.

Zaschischennyy rejim

-Obespechivaet parallel'noe vypolnenie neskol'kih programm. Ploskaya model' pamyati– pryamaya adresaciya vo vsey fizicheskoy pamyati. Zaschischennyy rejim pozvolyaet avtomaticheski raspredelit' pamyat' mejdu programmami i zaschischat' oblast' pamyati programm ot vneshnih vzaimodeystviy. Pri obraschenii programmy k kakoy libo oblasti pamyati processora, - proveryaet uroven' privilegiy etoy programmy. Esli urovnya privilegiy dostatochno, to dostup k pamyati razreshaetsya, v protivnom sluchae voznikaet preryvanie, zapreschayuschee dostup k pamyati. Eto pozvolyaet izolirovat' adresnoe prostranstvo programm drug ot druga, i obespechit' mnogozadachnyy rejim.

Virtual'nyy V86 rejim.

- Pozvolyaet sozdavat' v operativnoy pamyati vychislitel'nye sredy imitiruyuschie otdel'nye kom-p'yutery. Takie sredy nazyvayutsya virtual'nymi mashinami.