Режим обмена который предполагает отключение процессора
Как уже отмечалось, микропроцессорная система обеспечивает большую гибкость работы, она способна настраиваться на любую задачу. Гибкость эта обусловлена прежде всего тем, что функции, выполняемые системой, определяются программой (программным обеспечением, software), которую выполняет процессор. Аппаратура (аппаратное обеспечение, hardware) остается неизменной при любой задаче. Записывая в память системы программу, можно заставить микропроцессорную систему выполнять любую задачу, поддерживаемую данной аппаратурой. К тому же шинная организация связей микропроцессорной системы позволяет довольно легко заменять аппаратные модули, например, заменять память на новую большего объема или более высокого быстродействия, добавлять или модернизировать устройства ввода/вывода, наконец, заменять процессор на более мощный. Это также позволяет увеличить гибкость системы, продлить ее жизнь при любом изменении требований к ней.
Но гибкость микропроцессорной системы определяется не только этим. Настраиваться на задачу помогает еще и выбор режима работы системы, то есть режима обмена информацией по системной магистрали (шине).
Практически любая развитая микропроцессорная система (в том числе и компьютер) поддерживает три основных режима обмена по магистрали:
- программный обмен информацией;
- обмен с использованием прерываний (Interrupts);
- обмен с использованием прямого доступа к памяти (ПДП, DMA — Direct Memory Access).
Программный обмен информацией является основным в любой микропроцессорной системе. Он предусмотрен всегда, без него невозможны другие режимы обмена. В этом режиме процессор является единоличным хозяином (или задатчиком, Master) системной магистрали. Все операции (циклы) обмена информацией в данном случае инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой.
Процессор читает (выбирает) из памяти коды команд и исполняет их, читая данные из памяти или из устройства ввода/вывода, обрабатывая их, записывая данные в память или передавая их в устройство ввода/вывода. Путь процессора по программе может быть линейным, циклическим, может содержать переходы (прыжки), но он всегда непрерывен и полностью находится под контролем процессора. Ни на какие внешние события, не связанные с программой, процессор не реагирует (рис. 1.11). Все сигналы на магистрали в данном случае контролируются процессором.
Рис. 1.11. Программный обмен информацией.
Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция микропроцессорной системы на какое-то внешнее событие, на приход внешнего сигнала. В случае компьютера внешним событием может быть, например, нажатие на клавишу клавиатуры или приход по локальной сети пакета данных. Компьютер должен реагировать на это, соответственно, выводом символа на экран или же чтением и обработкой принятого по сети пакета.
В общем случае организовать реакцию на внешнее событие можно тремя различными путями:
- с помощью постоянного программного контроля факта наступления события (так называемый метод опроса флага или polling);
- с помощью прерывания, то есть насильственного перевода процессора с выполнения текущей программы на выполнение экстренно необходимой программы;
- с помощью прямого доступа к памяти, то есть без участия процессора при его отключении от системной магистрали.
Проиллюстрировать эти три способа можно следующим простым примером. Допустим, вы готовите себе завтрак, поставив на плиту кипятиться молоко. Естественно, на закипание молока надо реагировать, причем срочно. Как это организовать? Первый путь — постоянно следить за молоком, но тогда вы ничего другого не сможете делать. Правильнее будет регулярно поглядывать на молоко, делая одновременно что-то другое. Это программный режим с опросом флага. Второй путь — установить на кастрюлю с молоком датчик, который подаст звуковой сигнал при закипании молока, и спокойно заниматься другими делами. Услышав сигнал, вы выключите молоко. Правда, возможно, вам придется сначала закончить то, что вы начали делать, так что ваша реакция будет медленнее, чем в первом случае. Наконец, третий путь состоит в том, чтобы соединить датчик на кастрюле с управлением плитой так, чтобы при закипании молока горелка была выключена без вашего участия (правда, аналогия с ПДП здесь не очень точная, так как в данном случае на момент выполнения действия вас не отвлекают от работы).
Первый случай с опросом флага реализуется в микропроцессорной системе постоянным чтением информации процессором из устройства ввода/вывода, связанного с тем внешним устройством, на поведение которого необходимо срочно реагировать.
Во втором случае в режиме прерывания процессор, получив запрос прерывания от внешнего устройства (часто называемый IRQ — Interrupt ReQuest), заканчивает выполнение текущей команды и переходит к программе обработки прерывания. Закончив выполнение программы обработки прерывания, он возвращается к прерванной программе с той точки, где его прервали (рис. 1.12).
Здесь важно то, что вся работа, как и в случае программного режима, осуществляется самим процессором, внешнее событие просто временно отвлекает его. Реакция на внешнее событие по прерыванию в общем случае медленнее, чем при программном режиме. Как и в случае программного обмена, здесь все сигналы на магистрали выставляются процессором, то есть он полностью контролирует магистраль. Для обслуживания прерываний в систему иногда вводится специальный модуль контроллера прерываний, но он в обмене информацией не участвует. Его задача состоит в том, чтобы упростить работу процессора с внешними запросами прерываний. Этот контроллер обычно программно управляется процессором по системной магистрали.
Рис. 1.12. Обслуживание прерывания.
Естественно, никакого ускорения работы системы прерывание не дает. Его применение позволяет только отказаться от постоянного опроса флага внешнего события и временно, до наступления внешнего события, занять процессор выполнением каких-то других задач.
Прямой доступ к памяти (ПДП, DMA) — это режим, принципиально отличающийся от двух ранее рассмотренных режимов тем, что обмен по системной шине идет без участия процессора. Внешнее устройство, требующее обслуживания, сигнализирует процессору, что режим ПДП необходим, в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин, сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме ПДП можно начинать.
Операция ПДП сводится к пересылке информации из устройства ввода/вывода в память или же из памяти в устройство ввода/вывода. Когда пересылка информации будет закончена, процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая ее с той точки, где его прервали (рис. 1.13). Это похоже на режим обслуживания прерываний, но в данном случае процессор не участвует в обмене. Как и в случае прерываний, реакция на внешнее событие при ПДП существенно медленнее, чем при программном режиме.
Понятно, что в этом случае требуется введение в систему дополнительного устройства (контроллера ПДП), которое будет осуществлять полноценный обмен по системной магистрали без всякого участия процессора. Причем процессор предварительно должен сообщить этому контроллеру ПДП, откуда ему следует брать информацию и/или куда ее следует помещать. Контроллер ПДП может считаться специализированным процессором, который отличается тем, что сам не участвует в обмене, не принимает в себя информацию и не выдает ее (рис. 1.14).
Рис. 1.13. Обслуживание ПДП.
Рис. 1.14. Информационные потоки в режиме ПДП.
В принципе контроллер ПДП может входить в состав устройства ввода/вывода, которому необходим режим ПДП или даже в состав нескольких устройств ввода/вывода. Теоретически обмен с помощью прямого доступа к памяти может обеспечить более высокую скорость передачи информации, чем программный обмен, так как процессор передает данные медленнее, чем специализированный контроллер ПДП. Однако на практике это преимущество реализуется далеко не всегда. Скорость обмена в режиме ПДП обычно ограничена возможностями магистрали. К тому же необходимость программного задания режимов контроллера ПДП может свести на нет выигрыш от более высокой скорости пересылки данных в режиме ПДП. Поэтому режим ПДП применяется редко.
Если в системе уже имеется самостоятельный контроллер ПДП, то это может в ряде случаев существенно упростить аппаратуру устройств ввода/вывода, работающих в режиме ПДП. В этом, пожалуй, состоит единственное бесспорное преимущество режима ПДП.
5 Для чего служит регистр признаков?
для хранения флагов результатов выполненных операций 1
для хранения кодов специальных команд
для хранения кода адреса
для определения режима работы микропроцессорной системы
6 Микропроцессорная система какого типа разрабатывается чаще всего?
микрокомпьютер
компьютер
микроконтроллер 1
разработка не требуется, используются готовые системы
7 Разрядность какой шины определяет максимально допустимый объем памяти микропроцессорной системы?
шины адреса 1
шины данных
шины управления
шины питания
8 Для чего предназначены регистры процессора?
для временного хранения кодов 1
для ускорения выборки команд из памяти
для выполнения арифметических операций
для буферирования внешних шин
9 Какова функция конвейера?
распараллеливание выполнения арифметических операций
ускорение выборки команд 1
ускорение выполнения логических операций
уменьшения количества команд процессора
10 Какой режим обмена по магистрали предполагает подтверждение выполнения операции?
асинхронный 1
синхронный
мультиплексированный
немультиплексированный
11 Какой режим обмена по магистрали не предполагает подтверждение выполнения операции?
асинхронный
синхронный 1
мультиплексированный
немультиплексированный
12 Какой режим обмена предполагает отключение процессора?
обмен по прямому доступу к памяти 1
обмен по прерываниям
программный обмен
обмен по аварийным прерываниям
13 Какой режим обмена обеспечивает наибольшую скорость передачи информации?
программный обмен
обмен по прерываниям
обмен по прямому доступу к памяти 1
все режимы одинаковы по быстродействию
14 Какой режим обмена используется чаще всего?
программный обмен 1
обмен по прерываниям
обмен по прямому доступу к памяти
все режимы используются одинаково часто
15 Какой тип обмена обеспечивает гарантированную передачу информации любому устройству-исполнителю?
синхронный
асинхронный 1
синхронный и асинхронный
ни синхронный, ни асинхронный
16 Линии какой шины используются как для передачи кодов данных, так и кодов адреса?
немультиплексированной
асинхронной
синхронной
мультиплексированной 1
17 Какой тип обмена обеспечивает более высокую скорость передачи информации?
синхронный 1
асинхронный
синхронный и асинхронный одинаково быстры
ни синхронный, ни асинхронный
18 Какая структура шин адреса и данных обеспечивает большее быстродействие?
мультиплексированная
немультиплексированная 1
двунаправленная
быстродействие от типа структуры не зависит
19 При каком типе прерываний число различных прерываний может быть больше?
при векторных прерываниях 1
при радиальных прерываниях
максимальное число прерываний постоянно при любом типе прерываний
максимальное число прерываний не ограничено
20 Какой тип прерываний требует более сложной аппаратуры устройства-исполнителя?
радиальный
векторный 1
тактируемый
сложность не зависит от типа прерывания
Консультация. Курсовые. Практики. Дипломные. запись закреплена
Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей
1. В чем главное преимущество микропроцессорной системы?
высокое быстродействие
малое энергопотребление
низкая стоимость
высокая гибкость
2. Разрядность какой шины прямо определяет быстродействие микропроцессорной системы
шины адреса
шины данных
шины управления
шины питания
3. Структура какой шины влияет на разнообразие режимов обмена?
шины данных
шины управления
шины питания
шины адреса
4. … поколении компьютеров появились микропроцессоры
В первом
Во втором
В третьем
В четвертом
5. При … обработке информация шифруется с использованием символов естественного языка, но либо используется другой способ прочтения, либо символы заменяются на другие по определенным правилам
математической
лингвистической
криптографической
цифровой
6. Архитектура компьютера – это описание …
деталей технического и физического устройства компьютера
набора устройств ввода-вывода
программного обеспечения, необходимого для работы компьютера
структуры и функций компьютера на уровне, достаточном для понимания принципов работы и системы команд компьютера
7. Порт LPT предназначается для подключения к нему .
клавиатур и манипуляторов «мышь»
звуковых адаптеров и видеоадаптеров
принтеров и сканеров
модемов
8. Говоря о том, какой режим обмена используется чаще всего, можно утверждать, что … ?
чаще всего используется обмен по прерываниям
все режимы используются одинаково часто
чаще всего используется обмен по прямому доступу к памяти
чаще всего используется программный обмен
9. Что характеризует надежность вычислительной системы?
безаварийная, непрерывная работа системы на протяжении суток и более
работа без сбоев системы
работа без ошибок в вычислениях
10. Какие аппаратные компоненты необходимо дублировать для организации непрерывной работы вычислительной системы?
терминалы
системные часы
вентиляторы
11. Шина AGP была специально создана для подключения .
звуковых плат
процессоров
видеоадаптеров
модемов
12. Материнская плата сделана из …
стеклотекстолита
текстолита
пластика
нержавеющей стали
13. Шина ISA (Industry Standard Architecture) обеспечивает максимальную пропускную способность .
2 Мбайт\сек
3,3 Мбайт\сек
4,5 Мбайт\сек
5,5 Мбайт\сек
14. . память называют долговременной
Внутреннюю
Внешнюю
Динамическую
Компьютерную
15. Регистр признаков служит для …
хранения флагов результатов выполненных операций
хранения кодов специальных команд
хранения кода адреса
определения режима работы микропроцессорной системы
обслуживания стека
16. Основными видами компьютерных сетей являются … сети
локальные, глобальные, региональные
клиентские, корпоративные, международные
социальные, развлекательные, бизнес-ориентированные
внутренние и внешние
17. Северный мост на материнской плате осуществляет поддержку …
системной шины, оперативной памяти, видеоадаптера
жестких дисков и приводов оптических дисков
звуковой платы и модема
клавиатуры, мыши, принтеров, сканеров
18. Режим обмена, который предполагает отключение процессора, – …
отсутствует, процессор никогда не отключается
это программный обмен
это обмен по прямому доступу к памяти
это обмен по прерываниям
19. Северный мост используется для связи с …
оперативной памятью (ОЗУ)
монитором
жестким диском (HDD)
внешними устройствами
20. Основная цель повышения отказоустойчивости вычислительных систем состоит в …
непрерывности вычислений
экономии средств, которые тратятся на восстановление аппаратных компонентов
сохранении целостности данных
обеспечении непрерывности питания компонентов
22. В числе внедряемых типов форм-факторов – …
Mini-ITX
Nano-ITX
Pico-ITX
Baby-AT
23. Частота системной шины измеряется в …
Гц
КГц
МГц
ГГц
24. Южный мост используется для связи с …
монитором
звуковыми и сетевыми картами
жестким диском (HDD)
внешними устройствами
25. Обычно выделяются два вида памяти – …
внешняя и внутренняя
наружная и внутренняя
наружная и встроеннаяназначениена
наружная и интегрированная
26. ПЗУ расшифровывается как «… запоминающее устройство»
постоянное
первичное
процессуальное
простое
27. Каналами связи в компьютерных сетях являются:
спутниковая связь, солнечные лучи, магнитные поля, телефон
спутниковая связь, оптоволоконные кабели, телефонные сети, радиорелейная связь
спутниковая связь, инфракрасные лучи, ультрафиолетовые лучи, контактно-релейная связь
эфир, сетевые устройства, сетевые карты
28. После извлечения и повторной установки элемента питания на материнской плате .
произойдет перезагрузка компьютера
произойдет установка всех установок BIOS по умолчанию
произойдет стирание микропрограммы BIOS
ничего не произойдет
29. Монитор - это средство .
выполнения основных операций по обработке информации
визуального вывода информации в форме изображения
ввода данных в виде символов и знаков
управления работой программ компьютера
30. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует …
битами
кубитами
байтами
супербитами
31. Неверно, что характеристикой оперативной памяти является .
тактовая частота
стоимость
пропускная способность
форм-фактор
32. Операнд – это …
код команды
адрес команды
код данных
адрес данных
33. Микропроцессорная система типа «…» разрабатывается чаще всего
микрокомпьютер
компьютер
суперкомпьютер
микроконтроллер
34. Устройство блока питания определяет, в частности, …
корпус
материнская плата
требуемая мощность
тип процессора
35. Разрядность шины . прямо определяет быстродействие микропроцессорной системы
питания
данных
адреса
управления
36. Периферийный контроллер обеспечивает подключение к узлам .
оперативной памяти (ОЗУ)
адреса памяти или внешних устройств
контроллеров шин для подключения периферийных устройств
контроллеров периферийных устройств
37. Для подключения принтера к персональному компьютеру (ПК) обычно используются порты .
СОМ и LAN
PS/2 и FireWire
LPT и USB
USB и VGA
38. По шине управления передается …
обрабатываемая информация
адрес памяти или внешних устройств
сигнал к началу работы устройства
сигнал готовности устройства к работе
39. Форм-фактор системной платы – это стандарт, определяющий …
расположение на ней разъема центрального процессора
расположение на ней портов ввода/вывода
расположение на ней слотов для оперативной памяти
мощность блока питания персонального компьютера (ПК)
40. Основная цель повышения надежности вычислительных систем состоит в .
непрерывности вычислений
сохранении целостности данных
экономии средств, которые тратятся на восстановление аппаратных компонентов
обеспечении высокой скорости работы сети
41. В ряду преимуществ для повышения надежности работы вычислительной системы, которые дает использование кластерных систем, – …
наличие избыточного количества узлов
возможность использования ОС Linux
возможность использования ОС Windows возможность
возможность размещения узлов кластера на удаленном друг от друга расстоянии
42. Локальная компьютерная сеть - это сеть, которая состоит из компьютеров, связываемых в рамках .
WWW
одного учреждения (его территориального объединения)
одной города, района
города или деревни
43. Кеш-память - это.
память, в которой обрабатывается одна программа в данный момент времени
память, предназначенная для долговременного хранения информации, независимо от того, работает компьютер или нет
сверхоперативная память, в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти
память, в которой хранятся системные файлы операционной системы
44. Говоря о том, вычислительная система какого типа является самой мощной в мире, можно утверждать, что это – …
массивно-параллельная
векторно-параллельная
кластерная
SUN
45. Существуют такие типы оперативной памяти по технологии изготовления, как . память
формальная и неформальная
статическая и динамическая
объемная и крупноформатная
электрическая и диэлектрическая
46. Существуют такие способы и методы повышения надежности вычислительных систем, как …
развитие новых принципов и подходов в создании электронных компонентов системы
обеспечение оптимальных условий эксплуатации системы
повышение квалификации системных программистов
использование гетерогенных операционных систем
47. Узловым в компьютерной сети служит сервер, …
располагаемый в здании главного офиса сетевой компании
связывающий остальные компьютеры сети
на котором располагается база сетевых данных
на котором установлена серверная операционная система
48. По шине данных …
передается обрабатываемая информация
передаются адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается
процессор
передаются управляющие сигналы
передается питание процессора
49. Компьютер, предоставляющий свои ресурсы пользователям сети, – это …
пользовательский компьютер
клиент
сервер
общий компьютер
50. Причины отставания отечественной вычислительной техники в прошлом веке
Ошибочная техническая политика
Слабое финансирование компьютерной отрасли
Отставание отечественной науки
Недооценка роли и значения информационных технологий на правительственном уровне
51. Для машин … поколения потребовалась специальность «оператор ЭВМ»
первого
второго
третьего
четвертого
52. Первая ЭВМ в нашей стране называлась …
Стрела
МЭСМ
IBM PC
БЭСМ
53. ЭВМ четвёртого поколения
Эльбрус-2
ENIAC
IBM PC AT
IBM-701
54. Первые программы появились … поколении ЭВМ
в первом
во втором
в третьем
в четвертом
55. Основа элементной базы ЭВМ третьего поколения
БИС
СБИС
интегральные микросхемы
транзисторы
56. ЭВМ первого поколения построены на …
шестерёнках
МИС
электронных лампах
магнитных элементах
57. Элементная база компьютеров второго поколения
Транзистор
ИС
Электронная лампа
БИС
58. Сетевая топология определяется способом, структурой:
Аппаратного обеспечения
Программного обеспечения
Соединения узлов каналами сетевой связи
60. Сервер для реализации прикладных клиентских приложений называется:
Коммуникационным сервером
Сервером приложений
Вспомогательным
61. Сервер, управляющий клиентским доступом к файлам называется:
Файл-сервером
Почтовым
Прокси
62. Скорость передачи данных в компьютерных сетях измеряют обычно в:
Байт/мин
Килобайт/узел
Бит/сек
63. Основной (неделимой) единицей сетевого информационного обмена является:
Пакет
Бит
Канал
64. Локальную компьютерную сеть обозначают:
LAN
MAN
WAN
65. Глобальную компьютерную сеть обозначают:
LAN
MAN
WAN
66. Маршрутизатор – устройство, соединяющее различные:
Компьютерные сети
По архитектуре компьютеры
маршруты передачи адресов для e-mail
67. Компьютерная сеть – совокупность:
Компьютеров, пользователей, компаний и их ресурсов
Компьютеров, протоколов, сетевых ресурсов
Компьютеров, серверов, узлов
68. Какая архитектура обеспечивает более высокое быстродействие?
принстонская
гарвардская
фон-неймановская
быстродействие не зависит от архитектуры
69. Обработка данных в различных аспектах с целью получить информацию, необходимую для принятия решений на всех уровнях управления, – это принцип …
интеграции
системности
комплексности
определенности
70. Информацию, отражающую истинное положение вещей, называют …
полной
актуальной
полезной
достоверной
понятной
71. Если вечером, когда вы уже вернулись из учебного заведения, неожиданно позвонил одногруппник, предупредил, что расписание занятий на завтра изменилось, и продиктовал новое расписание, то данная информация будет для вас …
достоверной
полной
актуальной
полезной
72. Если вы, собираясь на работу, увидели по телевизору заставку: ☼ +22, а на улице шел дождь, то полученная по телевизору информация будет для вас …
понятной
полезной
недостоверной
неполной
73. Первая электронно-вычислительная машина (ЭВМ) появилась в …
1823 г.
1946 г.
1951 г.
1949 г.
75. Прикладные программы – это …
программы, предназначенные для решения конкретных задач
программы, управляющие работой аппаратных средств и обеспечивающие
услугами нас и наши прикладные комплексы игры, драйверы и т.д.
программы, которые хранятся на различного типа съемных носителях
76. Устройство управления (УУ) …
выбирает команды из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ)
организует выполнение команд
проводит арифметические операции над данными
проводит логические операции над данным
77. Базовая система ввода-вывода (BIOS) предназначена для самодиагностики и самотестирования …
мониторов клавиатур и принтеров
материнской платы и устройств, подключенных к ней
плоттеров, ризографов и копиров
78. PCI-Express x1 обеспечивают скорость до …
250 Мб/с
500 Мб/с
2 Гб/с
4 Гб/с
79. Оперативная память – это …
энергозависимая память, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору в процессе его функционирования
промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью
память, предназначенная для долговременного хранения информации, независимо от того, работает компьютер или нет
память, в которой хранятся системные файлы операционной системы
80. Передачу всех данных в компьютерных сетях реализуют с помощью …
сервера
данных
Е-mail
сетевых протоколов
модемов
81. … адрес текущей выполняемой команды
Регистр указателя стека определяет
Специализированный регистр определяет
Регистр-аккумулятор определяет
Регистр указателя стека и регистр-аккумулятор определяют
82. Информатика – это понятие, которое позволяет оценить … науки «информатика»
объем
сложность
особенности
качество
83. На процесс обмена сигналами по магистрали слабее других влияет такой параметр, как …
длина линии связи магистрали
отражение сигналов от концов линий связи
положительная или отрицательная логика шины данных
различие длин линий связи магистрали
84. Для организации непрерывной работы вычислительной системы необходимо дублировать такие аппаратные компоненты, как …
терминалы
системные часы
вентиляторы
блоки питания
85. память предназначена для хранения данных на протяжении длительного срока
Внутренняя
Внешняя
Долговременная
Компьютерная
86. Первая машина с архитектурой NUMA строилась на базе сети типа …
«Колибри»
«Феникс»
«Бабочка»
«Птенец»
87. Назначение компьютерных сетей – в том, чтобы …
обеспечивать доступ всех пользователей сети к сетевым ресурсам
замещать выходящие из строя компьютеры другими компьютерами сети
использовать ресурсы соединяемых компьютеров сети, усиливая возможности каждого
просто связывать компьютеры между собой
88. Время доступа к жесткому диску измеряется в …
секундах
миллисекундах
наносекундах
минутах
89. Процесс сохранения собранных данных в определенной структуре, подготовка их к дополнительной обработке с целью получения некоторых результирующих данных в результате решения проблемных задач – это …
сбор данных
накопление
обработка
передача
90. Цель разработки вычислительных систем – …
в каждом случае своя и определяется как реалиями компьютерного рынка, так и требованиями заказчика
создание системы с оптимальными эксплуатационными характеристиками
создание универсальной и надежной системы
создание высокопроизводительной системы
Методические указания предназначены для выпускников колледжей, поступающих в ГОУ ОГУ на обучение по сокращенной образовательной программе высшего профессионального образования по специальности 220100 "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети".
Вопросы для самопроверки для лекции №1 «Базовые принципы в организации ЭВМ и систем» Вариант 3.
Структура какой шины влияет на разнообразие режимов обмена?
2. Какой режим обмена используется чаще всего?
— обмен по прерываниям
— все режимы используются одинаково часто
— обмен по прямому доступу в память
3. МПС какого типа разрабатывается чаще всего?
— разработка не требуется, используются готовые системы
Вопросы для самопроверки для лекции №1 «Базовые принципы в организации ЭВМ и систем» Вариант 3.
Структура какой шины влияет на разнообразие режимов обмена?
2. Какой режим обмена используется чаще всего?
— обмен по прерываниям
— все режимы используются одинаково часто
— обмен по прямому доступу в память
3. МПС какого типа разрабатывается чаще всего?
— разработка не требуется, используются готовые системы
Лекция 1.
Разрядность какой шины прямо определяет быстродействие
ЛЕКЦИЯ №1
1. В чем главное преимущество микропроцессорной системы?
2. Какой режим обмена предполагает отключение процессора?
· процессор никогда не отключается
· обмен по прямому доступу к памяти
· обмен по прерываниям
3. Микропроцессорная система какого типа не обеспечивает управление внешними устройствами?
· все типы обеспечивают управление внешними устройствами
микропроцессорной системы?
5. Какой режим обмена обеспечивает наибольшую скорость передачи информации?
· обмен по прямому доступу к памяти
· обмен по прерываниям
· все режимы одинаковы по быстродействию
6. Какая архитектура обеспечивает более высокое быстродействие?
· быстродействие не зависит от архитектуры
7. Структура какой шины влияет на разнообразие режимов обмена?
8. Какой режим обмена используется чаще всего?
· обмен по прерываниям
· все режимы используются одинаково часто
· обмен по прямому доступу к памяти
9. Микропроцессорная система какого типа разрабатывается
чаще всего?
· разработка не требуется, используются готовые системы
1.1 Понятия об электронной системе обработки информации. Цифровая система на “жёсткой” и “гибкой” логике.
1.2 Микропроцессор. Микропроцессорная система.
Принципы построения МП – систем.
1.3 Шинная структура связей.
1.4 Режимы работы МП-систем.
1.5 Архитектура МП-систем.
1.6 Типы МП-систем.
1.7 Контрольные вопросы.
В этой лекции рассматриваются — базовая терминология микропроцессорной техники, принципы организации микропроцессорных систем, структуры связей, режимы работы и основные типы микропроцессорных систем.
Ключевые слова:микропроцессор, микропроцессорная система, шина, архитектура, память, устройство ввода-вывода.
1.1 Понятия об электронной системе обработки информации. Цифровая система на “жёсткой” и “гибкой” логике.
Микропроцессорная техника сейчас все активнее входит в нашу жизнь, постепенно замещая и вытесняя традиционную цифровую технику на "жесткой логике". Универсальность, гибкость, простота проектирования аппаратуры, практически неограниченные возможности по усложнению алгоритмов обработки информации — все это обещает микропроцессорной технике большое будущее. На долю традиционной цифровой техники остаются только узлы и устройства, требующие максимального быстродействия, а также устройства с простейшими алгоритмами обработки информации. Обычная цифровая техника сегодня применяется для увеличения возможностей микропроцессорных систем, для их сопряжения с внешними устройствами, для увеличения их возможностей, то есть играет вспомогательную роль. Таким образом, традиционную цифровую технику в самом недалеком будущем, по-видимому, ждет участь аналоговой техники, область применения которой в своё время сильно сузилась с появлением цифровой.
Ведём несколько основных определений.
• Электронная система— в данном случае это любой электронный узел,
блок, прибор или комплекс, производящий обработку информации.
• Аналоговая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в аналоговом виде (ток, напряжение и т.д.).
• Цифровая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в цифровом виде.
Характерная особенность традиционной цифровой системы состоит в том, что алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой системы. То есть изменение этих алгоритмов возможно только путем изменения структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему, и/или связей между ними. Например, если нам нужна дополнительная операция суммирования, то необходимо добавить в структуру системы лишний сумматор. Или если нужна дополнительная функция хранения кода в течение одного такта, то мы должны добавить в структуру еще один регистр. Естественно, это практически невозможно сделать в процессе эксплуатации, обязательно нужен новый производственный цикл проектирования, изготовления, отладки всей системы. Именно поэтому традиционная цифровая система часто называется системой на «жесткой логике».
Рис. 1.1.Электронная система.
Любая система на «жесткой логике» обязательно представляет собой специализированную систему, настроенную исключительно на одну задачу или (реже) на несколько близких, заранее известных задач. Это имеет свои бесспорные преимущества.
Во-первых, специализированная система (в отличие от универсальной) никогда не имеет аппаратурной избыточности, то есть каждый ее элемент обязательно работает в полную силу (конечно, если эта система грамотно спроектирована).
Во-вторых, именно специализированная система может обеспечить максимально высокое быстродействие, так как скорость выполнения алгоритмов обработки информации определяется в ней только быстродействием отдельных логических элементов и выбранной схемой путей прохождения информации. А именно логические элементы всегда обладают максимальным .на данный момент быстродействием.
Но в то же время большим недостатком цифровой системы на «жесткой логике» является то, что для каждой новой задачи ее надо проектировать и изготавливать заново.
Это процесс длительный, дорогостоящий, требующий высокой квалификации исполнителей. А если решаемая задача вдруг изменяется, то вся аппаратура должна быть полностью заменена. В нашем быстро меняющемся мире это довольно расточительно.
Путь преодоления этого недостатка довольно очевиден: надо построить такую систему, которая могла бы легко адаптироваться под любую задачу, перестраиваться с одного алгоритма работы на другой без изменения аппаратуры.
И задавать тот или иной алгоритм мы тогда могли бы путем ввода в систему некой дополнительной управляющей информации, программыработы системы (рис. 1.2). Тогда система станет универсальной, или программируемой, не жесткой, а гибкой. Именно это и обеспечивает микропроцессорная система.
Микропроцессорной системойназываютвычислительную, контрольно-измерительную или управляющую систему, в которой основным устройством обработки информации есть микропроцессор.
.
В предыдущей главе я рассказывал про цифровую электронику и общее устройство микроконтроллера (МК). А также, что он состоит из процессора, устройств ввода-вывода (УВВ) и устройства памяти. Но я практически ничего не сказал о том, как они общаются между собой. А это весьма важная тема, в которую я и посвящу тебя в этот раз.
Алгоритм работы микроконтроллера
Давай теперь попробуем посмотреть как взаимодействует процессор с памятью и разберёмся зачем нужна шина управления. Любой процессор помимо выполнения арифметических и логических команд умеет делать ещё несколько важных операций: чтение из ячейки памяти, запись в ячейку памяти, чтение из порта ВВ, запись в порт ВВ:
- чтение из ячейки памяти
- запись в ячейку памяти
- чтение из порта ВВ
- запись в порта ВВ
Для того, чтобы указывать какую из этих операций производить используется шина управления. По этой шине от процессора к памяти или портам ввода-вывода передаются сигналы:
RD (read) | сигнал на чтение |
WR (write) | сигнал на запись |
MREQ (memory request) | запрос обращения к памяти |
IORQ (input/output request) | запрос обращения к портам в/в |
READY | сигнал готовности |
RESET | сигнал сброса |
Когда процессору требуется обратиться к памяти он выставляет на шине управления сигнал MREQ, при этом будет выставлен одновременно с ним сигнал RD/WR. Если процессор будет писать в память, то выставляется сигнал WR, если чтение – RD. Тоже самое происходит, если процессор обращается к портам ввода-вывода.
А вот сигнал READY нужен для того, чтобы сообщить процессору, что чтение/запись завершены. Всё довольно просто. Если тебя одолевают вопросы почему несмотря на то, что и память и порты ввода-вывода, через которые подключены внешние устройства, не конфликтуют, то разгадка будет довольно простой. В каждый момент времени процессор обращается только к одному конкретному устройству: либо памяти, либо через порты к портам ввода-вывода. И шина управления обеспечивает правильное разделение доступа.
Все описанное – упрощенная модель микропроцессорной системы, каковой является и персональный компьютер, и микроконтроллер.
Теперь вырисовывается уточнение к алгоритму работу микроконтроллера, который я описывал в прошлой главе. Когда ты подаёшь питание на МК, то он выставляет сигнал на шине управления MREQ, RD, а на шине адреса адрес, по которому в ячейке памяти программ должна находиться первая команда его программы (чаще всего это нулевой адрес памяти программ). Затем МК её выполнит и в зависимости от этой и последующих команд на шине управления, адреса и данных будут появляться соответствующие сигналы и данные.
Сколько проводов должно быть в шине?
Это напрямую зависит от конструкции процессора. Процессор может иметь 32-разрядную шину данных и 16-ти разрядное АЛУ. Такие случаи в истории процессоров и МК встречаются многократно. Поэтому разрядность процессора не определяет 100% разрядность шин данных и шин адреса. Всё зависит от конкретной конструкции.
На что влияет разрядность шины адреса
Самым главным, на что она влияет, является количество адресов, которые можно по ней передавать. Например, в 4-разрядной системе это будет всего 2 4 = 16 адресов, в 64-разрядной числов сдресов будет уже 2 64 =18 446 744 073 709 551 616. Таким образом, чем выше разрядность шины адреса, тем к больше объем памяти и больше устройств ввода-вывода, с которыми может работать процессор. Это важно.
На что влияет разрядность шины данных
Зачем было нужно вводить ещё одно название: байт? Оно служит для обозначения количества информации. Если количество разрядов говорит просто о длине двоичного числа, то битность говорит о количестве информации, которую это число несет. Считается, что один разряд двоичного числа может передавать 1 бит информации. При этом биты группируются в байты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты и т.д.
Кстати, 1 байт = 8 бит, 1 килобайт = 1024 байтам, 1 мегабайт = 1024 килобайтам и т.д. Почему именно 1024? Все это связано с тем, что размер памяти всегда кратен степени двойки: 2 3 = 8, 2 10 =1024. В свою очередь кратность двойке была выбрана благодаря тому, что она упрощает техническую реализацию устройств памяти. Устройство памяти представляет.
Общие принципы построения микропроцессорных систем.
Разрядность какой шины прямо определяет быстродействие
1. В чем главное преимущество микропроцессорной системы?
2. Какой режим обмена предполагает отключение процессора?
· процессор никогда не отключается
· обмен по прямому доступу к памяти
3. Микропроцессорная система какого типа не обеспечивает управление внешними устройствами?
· все типы обеспечивают управление внешними устройствами
микропроцессорной системы?
5. Какой режим обмена обеспечивает наибольшую скорость передачи информации?
· обмен по прямому доступу к памяти
· все режимы одинаковы по быстродействию
6. Какая архитектура обеспечивает более высокое быстродействие?
· быстродействие не зависит от архитектуры
7. Структура какой шины влияет на разнообразие режимов обмена?
8. Какой режим обмена используется чаще всего?
· все режимы используются одинаково часто
· обмен по прямому доступу к памяти
9. Микропроцессорная система какого типа разрабатывается
чаще всего?
· разработка не требуется, используются готовые системы
1.1 Понятия об электронной системе обработки информации. Цифровая система на “жёсткой” и “гибкой” логике.
1.2 Микропроцессор. Микропроцессорная система.
Принципы построения МП – систем.
1.3 Шинная структура связей.
1.4 Режимы работы МП-систем.
В этой лекции рассматриваются — базовая терминология микропроцессорной техники, принципы организации микропроцессорных систем, структуры связей, режимы работы и основные типы микропроцессорных систем.
Ключевые слова:микропроцессор, микропроцессорная система, шина, архитектура, память, устройство ввода-вывода.
1.1 Понятия об электронной системе обработки информации. Цифровая система на “жёсткой” и “гибкой” логике.
Микропроцессорная техника сейчас все активнее входит в нашу жизнь, постепенно замещая и вытесняя традиционную цифровую технику на «жесткой логике». Универсальность, гибкость, простота проектирования аппаратуры, практически неограниченные возможности по усложнению алгоритмов обработки информации — все это обещает микропроцессорной технике большое будущее. На долю традиционной цифровой техники остаются только узлы и устройства, требующие максимального быстродействия, а также устройства с простейшими алгоритмами обработки информации. Обычная цифровая техника сегодня применяется для увеличения возможностей микропроцессорных систем, для их сопряжения с внешними устройствами, для увеличения их возможностей, то есть играет вспомогательную роль. Таким образом, традиционную цифровую технику в самом недалеком будущем, по-видимому, ждет участь аналоговой техники, область применения которой в своё время сильно сузилась с появлением цифровой.
Ведём несколько основных определений.
• Электронная система— в данном случае это любой электронный узел,
блок, прибор или комплекс, производящий обработку информации.
• Аналоговая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в аналоговом виде (ток, напряжение и т.д.).
• Цифровая система –это частный случай электронной системы, производящей обработку информации представленной в цифровом виде.
Характерная особенность традиционной цифровой системы состоит в том, что алгоритмы обработки и хранения информации в ней жестко связаны со схемотехникой системы. То есть изменение этих алгоритмов возможно только путем изменения структуры системы, замены электронных узлов, входящих в систему, и/или связей между ними. Например, если нам нужна дополнительная операция суммирования, то необходимо добавить в структуру системы лишний сумматор. Или если нужна дополнительная функция хранения кода в течение одного такта, то мы должны добавить в структуру еще один регистр. Естественно, это практически невозможно сделать в процессе эксплуатации, обязательно нужен новый производственный цикл проектирования, изготовления, отладки всей системы. Именно поэтому традиционная цифровая система часто называется системой на «жесткой логике».
Рис. 1.1.Электронная система.
Любая система на «жесткой логике» обязательно представляет собой специализированную систему, настроенную исключительно на одну задачу или (реже) на несколько близких, заранее известных задач. Это имеет свои бесспорные преимущества.
Во-первых, специализированная система (в отличие от универсальной) никогда не имеет аппаратурной избыточности, то есть каждый ее элемент обязательно работает в полную силу (конечно, если эта система грамотно спроектирована).
Во-вторых, именно специализированная система может обеспечить максимально высокое быстродействие, так как скорость выполнения алгоритмов обработки информации определяется в ней только быстродействием отдельных логических элементов и выбранной схемой путей прохождения информации. А именно логические элементы всегда обладают максимальным .на данный момент быстродействием.
Но в то же время большим недостатком цифровой системы на «жесткой логике» является то, что для каждой новой задачи ее надо проектировать и изготавливать заново.
Это процесс длительный, дорогостоящий, требующий высокой квалификации исполнителей. А если решаемая задача вдруг изменяется, то вся аппаратура должна быть полностью заменена. В нашем быстро меняющемся мире это довольно расточительно.
Путь преодоления этого недостатка довольно очевиден: надо построить такую систему, которая могла бы легко адаптироваться под любую задачу, перестраиваться с одного алгоритма работы на другой без изменения аппаратуры.
И задавать тот или иной алгоритм мы тогда могли бы путем ввода в систему некой дополнительной управляющей информации, программыработы системы (рис. 1.2). Тогда система станет универсальной, или программируемой, не жесткой, а гибкой. Именно это и обеспечивает микропроцессорная система.
Микропроцессорной системойназываютвычислительную, контрольно-измерительную или управляющую систему, в которой основным устройством обработки информации есть микропроцессор.
.
Пользователям
Вам захотелось отдохнуть? Или просто приятно провести время? Выбирайте и проходите онлайн-тесты, делитесь результатом с друзьями. Проверьте, смогут они пройти также как Вы, или может лучше?
Конструктор Тестов ру — это огромное количество интересных и бесплатных тестов на сообразительность, IQ, зрение, знания правил дорожного движения, программирования и многое другое. Если Вам понравилось, обязательно поделитесь со своими друзьями в социальных сетях или просто ссылкой. А еще Вы можете легко создать свой тест и его будут проходить десятки тысяч людей.
Внимание! Наши тесты не претендуют на достоверность – не стоит относиться к ним слишком серьезно!
Разрядность шины прямо определяет быстродействие микропроцессорной системы
Тест на эрудицию: Ваш IQ высок, как Эверест, если вы сможете набрать 80%!
Тест на общие знания, который по зубам не каждому
Тест: Узнайте что говорит дата рождения о вашей Личности
Этот тест определит ваш кругозор
Сможем ли мы угадать ваш возраст, задав вам 5 вопросов?
Вы гений, если пройдете этот тест.
Если закончите цитаты из советских фильмов на 14/14, то вы наверняка родились в СССР
Какое имя подходит вам по знаку зодиака
Непростой тест на общие знания: Пройдете его хотя бы на 7/10?
Сможете ответить на вопросы на общие знания, в которых стыдно сделать ошибку?
Если вы знаете, где находятся эти города, то ваши знания географии достойны аплодисментов!
Если вы родом из СССР, то точно сможете закончить фразы тех времен на все 10 из 10
Вы невероятно умны, если смогли пройти этот тест на 10 из 10
Элементарный тест на логику и интеллект, который заваливает большинство взрослых. А вы наберете 15 из 15?
Если вы ответите верно на все наши каверзные вопросы, то точно не зря получали высшее образование
Хватит ли вам фоновых знаний, чтобы ответить на рандомные вопросы из разных областей?
Тест из одного вопроса, ответить на который правильно не может почти никто. Попробуете себя?
Тест о животных: Угадай зверя по его носу
Популярные тесты
Тест на эрудицию: Ваш IQ высок, как Эверест, если вы сможете набрать 80%!
Тест на общие знания, который по зубам не каждому
Тест: Узнайте что говорит дата рождения о вашей Личности
Этот тест определит ваш кругозор
Сможем ли мы угадать ваш возраст, задав вам 5 вопросов?
Вы гений, если пройдете этот тест.
Если закончите цитаты из советских фильмов на 14/14, то вы наверняка родились в СССР
Какое имя подходит вам по знаку зодиака
Непростой тест на общие знания: Пройдете его хотя бы на 7/10?
Сможете ответить на вопросы на общие знания, в которых стыдно сделать ошибку?
Если вы знаете, где находятся эти города, то ваши знания географии достойны аплодисментов!
Если вы родом из СССР, то точно сможете закончить фразы тех времен на все 10 из 10
Вы невероятно умны, если смогли пройти этот тест на 10 из 10
Элементарный тест на логику и интеллект, который заваливает большинство взрослых. А вы наберете 15 из 15?
Если вы ответите верно на все наши каверзные вопросы, то точно не зря получали высшее образование
Хватит ли вам фоновых знаний, чтобы ответить на рандомные вопросы из разных областей?
Тест из одного вопроса, ответить на который правильно не может почти никто. Попробуете себя?
Тест о животных: Угадай зверя по его носу
Шины и разряды
Как ты уже знаешь, вся информация в цифровой технике стараниями инженеров и математиков представляется в виде двоичных чисел, которые записываются с помощью всего двух цифр: «0» и «1». Обычное десятичное число «3» в двоичной записи будет выглядеть как «11», т.е. 310 = 112. Нижние индексы указывают в какой системе счисления записано число, т.е. 10 – десятичная, а 2 – двоичная. Одна цифра в двоичном числе называется разрядом. У разрядов есть старшинство. Самый правый разряд называется младшим, а самый левый – старшим. Старшинство разряда растет справа налево:
Несколько таких проводов, объединенных вместе называются шиной. Шины бывают нескольких видов: шина адреса, шина данных и шина управления. По шине адреса бегают числа, которые обозначают адрес ячейки памяти или устройства ввода-вывода, откуда ты хочешь получить или куда хочешь записать данные. А сами данные будут передаваться уже по шине данных. Это похоже на почтовую посылку. У посылки есть адрес и есть содержание. Так вот в микропроцессорной системе, каковой МК также является, адрес и данные передаются по разным путям, именуемым шинами.
Преимущества
Можете встраивать тесты на Ваш сайт. Тест показывается нашем и других сайтах. Гибкие настройки результатов. Возможность поделиться тестом и результатами. Лавинообразный («вирусный») трафик на тест. Русскоязычная аудитория. Без рекламы!
Создавайте тесты онлайн, всё бесплатно. У нас можно бесплатно: создать тест онлайн для для учеников, друзей, сотрудников, для вашего сайта, с ответами и результатами — Все Бесплатно!
Подведу итоги:
- Процессор, память и порты ввода-вывода общаются между собой с помощью шин.
- Основные шины бывают нескольких видов: шина данных, шина адреса, шина управления
- Разрядность шины адреса и шины данных определяется конструкцией процессора
Теперь ты продвинулся ещё на шаг в понимании того, как работает цифровая техника и в частности микропроцессорные системы. В следующий раз мы продвинемся еще на шаг к нашей цели — пониманию как устроен мир электроники
Читайте также: