Компютърни архитектури

[Mozo]

Процесорът работи с данни представени в двоичен вид. Тези данни се състоят от единици и нули.Например десетичното число 42 има значението на "4 десетици и 2 единици". Двоичните числа са поредица от нули и единици,всяка от които представя степен на числото 2. Степента показва колко пъти числото се умножава само по себе си.Например : 101=10;102=10х10;103=10х10х 10 и т.н. Двоичното число 0001 е равно на десетичното 1, двоичното число 0010 е равно на десетичното 2;двоичното число 0011 е равно на десетичното 3 и т.н.Така десетичното число 42 е равно на двоичното 101010 или (2+8+ 32 или 2'+23+25).По-често в компютрите вместо двоичен се използва шестнадесетичен код.В шестнадесетичен вид всеки знак представя степен на числото 16. Тъй като числата обозначени с единици са само от 0 до 9 то знаците от 10 до 15 се представят с буквите А,В,С ,D,Е и F.Например шестнадесетичното ; Е е десетичното14, a 2A е десетичното 42 (2x16+10).

3.
Понятието архитектура се определя като съвкупност от свойства и характеристики на компютъра, която включва :
- структурата (начина на свързване на градивните компоненти в компютърната система);
-  организацията (начина на взаимодействие и управление на компонентите);
-изпълнението (технологичната база, на която са изпълнени компонентите).
Някои по-важни архитектурни признаци на една компютърна система са:
- структура и организация на процесора;
- скорост на изпълнение на операциите;
-обем и организация на паметта;
-организация на входно-изходната система;
-организация на системата за прекъсване;
-организация и възможности на операционната система.
Изискваниятакъмпроизводителносттаността на компютрите постоянно нарастват. Това от своя страна води до една непрекъсната архитектурна еволюция.
Според режима на работа КС-ми биват:
 Еднопрограмен
Мултипрограмен
Мултипрограмен режим може да се реализира като пакетна обработка или времеделение. Според мястото на обработващите процесори:
-   Съсредоточени (централизирани)
- Разсредоточени (децентрализирани) Разсредоточените , наричани оше системи с разпределена обработка на информацията, се реализират като многопроцесорни системи или многомашинни комплекси (компютърни мрежи).
Според вида на използвания модел на изчисления:
-Последователно-паралелен модел на изчисления (машини от фон-Нойманов тип)
- Потоков модел на изчисления( машини от не фон-Нойманов тип)

6.
Машина на Фон Нойман-аохнтектурата на машината използва програма,състояща се от команди, вписани в паметта на машината и всяка команда съдържа най-малко 2 части.Пьрвата част е копа на операцнята,а втората-операнд. Копа оказва на процесора какво да направи (+,-,*,/),а операнда показва с кого да го направи информацията,която се намира в самия процесор. Нива на памет-кеш паметта е буферна памет.която се нанасва високоскоростната вътрешна процесорна шина към по-нискоскоростната шина (L1L2,Lз). L1 САСНЕ - най-бързата от всички типове кеш памет. Свързана е директно към СР1U и работи със същата скорост като физическата скорост на CPU. L2 САСНЕ - намира се на дънната платка и е част от СРU.Свързана е на BSB (Back Side Bus).ВSВ зависи от вида на СРU и неговата скорост е максималната скорост на СРU. L3, САСНЕ - също трябва да бъде със скорост равна на FSB (по-нискоскоростна шина).
Регистрова архнтектура-размера,броя и вида на регистрите в процесора зависят от неговия тип.Обикновено всеки процесор има няколко общи регистъра и по-малък брой регистри със специално предназначение :
Програмен брояч (Program Counter,РС) -съдържа адреса на следващата инструкция,която трябва да бъде изпълнена. Указател на стека (Stack Pointer,SР)-лесно съхраняване и извеждане на временни данни във външната (RАМ) памет. Стекът работи на принципа "това,което е въведено последно се извежда първо".
Статус на процесора (Processor Status,РS)-пази информация за моментното
състояние на процесора.
Архитектура на пропесооа :
-аритметично у-во (АЛУ)
-контролно у-во
-регистров блок-малко количество памет,която се използва за контрол и изпълнение на задачите и временно запазване на информацията. -шинен блок
-кеш памет за инструкции и данни -буфер за предсказване на скоковете-сьдържа се предстоящия скок в последователността на инструкциите.

7.
Архитектура на паметта в реален р-м-паметта може да се разделя в отделни блокове с максимална дължина 64к. Блокове данни от по 16байта се нари-чат параграфи.На всеки от сегментите може да се задава тип.
Блок за предварително зареждане на инструкциите-намират се инструкции и операнди,от които процесорът би се нуждал.Съдържа декодиращо у-во-сег-мент,който разделя инструкцията на последователни части.
Кеш памет-област,в която се съдържат данни или инструкции,които текущо се изпълняват.Кеш паметта е RAM памет за случаен достъп,която микропроце-сора на компютъра може да достига по-бързо отколкото до обикновена RAM памет.L2 обикновено е отделно статично късче RAM памет (SRAM). Главната RAM памет е динамично къс-че RAM (DRAM).Поради тази причина кеш паметта е известна като свръхбър-за буферна памет.Архитектура на про-цесор с разделни буферни памети за данни и за команди е известна като ар-хитектура “Харвард”.Разделните кеш памети позволяват лесно реализиране на паралелен (едновременен) достъп. Архитектурата на процесор с една об-ща за данни и за команди кеш памет е известна като архитектура “Принстън”. В зависимост от разположението на кеш спрямо CPU и DRAM тя се дели на нива.Кеш памет от ниво 1 (L1 CACHE) е интегрирана в CPU,а L2 CACHE е разположена най-често на дънната платка.

8.
Система за прекъсване-Възможността за прекъсване на работата на една програма, изпълнението на определени действия, свързани с настъпилото събитие и връщане на управлението обратно на изходната програма, без при това програмистът да е ангажиран явно в управлението на този процес, е важно архитектурно свойство на съвременните изчислителни машини. Това свойство се постига чрез съвкупност от специални апаратни и програмни средства, която се нарича система за прекъсване.
Основни ф-ии на с-мата за прекъ-сване са : регистрация и избор на заяв-ка за прекъсване;запомняне на състоя-нието на прекъснатата програма и ав-томатичен преход към програма,обслу-жваща източника на заявката за пре-късване;възстановяване на състоянието на прекъснатата програма.Съвкупност-та от микрооперации,чрез които се връща управлението,представлява са-мостоятелна микропрограма,която се нарича “връщане от прекъсване”.Тази операция се изпълнява от безадресна машинна команда,която извлича от стека съдържанието на съхранените при прекъсването възли.Насищане на с-мата за прекъсване настъпва,когато заявката за прекъсване застига все още необслужени заявки от същия тип.Зая-вките за прекъсване се класифицират в 3 осн. групи :
-външни прекъсвания-от периферни у-ва,изискващи обслужване и от таймер.
-аварийни прекъсвания-поради грешки при изпълнение на програмите;при за-губа на информация,при отпадане на захранването.
-програмни прекъсвания-изискващи безусловно обслужване(не могат да бъдат задържани с програмни средства
;прекъсвания,обслужващи се при опре-делени условия(обслужването може да бъде отложено или забавено,докато на-стъпят благоприятни условия).

9.
Система за прекъсване-когато.реагирайки на външно събитие, процесорът се превключва към изпълнението на друга програма,не всички с памет в неговата структура променят своето съдържание.Състоянието на процесора се представя от съдържанието на възлите.загубата на които е фатална за възобновяване на прекъснатия изчислителен процес от точката в която го е заварило
външното събитие. Тази най-необходима информация се нарича дума или вектор за състоянието. Типичната I за тази дума информация се формира от : състоянието на програмния брояч, който съхранява текущия адрес;съдържанието на адресните регнстри;съдържанието на регистрите с общо предназначение,съдържащи междинните резултати; съдържанието на регистъра на признаците; други възли със служебна информация,отнасяща се до текущия режим на работа на процес ора. Най-важното е случайният х-р на събитията, които могат да прекаснат текущите изчисления. Те са непредсказуемн,поради което реакцията на процесора не може да бъде заложена предварително в програмите.Възможността за реакция е предвидена в командния цикъл,а настъпващите събития са длъжни да подават сигнали, наричани заявки за прекъсване. Заявките за прекъсване се класифицират в 3 осн. групи : -външни прекъсвания-от периферни у-ва,изискващи обслужване и от таймер, -аварийни прекъсвания-поради грешки при изпълнение на програмите;при загуба на информация,при отпадане на захранването.
-програмни прекъсвания-изискващи безусловно обслужване(не могат да бъдат задържани с програмни средства; ;прекъсвания,обслужващи се при определени условня( обслужването може да бъде отложено или забавено,докато настъпят благоприятни условия).

11
Паралелният интерфейс дава възможност за асинхронен или синхронен, еднопосочен или двупосочен осем битов паралелен обмен м/у персоналния компютър и периферни устройства

Целият материал: