Какое устройство в процессоре обеспечивает порядок выполнения операций и прерывания
Наверняка вы знаете, что такое прерывания. Возможно, даже интересовались устройством процессора. Почти наверняка вы нигде не видели внятный рассказ про то, как именно процессор обнаруживает прерывание, переходит к обработчику и, самое главное, возвращается из него именно туда, куда положено.
Я писал эту статью год. Изначально она была рассчитана на хардварщиков. Понимание того, что я ее никогда не закончу, а также жажда славы и желание, чтобы ее прочло больше десяти человек, заставило меня адаптировать ее для относительно широкой аудитории, повыкидывав схемы, куски кода на Верилоге и километры временных диаграмм.
Если когда-нибудь вы задумывались над тем, что значат слова «the processor supports precise aborts» в даташите, прошу под кат.
Немного терминологии: процессор, процессы и прерывания
- Процессоры с экзотическими архитектурами (стековыми, потоковыми, асинхронными и так далее), потому что их доля на рынке весьма мала, а в качестве примера логичнее использовать распространенную архитектуру. RISC я выбрал исключительно по религиозным соображениям
- Многоядерные процессоры, потому что каждое процессорное ядро обрабатывает свои прерывания независимо от других ядер
- Суперскалярные, многопоточные и VLIW процессоры, потому что с точки зрения организации прерываний они похожи на скалярные процессоры (хотя, разумеется, гораздо сложнее).
- Выборка команды из памяти
- Декодирование команды
- Исполнение команды
- Запись результатов в регистры и/или память
Процессор с параллельным выполнением команд может выполнять несколько команд одновременно. Например, процессор с четырехстадийным конвейером команд может одновременно записывать результаты первой команды, испонять вторую, декодировать третью и выбирать из памяти четвертую.
- счетчика команд процессора (program counter, он же instruction pointer)
- регистров процессора (общего назначения, статусных, флагов и так далее)
- оперативной памяти
- арифметические и логические команды обновляют содержимое регистров и счетчика команд
- команды перехода обновляют содержимое счетчика команд и таблицы динамического предсказания переходов
- команды загрузки обновляют содержимое регистров, счетчика команд и кэш-памяти (при промахе кэша; если потребуется замещение линии кэша — то еще и оперативной памяти)
- команды сохранения обновляют содержимое оперативной памяти (или кэш-памяти) и счетчика команд
- Внутренним, если вызвано выполнением команды в процессоре:
- Программным (software interrupt), если вызвано специальной командой
- Исключением (exception, fault, abort – это все оно), если вызвано ошибкой при выполнении команды
- Внешним, если вызвано произошедшим снаружи процессора событием
- процессор сохраняет счетчик команд в специальный регистр адреса возврата (РАВ), одновременно записывая вектор прерывания в счетчик команд, запуская таким образом обработчик прерывания
- все прочие элементы состояния процесса сохраняются обработчиком прерывания при необходимости (например, прежде чем использовать регистры, он должен сохранить их содержимое в стек)
- перед завершением обработчика прерывания он должен восстановить все элементы состояния процесса, которые изменял (например, восстановить содержимое регистров, сохраненное в стек)
- обработчик прерывания завершается командой возврата из прерывания, которая записывает содержимое РАВ обратно в счетчик команд, то есть возвращает управление прерванному процессу
Точные и неточные прерывания
Программные прерывания и исключения могут быть точными или неточными. В некоторых случаях без точных исключений просто не обойтись — например, если в процессоре есть MMU (тогда, если случается промах TLB, управление передается соответствующему обработчику исключения, который программно добавляет нужную страницу в TLB, после чего должна быть возможность заново выполнить команду, вызвавшую промах).
В большинстве учебников по архитектуре компьютеров (включая классику типа Patterson&Hennessy и Hennessy&Patterson) точные прерывания обходятся стороной. Кроме того, неточные прерывания не представляют никакого интереса. По-моему, это отличные причины продолжить рассказ именно про точные прерывания.
Точные прерывания в процессорах с последовательным выполнением команд
Для процессоров с последовательным выполнением команд реализация точных прерываний довольно проста, поэтому представляется логичным начать с нее. Поскольку в каждый момент времени выполняется только одна команда, то в момент обнаружения прерывания все команды, предшествующие прерываемой, уже выполнены, а последующие даже не начаты.
