1
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Lekcja
16
TEMAT:
Ogólne informacje o budowie
komputera.
Procesor.
1
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Lekcja
16
TEMAT:
Ogólne informacje o budowie
komputera.
Procesor.
2
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Komputer wg koncepcji Johna von
Neumanna
(VNA)
W komputerze J. von Neumanna można wyróżnić trzy główne
elementy:
1. mikroprocesor - zwany także jednostką centralą i
oznaczany często anglojęzycznym skrótem
CPU
2. pamięć operacyjna - przechowuje zarówno kod programu
do
wykonania przez CPU, a także dane przez niego
przetwarzane
3. układy wejścia/wyjścia - pozwalają na wymianę danych
między
systemem mikroprocesorowym a światem zewnętrznym.
3
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
4
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Cechą szczególną architektury Neumanna
jest to, że pamięć operacyjna przechowuje
zarówno
program jak i dane
!!
Można się też spotkać z architekturą tzw. harwardzką, gdzie
pamięci programu i danych są rozdzielone i mają swoje własne
szyny danych. Takie systemy są jednak spotykane rzadko, raczej
w przemyśle niż w klasycznych zastosowaniach.
5
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Procesor (ang. processor)
- urządzenie
cyfrowe sekwencyjne potrafiące pobierać dane
z pamięci, interpretować je i wykonywać jako
rozkazy. Wykonuje on bardzo szybko ciąg
prostych operacji (rozkazów) wybranych ze
zbioru operacji podstawowych określonych
zazwyczaj przez producenta procesora jako
lista rozkazów procesora.
6
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Typy procesorów:
RISC
(Reduced Instruction Set Computer)-1-5 instruction /
cycle.
CISC
(Complex Instruction Set Computer)- 2-10 cycle /
instruction
7
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Procesor:
CPU
(Central
Processing Unit)
8
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Elementy procesora:
1. Zespół rejestrów służący do przechowywania
danych i wyników. Rejestry mogą być:
a)
ogólnego przeznaczenia (jeżeli są 32 bitowe
to mówimy, że procesor jest 32 bitowy np.
80x86, jeżeli 64 bitowe to mówimy, że procesor
jest 64 bitowy np. AMD x86-64)
b)
specjalnego przeznaczenia
2. Jednostka arytmetyczno-logiczna (arytmometr)
do wykonywania operacji obliczeniowych na
danych
3. Układ sterujący przebiegiem wykonywania
programu.
9
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Pamięć cache: (
L1, L2 cache
)
L1
- w procesorze, do 512 KB
L2
- zwykle pamięć statyczna SDRAM o krótkim czasie
dostępu, zwykle 32-1024 KB, niektóre mikroprocesory
(np. Xenon) do 4 MB, czasami wbudowana w procesor
(np. P4 ma 256 lub 512 KB).
10
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Niektóre rozkazy procesora:
1. Kopiowanie danych z pamięci do rejestru i z rejestru do
pamięci
2. Działania arytmetyczne: dodawanie, odejmowanie,
porównywanie dwóch liczb,
zmiana znaku liczby
3. Działania na bitach:
iloczyn logiczny – AND, suma logiczna – OR, negacja –
NOT,
przesunięcie bitów w lewo lub prawo
11
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Procesor pobiera dane rozmieszczone w pamięci
co osiem bitów (1 bajt).
Bajt jest najmniejszym obiektem, jakiemu można
nadać adres
!!
Z tego powodu nawet małe obiekty zajmują jeden
bajt niezależnie z ilu bitów się składają.
12
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Komunikacja procesora z urządzeniami
zewnętrznymi
13
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Przerwania:
Zgłoszenie przerwania powoduje przerwanie przez
mikroprocesor wykonywania programu głównego po
zakończeniu realizacji bieżącej instrukcji i zapamiętanie
informacji potrzebnej do późniejszego powrotu do programu
głównego i jego kontynuowania.
Następnie mikroprocesor przechodzi do wykonania
specjalnego programu zwanego programem obsługi
przerwania. Program ten powinien zrealizować wymianę
informacji z układem wejścia/wyjścia, który zgłosił
gotowość. Po zakończeniu wymiany, czyli po zakończeniu
programu obsługi przerwania, mikroprocesor kontynuuje
przerwany program główny.
Kontroluje to
sterownik przerwań.
14
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
15
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Pełny zestaw standardowych przyporządkowań przerwań
sprzętowych urządzeniom znajdującym się na kartach
rozszerzających bądź płycie głównej przedstawia poniższa
tabela.
16
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Uwaga:
Sygnały przerwań o numerach
0,1,8
i
13
nie są
wyprowadzone na gniazda magistrali
rozszerzającej.
Odpowiadające im urządzenia znajdują się
standardowo na płycie głównej.
17
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
DMA:
18
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Przebieg operacji nadzoruje sterownik DMA, co oznacza,
że generuje on wszystkie sygnały sterujące i adresy
potrzebne do realizacji wymiany.
W tym celu sterownik DMA przejmuje na czas
wymiany informacji kontrolę nad magistralami,
stając się zarządcą magistrali !!
19
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Operacja DMA, podobnie jak przerwanie,
inicjowania jest na żądanie układu
wejścia/wyjścia. Żądanie to jest zgłaszane do
sterownika DMA sygnałem o nazwie
DRQ n
(gdzie n jest numerem kanału DMA).
Inicjacja jest realizowana przez
mikroprocesor, gdyż kieruje on pracą całego
systemu.
20
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Operację
DMA
możemy realizować w jednym z trzech
trybów:
1. transmisja pojedynczymi słowami (tylko w jednym
cyklu)
2. transmisja blokowa (cały blok danych)
3. transmisja na żądanie (trwa dopóki jest aktywny
DRQ n)
Zakończenie operacji DMA sygnalizowane jest przez
sterownik DMA. Procesor uzyskuje kontrolę na
magistralami.
21
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Powtórzenie wiadomości:
1. Model komputera (VNA)
2. Budowa procesora
3. Przerwania
22
Systemy operacyjne i sieci komputerowe
mgr Mirosław Brozio
Praca domowa:
Zadanie 1
Referat dotyczący budowy procesora pentium