ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВС
Функциональная организация ВС - это абстрактная модель ВС, описывающая функциональные возможности системы и предоставляемые ею услуги. Определяется
• предъявляемыми к ней требованиями,
• уровнем подготовки потенциальных пользователей,
• типом решаемых ими задач,
• потребностями в развитии компьютера (по емкости ЗУ, производительности, разрядности, составу периферийных устройств и др.).
Предусматриваемые абстрактной моделью функции ВС реализуются на основе реальных, физических средств (устройств, блоков, узлов, элементов) в рамках определенной структуры.
Под структурной организацией ВС понимается некоторая физическая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия основных функциональных частей машины (без излишних деталей их технической реализации). По степени детальности различают структурные схемы, составленные на уровне
• устройств,
• блоков,
• узлов,
• элементов.
Функциональная схема ВС
| Упрощённая схема работы ВС
|
Основное устройство, исполняющее команды - процессор
Основное устройство, управляющее ходом выполнения команд - процессор
Устройства управления задачей
•определения адреса следующей команды
•считывание команд из памяти
•дешифрация команд в мопы
•распределение мопов по устройствам обработки
Устройства обработки
• выборка данных по командам/мопам
• исполнение микроопераций
• изменение состояния задачи по результату
• сохранение результата
Внутренняя память процессора
• временное хранение адресов, битов состояния (флагов), кодов команд, мопов, данных, результатов
Функциональная схема процессора
2. Порядок выполнения машинной команды (фазы команды и блоки процессора их выполняющие), конвейер команд (принцип конвейерной обработки, ступени конвейера, причины простоев блоков CPU, пути их устранения
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ОДНОЙ МАШИННОЙ КОМАНДЫ
Фаза 1. Выборка команды – формирование адреса команды, чтение команды из памяти
Фаза 2. Декодирование – расшифровка кода команды и разбиение команды на мопы
Фаза 3. Выборка операндов – формирование адреса данных, чтение данных из памяти
Фаза 4. Исполнения – выполнение над операндами в исполнительных устройствах процессора действий, закодированных мопами
Фаза 5. Запись результата – сохранение результата операции по адресу, определяемому в команде
Фаза 6. Проверка исключений и прерываний появившихся во время исполнения команды
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
3. Типы данных ВС (биты, символьные, целые двоичные числа без/со знаком, дробные двоичные числа, BCD, вектора, указатели, теги, дескрипторы), способы хранения многобайтовых элементов данных в памяти компьютера, система команд процессора (типы, формат, назначение полей, число адресов, длина, операнды и режим адресации операндов) на примере процессора Intel.
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
4. Программная (архитектурная) модель процессора на примере процессора Intel IA64: регистры (РОН, IP, Flags, Float, векторные, служебные), сегментация памяти (сплошная модель и сегментированная)
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
|
5. Иерархия памяти ВС. Оперативная память: характеристики, тип и принцип действия, расположение в ВС, логическая организация ОЗУ, расслоение памяти, методы защиты памяти, методы повышения эффективности схем ОП
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
 
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
6. Иерархия памяти ВС. КЭШ-память: характеристики, тип и принцип действия, расположение в ВС, многоуровневая организация (назначение каждого уровня), основные функции КЭШпамяти, типовая структура ассоциативной КЭШ-памяти, виды отображения строк ОП на строки КЭШ, эффективность и методы её повышения
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|
| 
|