Таким образом, для реализации точных прерываний в таких процессорах достаточно убедиться, что прерываемая команда никогда не обновляет состояние процесса до тех пор, пока не станет ясно, вызвала она исключение или нет.
Место, где процессор должен определить, позволить ли команде обновить состояние процесса или нет, называется точкой фиксации результатов (commit point). Если процессор сохраняет результаты команды, то есть команда не вызвала исключение, то говорят, что эта команда зафиксирована (на сленге — закоммичена).
- Выборка команды из памяти
- Декодирование команды
- Исполнение команды
- Запись результатов в регистры и/или память
- ошибка памяти при выборке команды
- неизвестный код операции при декодировании
- деление на ноль при исполнении
- ошибка памяти при записи результатов
- нельзя фиксировать команду и разрешать ей записывать результаты в память до тех пор, пока не станет ясно, что команда не вызвала исключение
- нельзя узнать, что исключение не вызвано, не записав результаты в память (для этого нужно получить подтверждение от контроллера памяти, что запись произведена успешно)
Как можно догадаться, эту проблему довольно сложно решить, поэтому во многих процессорах для простоты реализованы «почти точные» прерывания, то есть точными сделаны все прерывания, кроме исключений, вызванных ошибками памяти при записи результатов. В этом случае точка фиксации результатов находится между третьим и четвертым этапами цикла команды.
Важно! Нужно помнить, что счетчик команд тоже должен обновляться строго после точки фиксации результатов. При этом он изменяется вне зависимости от того, зафиксирована команда или нет — в него записывается либо адрес следующей команды, либо вектор прерывания, либо РАВ.
Точные прерывания в процессорах с параллельным выполнением команд
На сегодняшний день процессоров с последовательным выполнением команд почти не осталось (могу вспомнить разве что аналоги интеловского 8051) — их вытеснили процессоры с параллельным выполнением команд, обеспечивающие при прочих равных более высокую производительность. Простейший процессор с параллельным выполнением команд — процессор с конвейером команд (instruction pipeline).
Несмотря на многочисленные преимущества, конвейер команд значительно усложняет реализацию точных прерываний, чем много десятков лет печалит разработчиков.
В процессоре с последовательным выполнением команд этапы цикла команды зависят друг от друга. Простейший пример — счетчик команд. Вначале он используется на этапе выборки (как адрес в памяти, откуда должна быть прочитана команда), затем на этапе исполнения (для вычисления его следующего значения), и потом, если команда зафиксирована, он обновляется на этапе записи результатов. Это приводит к тому, что нельзя выбрать следующую команду до тех пор, пока предыдущая не завершит последний этап и не обновит счетчик команд. То же самое относится и ко всем прочим сигналам внутри процессора.
Процессор с конвейером команд можно получить из процессора с последовательным выполнением команд, если сделать так, чтобы каждый этап цикла команды был независим от предыдущих и последующих этапов.
- Результат выборки — закодированная команда — сохраняется в регистре, расположенном между этапами выборки и декодирования
- Результат декодирования — тип операции, значения операндов, адрес результата — сохраняются в регистрах между этапами декодирования и исполнения
- Результаты исполнения — новое значение счетчика команд для условного перехода, вычисленный в АЛУ результат арифметической операции и так далее — сохраняются в регистрах между этапами исполнения и записи результатов
- На последнем этапе результаты и так записываются в регистры и/или память, поэтому никакие вспомогательные регистры не нужны.
Производительность процессора немного упала, не так ли? На самом деле, решение лежит на поверхности – нам нужно два счетчика команд! Один должен находиться в начале конвейера и указывать, откуда читать команды, второй – в конце, и указывать на ту команду, которая должна быть зафиксирована следующей.
Первый называется «спекулятивным», второй – «архитектурным». Чаще всего спекулятивный счетчик команд не существует сам по себе, а встроен в предсказатель переходов. Выглядит это вот так:
- Если пришло внешнее прерывание, команда коммитится, но адрес следующей команды записывается не в АСК, а в РАВ. В АСК записывается адрес вектора прерывания.
- Если возникло исключение, команда не коммитится, вместо этого в АСК записывается адрес вектора соответсвующего исключения, а адрес команды записывается в РАВ.
