Читайте также:
|
Принцип работы процессора.
Процессор является одним из тех устройств, которые все время должен работать. Процессор ПК не может быть выключен. Даже если на наш взгляд процессор ничего не делает, все равно выполняется какая-то программа.
Процессор работает, по сравнению с другими устройствами компьютера, с наибольшей скоростью. И самыми медленными по сравнению с ним являются внешние устройства, в том числе и человек. Так, например, работая с клавиатурой, человек отправляет в компьютер в среднем один байт в секунду (нажимает на одну клавишу в секунду). Процессор обрабатывает такую и формацию за 0,000001 секунды. А что же делает процессор в остальное время, если он не может выключаться? А в остальное время он может получать сигналы от мыши, от других компьютеров, от гибких и жестких дисков. Он успевает несколько раз в течение секунды подзарядить оперативную память, обслужить внутренние часы компьютера, отдать распоряжение, как правильно отображать информацию на экране, и выполнить множество прочих дел.
Система прерываний процессора.
Каким образом, в таком ритме работы, процессор узнает, откуда приходят данные - от клавиатуры или от мыши, от монитора или от принтера? А может быть от микроволновой печи? И как с такими данными работать?
Для этого используются прерывания, которых существует 256 видов. Прерывания прерывают работу процессора над текущим заданием и направляют его на выполнение другой программы.
Предположим, мы решили подключить к компьютеру микроволновую печь. Выберем для нее какое-нибудь прерывание, не используемое другим устройством, например «103». Когда микроволновая печь захочет обратить на себя внимание процессора, она пошлет к нему сигнал и число 103. Процессор получит число и заглянет в специальную область памяти- вектор прерываний, где найдет адрес руководства по работе с микроволновой печью и начнет работать с этим устройством.
Новые сигналы прерываний могут временно приостановить работу текущей программы, и вернуться к ней по окончании работы с пришедшим прерыванием. Что было бы, если бы процессор работал не со скоростью сотни миллионов байтов в секунду, а в привычном для человека ритме. Как часто получал бы он сигналы?
Сигналы от клавиатуры он получал бы один раз в десять лет. Обработка слова «компьютер» занимала бы почти 100 лет.
Данные от мыши - один раз в год. Перемещение указателя мыши из одного угла экрана в другой заняло бы тысячелетие.
Данные, поступившие по телефонным проводам через модем, - один раз в сутки. Прием и обработка одной страницы текста занимали бы 5-7 лет.
Данные от гибкого диска — один символ в несколько часов.
Данные от жесткого или лазерного диска - один байт в час.
Система команд процессора.
Процессор обрабатывает информацию, выполняя определенные команды. Таких команд может быть более тысячи. У каждой команды есть свой код (номер). Например, есть команда 000, 001, 002 и т.д. Коды всех команд процессора записаны в двоичной форме в специальном документе, который называется системой команд процессора.
У каждого процессора своя система команд, поэтому один и тот же код для, разных процессоров может обозначать разные команды. Если же процессоры имеют ограниченную совместимость, то их рассматривают как семейство. Примером семейства процессоров являются все процессоры Intel. Их родоначальником был процессор Intel 8086, на базе которого был сделан первый IBM PC. Процессоры семейства совместимы «сверху вниз», т.е. новый процессор понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот.
6.5.Организация оперативной памяти 
Оперативная память (RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не <подзаряжать>, утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти.
Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.
Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.
Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. Максимальный объем оперативной памяти определяется разрядностью шины адреса (вопрос #1). Таким образом, имея 32-разрядную шину адреса, может быть осуществлена непосредственная адресация к полю памяти размером 232 = 4 294 967 296 байт (4 Гб). Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в компьютере. В современных ПК объем оперативной памяти составляет 128-256 Мб и более.
Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть 1 байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить 4-мя байтами.
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате.
Различают два вида оперативной памяти:
- SIMM - однорядные;
- DIMM - двухрядные.
Организация (**к шине адреса, регистр адреса, регстр данных, запись чтение готово)
Чтение:
1)Процессор <высылает> на шину адреса адрес нужной ячейки памяти
2)Память обнаруживает, что этот адрес из её адресного пространства, и записывает в регистр адреса
3)Дешифратор из двоичного кода получает <хрен прочитаешь, какой код>, толи <суммарный>, толи <унитарный>.
4)Процессор дает команду прочитать. Считывает из ячейки информацию в регистр данных. Затем подключается к шине данных.
5)Готово. Процессор забирает с шины данных считанный код.
Запись:
1)Процессор <высылает> на шину адреса адрес нужной ячейки памяти, в которую нужно записать информацию.
2)Память обнаруживает, что этот адрес из её адресного пространства, и записывает в регистр адреса.
3)Процессор отправляет данные на шину данных.
4)С шины данных в регистр данных.
5)Запись в соответствующую ячейку.
Основные характеристики оперативной памяти
1) Латентность (задержка при передаче данных) - у модулей SIMM она составляла около 60 нс, у первых DIMM-модулей 8-10 нс, у современной оперативной памяти DIMM DDR, DIMM DDR2 - 1,6-2,5 нс.
2) Объём одного модуля оперативной памяти может достигать 1 Гб. Стандартный объем современной оперативной памяти: 64, 128, 256, 512, 1024 Мб.
Дата добавления: 2014-12-15; просмотров: 49 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |