Основи роботи в internet
ВИВЧЕННЯ АРХІТЕКТУРИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМП’ЮТЕРА
жүктеу/скачать 3,18 Mb.
|
Архітектура ПК - Крупельницький (практикум)
- Бұл бет үшін навигация:
- Поняття архітектури комп’ютера
ВИВЧЕННЯ АРХІТЕКТУРИ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМП’ЮТЕРАМета і задачі. Ознайомитись із поняттям архітектури персонального комп’ютера, типами архітектур, а також вивчити будову комп’ютера та методики визначення його конфігурації за допомогою програми AIDA64 (EVEREST) Ultimate Edition. Теоретичні відомості Поняття архітектури комп’ютераВперше означення терміна «архітектура комп’ютера» було зроблене в 1964 році розробниками комп’ютера IBM 360 Г. Амдалем та його колегами. Архітектура комп’ютера, з їх точки зору, – це його структура і поведінка як їх бачить програміст, який працює мовою Асемблер. Вона охоплює: формати даних і команд, методи адресації, систему команд, а також загальну організацію процесора, основної пам’яті і пристроїв введення-виведення. Пізніше А.ºПейджез з тієї ж фірми запропонував розуміти під архітектурою комп’ютера інтерфейс між його апаратним і програмним забезпеченням. Як відомо, в комп’ютері використовується двійкове подання команд. При написанні програми крім двійкової можуть використовуватись й інші форми подання команд: вісімкова, шістнадцяткова, символьна (мнемонічна). Використання вісімкового і шістнадцяткового кодування дозволяє скоротити записи і спростити роботу програміста. Мнемонічне кодування спрощує процес написання, читання та налагоджування програми. Основний принцип такого кодування – кожна команда подається три- або чотирибуквеним символом, який показує назву команди. Деякі приклади мнемонічного кодування: add – додати, sub – відняти, load – зчитати дані з пам’яті, store – записати дані в пам’ять. Операнди також подаються символічно. Наприклад, команда add R, Y означає додавання значення вмісту комірки пам’яті Y до вмісту регістра R. Зауважимо, що операція виконується над вмістом, а не над адресою комірки пам’яті та регістра. Таким чином, з’являється можливість написання машинних програм в символічній формі. Повний набір символічних назв і правила їх використання утворюють мову програмування, відому як асемблер. Запис деякої програми мовою асемблер являє собою символічний запис цієї ж програми, написаної внутрішньою мовою комп’ютера, тобто в формі послідовності команд, поданих в двійкових кодах. Тому і з’явилось визначення архітектури комп’ютера як інтерфейсу між його апаратним та програмним забезпеченням. З наведених вище означень можна зробити висновок про існування множини можливих варіантів архітектури комп’ютера. Розглянемо детальніше складові поняття архітектури з тим, щоб визначити ступінь зміни їх характеристик. Під даними розуміються числа, подані в деякій системі числення. В сучасних комп’ютерах дані в більшості випадків подані в позиційній двійковій системі числення, яка практично витіснила інші способи подання чисел, наприклад, подання в позиційній десятковій системі числення, в системі залишкових класів тощо. В комп’ютерах є три класи даних: вхідні, проміжні та вихідні, які можна охарактеризувати такою множиною параметрів: кількістю N даних, їх розрядністю n (n=1, 2, 3,...), способом кодування М (прямий, обернений чи доповняльний код), формою подання S (фіксована чи рухома кома), форматом Т (місце розміщення знака, ціле чи дробове число, місце розміщення коми, розрядність порядку, основа порядку, використання знака порядку чи зміщення, розрядність мантиси, чи використовується нормалізація мантиси). Таким чином, залежно від значення параметрів N, M, S, Т можна виділити відповідну архітектуру комп’ютера. Наприклад, це може бути комп’ютер для виконання операцій над 16-розрядними дробовими двійковими даними в форматі з фіксованою комою в доповняльному коді, або це може бути комп’ютер для виконання операцій над 32-розрядними двійковими даними в форматі з рухомою комою. Команда в комп’ютері зберігається в двійковій формі. Вона вказує тип операції, яка має бути виконаною, адреси операндів, над якими виконується операція, та адреси розміщення результатів виконання операції. Відповідно до цього команда складається з двох частин: коду операції та адресної частини. Поле коду операції займає k розрядів. Ним може бути закодовано до N = 2k різних операцій. Поле адреси (адресна частина) займає m розрядів. В ньому знаходяться адреси операндів. Кожна адреса займає m певних розрядів. Кожною адресою можна адресувати пам’ять ємністю 2mi слів. Таким чином, залежно від форматy команди, комп’ютери можна поділити на: комп’ютери з постійним та змінним форматом команди, комп’ютери з одноадресними, двоадресними та триадресними командами, комп’ютери з вузьким та широким форматом команди (залежно від кількості полів коду операції та адресних полів) і т. д. Як вказано вище, крім коду операції до складу команди входить адресна частина. Цією частиною визначається місце знаходження даних, над якими виконується операція, задана кодом операції. Даних може бути декілька, і, крім того, вони можуть знаходитися в основній пам’яті, в регістрах процесора чи в запам’ятовувальних елементах інших вузлів комп’ютера. Тому і формати команд в цих випадках будуть різними. Можна здійснити класифікацію архітектури комп’ютера за типом адресованої пам’яті. Залежно від того, який тип пам’яті адресується, розрізняють такі типи архітектури комп’ютера: стекова, акумуляторна, на основі регістрів загального користування. При розробці комп’ютера потрібно враховувати багато особливостей вибору системи команд. З одного боку, система команд має бути функціонально повною, тобто комп’ютер має забезпечувати виконання всіх заданих функцій. З іншого боку, система команд має бути ортогональною, тобто не має бути надлишковою. Для нового комп’ютера, який є розширенням відповідної серії, першочерговою є сумісність – програми, які виконуються на одному комп’ютері, мають виконуватись і на іншому комп’ютері. Є багато рівнів повноти системи команд. Теоретично система команд комп’ютера може містити лише одну команду. Однак програми на базі простих операцій є дуже складними. Існує фундаментальний зв’язок між простотою комп’ютера і складністю програми. В геальних комп’ютерах застосовується система команд, до складу якої входить широкий спектр команд обробки даних, переміщення даних, передачі керування та введення-виведення. За складом системи команд комп’ютери можуть бути поділені на такі типи: комп’ютери зі складною (комплексною) системою команд, комп’ютери з простою (спрощеною) системою команд, комп’ютери з доповненою системою команд, комп’ютери з орієнтованою (спеціалізованою) системою команд. Значна кількість типів архітектури комп’ютера може бути виділена залежно від організації його вузлів, а саме: процесора, пам’яті і пристроїв введення-виведення. Наприклад, це можуть бути комп’ютери з паралельною та конвеєрною обробкою даних, з ієрархічною та лінійною пам’яттю і т. д. Архітектура комп’ютера має визначальний вплив на його споживчі характеристики: коло вирішуваних на комп’ютері задач, продуктивність, ємність основної пам’яті, ємність зовнішньої пам’яті, вартість, організація технічного обслуговування, надійність і т. д. Для вибору кращої з множини можливих варіантів архітектури комп’ютера потрібно знати зв’язок між архітектурою комп’ютера та його характеристиками, тобто як ті чи інші структурні особливості та організація роботи комп’ютера і його вузлів пов’язані з можливостями, які надаються користувачу, які є альтернативи при створенні комп’ютера і за якими критеріями мають прийматися ті чи інші проектні рішення, як пов’язані між собою характеристики окремих пристроїв комп’ютера і який вплив вони мають на загальні його характеристики. А це саме ті питання, які є предметом даної книги. [3] жүктеу/скачать 3,18 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|