- Если адрес команды не равен АСК, она тоже не коммитится (об этом позже). Если адрес равен АСК и исключения не произошло – процессор фиксирует команду и обновляет АСК (записывает адрес перехода в случае команды ветвления или просто инкрементирует в случае другой команды)
На этом все. Разумеется, показаный четырехстадийный конвейер прост до невозможности. На самом деле, некоторые команды могут исполняться более одного такта, и даже простой микроконтроллер умеет завершать их не в том порядке, в котором он запустил их на выполнение, при этом обеспечивая точность прерываний. Однако общий принцип организации прерываний, смею вас заверить, остается тем же.
Г) компьютерная система способна сколь угодно долго соответствовать требованиям современного общества и не нуждается в модернизации.
2. Укажите устройство компьютера, выполняющее обработку информации:
А) внешняя память; В) процессор;
Б) монитор; Г) клавиатура.
3. Производительность работы компьютера зависит от:
А) типа монитора; В) напряжения питания;
Б) частоты процессора; Г) быстроты нажатия на клавиши.
4. Какое устройство оказывает вредное воздействие на здоровье человека?
А) принтер; В) системный блок;
Б) монитор; Г) клавиатура.
5. Основное назначение жесткого диска:
А) переносить информацию;
Б) хранить данные, не находящиеся все время в ОЗУ;
В) обрабатывать информацию;
Г) вводить информацию
6. Укажите устройства, не являющиеся устройствами ввода информации:
А) клавиатура; В) монитор;
Б) мышь; Г) сканер.
7. Завершает ввод команды клавиша:
А) Shift; В) пробел;
Б) Васкsрасе; Г) Еntег.
8.Знаки препинания печатаются:
А) с клавишей Shift;;
Б) простым нажатием на клавишу
В) с клавишей Аlt;
Г) с клавишей Сtгl.
9. Акустические колонки - это:
А) устройство обработки звуковой информации;
Б) устройство вывода звуковой информации;
В) устройство хранения звуковой информации;
Г) устройство ввода звуковой информации.
Тест № 3. Память
- Укажите устройство , которое использует в своей работе лазерный луч
НЖМД
НГМД
ОЗУ
ПЗУ
CD-ROM - Укажите накопитель без съемных носителей
НЖМД
НГМД
CD-ROM
СТРИМЕР - Укажите устройство, состоящее из одной или нескольких микросхем, постоянно хранящих программы для управления компьютером
НЖМД
НГМД
ОЗУ
ПЗУ - Укажите устройство, все элементы которого помещены в металлический герметический корпус.
НЖМД
НГМД
CD-ROM
СТРИМЕР - Укажите энергозависимую память
НЖМД
НГМД
ОЗУ
ПЗУ
Тест № 2. Процессор
- Какое устройство в процессоре обеспечивает порядок выполнения операций и прерывания?
АЛУ
Устройство управления
Регистры - Какое устройство в процессоре обеспечивает выполнение вычислительных действий?
АЛУ
Устройство управления
Регистры - Какое устройство не входит в состав АЛУ?
Декодирующее устройство
Регистр команд
Регистр данных
Счетчик команд
Сумматор - Какой регистр в АЛУ служит для приема и хранения кода команды, подлежащей выполнению?
Декодирующее устройство
Регистр команд
Аккумулятор
Сумматор
Регистр данных - Какое устройство в АЛУ определяет тип команды по ее коду?
Декодирующее устройство
Сумматор
Аккумулятор
Регистр данных
Регистр команд
Тест
- Модем предназначен для.
- а) преобразовании дискретного сигнала в аналоговый и наоборот
- б) подключения компьютера к телефонной линии
- в) увеличения пропускной способности канала связи
- Какие пары объектов НЕ находятся в отношении "объект - модель"?
- а) компьютер - его функциональная схема
- б) компьютер - его фотография
- в) компьютер - его процессор
- г) компьютер - его техническое описание
- В электронной таблице выделена группа ячеек А1:С2. Сколько ячеек входит в эту группу?
- а) 6
- б) 9
- в) 4
- г) 2
- В электронных таблицах формула не может включать в себя
- а) числа
- б) имена ячеек
- в) текст
- г) знаки арифметических операций.
- В электронных таблицах имя ячейки образуется:
- а) из имени столбца
- б) из номера строки
- в) из имени столбца и номера строки
- г) произвольно
- Основным элементом электронных таблиц является:
- а) ячейка
- б) строка
- в) столбец
- г) рабочий лист
- Текстовые файлы, какого формата содержат только коды символов и не содержат символов форматирования?
- а) *.HTM
- б) *.DOC
- в) *.RTF
- г) *.TXT
- Минимальным объектом, используемым в текстовом редакторе, является:
- а) точка экрана (пиксел)
- б) абзац
- в) знакоместо (символ)
- г) слово
- Какой универсальный (доступный для различных текстовых редакторов) формат текстовых файлов полностью сохраняет форматирование документа?
- а) *.HTM
- б) *.DOC
- в) *.RTF
- г) *.TXT
- В текстовом редакторе при задании параметров страницы устанавливаются:
- а) размер, начертание
- б) отступ, интервал
- в) поля, ориентация
- г) стиль, шаблон
- Укажите вариант, в котором содержится лишнее слово (логически не связанное с другими)
- а) иерархическая, сетевая, табличная
- б) текстовый, числовой, денежный, логический, сетевой
- в) поле, запись, ключевое поле
- г) таблица, запрос, отчет, форма
- Системы управления базами данных представляют собой.
- а) базу данных, имеющих табличную структуру
- б) базу данных, имеющих сетевую структуру
- в) различные электронные хранилища информации: справочники, каталоги, картотеки
- г) программы, позволяющие создавать базы данных и осуществлять их обработку
- Вопрос № 15
- Операции по изменению имени, типа, размера свойственны таким объектам баз данных, как..
- а) запись
- б) запрос
- в) поле
- г) форма
- Вопрос № 16
- Протокол маршрутизации (IP) обеспечивает.
- а) разбиение файлов на IP-пакеты и сборку файлов из IP-пакетов
- б) транспортировку IP-пакетов от отправителя к получателю
- в) подключение компьютера к Интернету
- г) увеличение пропускной способности сети
- Вопрос № 17
- Минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе, является:
- а) точка экрана (пиксел)
- б) объект (прямоугольник, круг и т. д.)
- в) палитра цветов
- г) знакоместо (символ)
- Вопрос № 18
- Модем, передающий информацию со скоростью 14400 бит/с, может передать страницу текста (1800 байт) в течение:
- а) 1 секунды
- б) 1 минуты
- в) 1 часа
- г) 1 дня
Приведите в соответствие левую и правую части таблицы, соединив их стрелками.
1. Программное обеспечение (ПО) | 1. Множество программ, которые управляют работой компьютера и организуют диалог пользователя с ОС |
2. Операционная система (ОС) | 2. Программы, используемые для работы на компьютере |
3. Системное программное обеспечение | 3. Программы, обеспечивающие работу компьютера и всех его устройств как единой системы |
4. Прикладное программное обеспечение (ПО) | 4. Программы, облегчающие работу пользователя с операционной системой |
5. Системная оболочка | 5. Программы, используемые для работы в конкретной человеческой деятельности. |
Ключ: 1-2, 2-3, 3-1, 4-5, 5-4
Тест «Состав операционной системы»
Цифрамиобозначены программы, входящие в состав операционной системы:
1)программы оболочки,2) драйвер, 3)утилиты,4) справочная система, 5)командный процессор,6) графический интерфейс.
Ответьте на вопросы и укажите соответствующий номер программы:
- позволяют обслуживать диски, выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях.
- программа, которая обеспечивает управление работой устройств компьютера и согласование информационного обмена с другими устройствами.
- программы для работы с файловой системой.
- программа, которая позволяет оперативно получить необходимую информацию.
- запрашивает и выполняет команды пользователя.
- обеспечивает взаимодействие устройств, программ и человека.
Правильный ответ: 3) 2) 1) 4) 6) 5).
Тест (красным цветом отмечены правильные ответы)
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.009)
Сложность изучения этой темы заключается в том, что устройство компьютера изучается в основном по схемам и у учащихся возникают трудности в осмыслении того, что находится и происходит внутри “черного ящика”. Даже наглядный показ внутреннестей компьютера ничего не объясняет. Эту тему лучше изучать в несколько этапов:
Структура изучения раздела “Компьютер и его программное обеспечение”
-
Первоначальное знакомство с “видимыми” частями компьютера (клавиатура, дисплей, системный блок).
- Изучение упрощенной структурной схемы ПК, функциональные возможности и назначение отдельных блоков.
- Изучение подробной схемы ПК, функциональные возможности, назначение отдельных устройств.Программный принцип работы компьютера.Последовательность работы отдельных блоков ПК.
- Изучение устройств ввода /вывода ( схема , функциональные возможности, назначение , принцип работы).
- Изучение запоминающих устройств ПК.
- Изучение устройства и работы процессора.
- Изучение внутри машинного системного интерфейса.
Логическая схема системной платы
- Функциональные характеристики ПК (быстродействие, производительность, тактовая частота, разрядность, типы процессора).
Изучение физических принципов работы компьютера. Логические основы построения ПК:
- базовые логические элементы (И, ИЛИ, НЕ).
- структуры передачи информации (шины).
- структуры обработки информации (сумматор).
- структуры запоминания (триггер).
- структуры выбора (дешифратор).
Классификация программного обеспечения
4. История , состояние, тенденции развития ЭВМ
При изучении темы важно правильно подобрать систему заданий, раскрывающих назначение устройства, его функциональные возможности, схему его внутреннего устройства.
-
При изучении элементарной схемы компьютера традиционными является задания: “Есть следующий набор устройств, надо выбрать те устройства, из которых можно построить компьютер.
- При изучении логических основ устройства компьютера учащихся можно поставить в роль инженера – конструктора и предложить им самостоятельно сконструировать одно из устройств, других учащихся можно попросить исследовать , построенную конструкцию.
Полезно использовать информацию в этих заданиях об истории создания, о марках, различных представителей этих устройств, о фирмах изготовителях, о других сравнительных характеристиках.
-
При изучении накопителя на жестких магнитных дисках
- (винчестер) можно привести историческую справку: ”Винчестер-название магазинных , а позже автоматических винтовок, выпускавшихся с середины XIX века американской фирмой стрелкового оружия по имени ее основателя О.Ф. Винчестера ”.
- Размер ( номер ) жесткого диска совпал с номером винтовки марки Винчестер.
Работа процессора станет для учащихся простой и ясной, если учитель хотя бы один раз объяснить ее , используя методику “жевания”.
- В программный счетчик (обозначим СК) устанавливается адрес команды, которую будут выполнять. Этот адрес передается в оперативную память (ОП) и помечается некоторая ячейка.
- Устройство управления процессора передает в ОП сигнал чтения, происходит снятие копии помеченной ячейки, и эта копия поступает в регистр команд АЛУ.
- Команда из регистра команд передается в дешифратор и там расшифровывается.
- В расшифрованном виде она поступает в сумматор.
- При этом сумматор запрашивает из ОП данные, и они поступают в регистр данных.
- Сумматор выполняет команду.
- Результат отправляет в аккумулятор (АЛУ).
- Из аккумулятора он сбрасывается в ОП по адресу, указанному в расшифрованной команде.
Итак, процессор выполняет 4 такта, что бы сложить (умножить) два числа:
1 такт. Читать СК (1.)
2 такт. Читать команду (2-5)
3 такт. СК увеличить на 2
4 такт. Выполнить команду.( 6-8 )
И в заключительной части своей работы я бы хотела предложить тесты по теме “Компьютер и его программное обеспечение “
ЭВМ - это электронное устройство, которое предназначено для ввода, обработки, выдачи и хранения информации и в котором вычислительный процесс управляется программой.
Что такое архитектура ПК?
Архитектура компьютера - это общая схема построения компьютера с учетом взаимных связей между аппаратными и программными средствами.
Какие ЭВМ существуют по принципу действия?
Что понимают под командой, выполняемой в компьютере?
Под командой понимается сигнал, сформированный в устройстве управления
Каковы основные принципы построения ЭВМ по фон Нейману?
- принцип двоичного кодирования
- принцип программного управления
- принцип однородности памяти
Из каких частей состоит поле команды?
Какие форматы команд используются?
Чем различаются форматы команд? Назовите порядок действия при сложении в командах.
В чем отличие гарвардской архитектуры от классической?
При гарвардской архитектуре ЭВМ имела отдельную память для команд и отдельную память для данных. Программу нельзя разместить в свободной памяти данных и наоборот.
4. Усвоение новых знаний
Персональные компьютеры в настоящее время - это достаточно мощные вычислительные машины, которые в основном имеют классическую архитектуру.
Структура компьютера можно представить графически в виде схемы. В структуре компьютера выделяют три основные части: центральная часть (микропроцессор и основная память), системная шина и периферийные устройства. (слайд 3)
Открытая архитектура позволяет подключать совместимые между собой устройства от различных производителей.
Архитектура с общей шиной обеспечивает простоту и дешевизну, а также использование общих алгоритмов взаимодействия между устройствами.
Центральная часть и системная шина
Процессор выполнен в виде полупроводникового кристалла или комплекта кристаллов, на которых реализован центральный процессор.
АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными, взаимодействуя с остальными элементами процессора. Данные, над которыми выполняются операции, поступают из регистров в сумматор, затем результат отправляется в регистры. (слайд 5)
Регистры - это ячейки памяти, обладающие большим быстродействием. В принципе, достаточно двух регистров: первый принимает число и хранит результат операции, а второй только принимает число, которое после выполнения операции не меняется.
Сумматор (аккумулятор) используется для временного накапливания и хранения данных, полученных в результате выполнения операций АЛУ.
Устройство управления управляет вычислительным процессом по программе и координирует работу всех устройств. УУ формирует управляющие сигналы и затем их выполняет.
Регистры общего назначения служат для промежуточного хранения информации в процессе ее обработки. На физическом уровне регистр представляет совокупность триггеров, которые связаны между собой общей системой управления, при этом каждый триггер способен хранить один двоичный разряд.
Кэш - память служит для повышения быстродействия процессора за счет запоминания на некоторое время полученных ранее данных, которое будет использоваться процессором в ближайшее время. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые команды. Конструктивно кэш - память может располагаться внутри процессора -кэш -память первого уровня, и вне процессора - кэш -память второго уровня.
Работа МП синхронизируется импульсами тактовой частоты от задающего генератора. Чем выше тактовая частота, тем выше быстродействие процессора. Измеряется тактовая частота в МГц и Ггц.
"Разрядность" включает в себя:
По конструктивному признаку все процессоры делятся на разрядно-модульные (собираются из нескольких микросхем) и однокристальные (изготавливаются в виде одной микросхемы)
В зависимости от используемой системы команд различают процессоры типа:
- CISC (Сomplex Instruction Set Command) с полным набором системы команд;
- RISC (Redused Instruction Set Command) с усеченным набором команд.
Триггер - электронная схема, применяемая в регистрах для запоминания одного бита информации и имеющая два устойчивых состояния 0 и 1.
МП первого типа являются традиционными, а их система включает большое количество команд для выполнения арифметических и логических операций, команд управления, команд пересылки и ввода-вывода данных. МП этого типа используются в большинстве современных ПК типа IBM и выпускаются такими фирмами, как Intel, AMD, IBM.
МП должен оперативно реагировать на различные события, происходящие в компьютере в результате действий пользователя и без его вмешательства, т.е. автоматически. Например, нажатие на клавишу или нарушение в работе оборудования и т.д. Необходимую реакцию на события обеспечивает система прерываний.
Обработка прерываний сводится к приостановке выполнения текущей программы и выполнения служебной программы, которая соответствует определенному типу прерывания. После реализации обработчиком прерываний служебной программы выполнение отложенной программы может быть продолжено. Различают программные и аппаратные прерывания.. (слайд 14)
Под системой прерываний понимают комплекс аппаратных и программных средств, обеспечивающих выявление и обработку прерываний. (Слайд 15)
ОЗУ служит для приема, выдачи и кратковременного хранения переменной (текущей) информации в ходе выполнения процессором вычислительных операций. ОЗУ составляет большую часть основной памяти и является энергозависимым, поэтому при включении питания информация, хранившаяся в ОЗУ, безвозвратно теряется. (слайд 16)
В качестве элементов памяти в ОЗУ используются либо триггеры, либо конденсаторы. В зависимости от способа хранения информации ОЗУ делятся на статистические и динамические. В статистическом ОЗУ каждый бит информации (1 или 0) хранится на элементе типа электронной защелки (триггер), состояние которого остается неизменным до тех пор, пока не будет сделана новая запись в этот элемент или не будет выключено питание.
Динамическое ОЗУ каждый бит информации хранит в виде заряда конденсатора. Из-за токов утечки заряд конденсатора необходимо с определенной периодичностью обновлять (регенерировать). Во время регенерации запись новой информации должна быть запрещена. Динамические ОЗУ по сравнению со статическими имеют более высокую удельную емкость, большее быстродействие и энергопотребление.(слайд 18)
ПЗУ используется для хранения информации, которая не меняется при работе компьютера: загрузочная программа операционной системы, программа тестирования устройств компьютера и некоторые драйверы базовой системы ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System). Информация, хранящаяся в ПЗУ, предназначена, как правило, только для считывания. Запись информации в ПЗУ обычно выполняется в лабораторных условиях. Однако в программируемые и перепрограммируемые ПЗУ можно записывать информацию непосредственно в ПК с помощью программатора. Программатор - это специальное электронное устройство, которое подключается к компьютеру и позволяет с помощью команд записывать информацию в ПЗУ.
Связующим элементом между различными устройствами компьютера является система шина (СШ).
Системная шина предназначена для передачи данных между периферийными устройствами (ПУ) и центральным процессором или между периферийными устройствами и оперативной памятью. (Слайд 19)
Сама системная шина представляет собой совокупность одно- и двунаправленных линий, логически объединяемых в следующие группы:
- шину данных, служащую для передачи информации в оба направления (от МП к ОЗУ или ПУ и обратно, либо между ОЗУ и ПУ);
- шину адреса, с использованием которой адресуются ОП и порты ввода-вывода;
- шину управления, предназначенную для передачи управляющих сигналов, таких как "запись в память", "чтение из памяти", сигналы прерываний. (слайд 20)
Следовательно, системная шина обеспечивает три типа передачи данных и управляющих сигналов между:
Микропроцессор - основная память (МП-ОП);
Микропроцессор - порты ввода-вывода (МП-ПВВ);
Основная память - порты ввода-вывода (ОП и ПВВ).
- Что понимается под структурой компьютера?
- Какие основные части можно выделить в структуре ПК?
- Каково назначение микропроцессора?
- Для чего служит ОЗУ?
- Что обеспечивает передачу данных между основными устройствами компьютера?
- Какие типы и сигналы передачи данных обеспечивает СШ?
6. Домашнее задание: Фиошин М.Е., Ресин А.А., Юнусов С.М. "Информатика и ИКТ. 10-11 классы" стр. 53-98.
№ слайда 1
Устройство обработки информации Процессор
№ слайда 2
Изобразите недостающие модули
№ слайда 3
Как устроен «мозг» компьютера?Как процессор управляет работой всех устройств вычислительной системы?Машинный язык. Какой он?
№ слайда 5
Назначение процессора: Выполнять команды программ, находящихся в ОЗУКоординировать работу всех устройств компьютера
№ слайда 6
№ слайда 7
Компьютеры с каким процессором вы советуете приобрести: Intel Pentium II 400 MГц, Intel Celeron 800 MГц, Intel Pentium IV 3,5ГГц, Intel Pentium IV 2ГГц,
№ слайда 8
Вы – рабочая группа, которой необходимо как можно быстрее решить некоторую задачу. Вы должны работать в помещении 1, условие задачи, данные и этапы решения находятся в помещении 2. Выдача информации происходит достаточно медленно: в помещение 1 может входить только 1 человек.Как можно ускорить процесс решения задачи?
№ слайда 9
Упрощенная логическая схема процессора
№ слайда 10
Если бы компьютер работал со скоростью человека: Сигналы от клавиатуры процессор получал бы 1раз в 10 лет. Обработка слова «компьютер» заняла бы почти 100 лет Данные от мыши – 1 раз в год. Перемещение указателя мыши из одного угла экрана в другой заняло бы 1000лет Данные от дискеты – 1символ в несколько часов Данные от жесткого или CD-диска 1байт в час
№ слайда 11
Система прерываний процессора
№ слайда 12
Какое устройство в процессоре обеспечивает порядок выполнения операций и прерывания?1) АЛУ2) Устройство управления 3) Регистры
№ слайда 13
Какое устройство в процессоре обеспечивает выполнение вычислительных действий? 1) АЛУ2) Устройство управления 3) Регистры
№ слайда 14
Какое устройство в АЛУ определяет тип команды по ее коду? 1) Декодирующее устройство2) Сумматор3) Аккумулятор4) Регистр данных5) Регистр команд
№ слайда 15
Определить результат выполнения команд 010003030002060004020007010005030007020008 010004060003020007010001040003040007020008
№ слайда 16
Д/з: §1.2.1 Найти в прайс-листе какой-либо фирмы характеристики процессоров и расшифровать ихПостроить сравнительные диаграммы для характеристик процессоров, описанных в таблице 1 стр.377-378
Читайте также: