Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Шпоры по организации ЭВМ - файл шпора по ЭВМ.doc


Шпоры по организации ЭВМ
скачать (690.5 kb.)

Доступные файлы (4):

exam6_oevm_voprosi.jpg189kb.11.06.2009 21:09скачать
Thumbs.db
шпора по ЭВМ.doc926kb.11.06.2009 21:09скачать
ЭВМ_моя.doc897kb.22.06.2009 11:24скачать

содержание
Загрузка...

шпора по ЭВМ.doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...


Б И Л Е Т № 17

1.Принцип и схема командного управления в современных ЭВМ.

В наст.время ориетировано на обработку 32 или 64 разрядных чисел. При этом возникла необх-ть поддерживать проги, написанные ранее в формате 8, 16 разрядов, т.е., поддерживать сис-му команд 86 процессора. В связи с этим в соврем. процессорах сущ-т опр.преимущества в эволюции процессоров. Сх. команд управ-я имеет вид:

Совр .процессоры всю инфо. содержат в ОЗУ, занимает 2 и более Гб; емкости бывает недостаточно, поэтому ОЗУ обычно имеет принцип динамич. распределения памяти, при котором освободив-ся память занимается др.прогами и переписыв-ся с дисков, поэтому там чаще всего исп-ся косвен.адресация; прога работает с секторами, адреса секторов постоянно загружаются в спец.регистры и по отношению к базовым адресам путем смещения выч-ся адреса операндов. Для повышения быстродействия прога данных, с которой работал процессор загружается в спец. буферн. память КЭШ. КЭШ бывает 3-х уровней:

L1=8/16/32 кб

L2=128/256/512 кб

L3=от 2 до 4 мгб

КЭШ L1 приближенно к опер. блокам процессора АЛУ и ПУ с целью сокращения задержек,работает на частоте процессора непосредственно учавствует в обработке команд. КЭШ L2 промежуточный. У процессора больше емкости и позволяют загружать данные в период, когда процессор занят другими операциями, поэтому они рассеивают больше тепла.

КЭШ L3, более высокое быстродействие, чем ОЗУ, работает на частоте процессорной шины.

Счетчик EIP на каждый извлеченный байт увелич-ся на 1.Если косанда обрабатывает операнды,то счетчик в конце извлечения содержит адрес следюкоманды.Если команда усл.перехода.то анализир-ся флаги регистра.

Сущ-т виртуальные регистры, кот-е закреп-ся за каждой командой. Создается спец.табл.,устан-ся чередь и закреп-ся операции за отдельными операц.блоками АЛУ.После обработки команд очередь восс-ся,имеются файловые регистры.кот-ые выводят данные в КЭШ.

2. КЭШ прямого отображения

Снизить аппаратные затраты можно при помощи способа адресно-ассоциативной адресации (кэш прямого отображения). Кэш содержит массив данных из 0, 1 ..., N множеств. Каждое множество состоит из 0, 1, ..., (-1) строк (ячеек).

В такой структуре кэш младшие разряды (смещение в команде или странице) используются для определения номера множества БТ с помощью DCA и номера строки с помощью дешифратора строк (DCC). Сигнал с одного из выходов DCA, равный 1, подключает тэг, обслуживающий множество, к схеме сравнения D1, на другие входы которой подаются старшие k разрядов ключа физического адреса с ША.

При срабатывании D1 происходит коммутация содержимого возбужденной строки соответствующего множества массива на ШД. Недостатком такого кэша является невозможность одновременного размещения информации из ячеек, имеющих разные тэги и одинаковое смещение в разрядах k+1, , n ФА. Чтобы исключить этот недостаток, на практике используют несколько множеств (направлений) и соответствующее им число блоков тэгов и схем сравнения.





Б И Л Е Т № 18

1.Адресация в современных процессорах

С развитием процессоров усложнилась адресация внутри процессора в Intel 86 память была разбита на сектора для обращения к сектору введены дополнительные регистры для хранения кода данных и стека. В них хранятся баз. адрес сегментов внутри которых размещались данные или команды.Сегмент имел свои параметры позволяющие контролировать правильное обращение к нему и определять нарушения.Этих указателей было 4:CS-кода,SS-стека,DS,ES-данных.В дальнейшем размер опер. памяти,сегментов увел.,увел. требования к сегментам.В результате инфо о сегментах хранится в специальных дескрипторах 64-разм.,а сами дескрипторы размещ. в спец. теневых регистрах-(CS) (SS) (DS). В последних сериях микропроц. с 486 вся инфо. о сегментах

(ES) (FS) (GS)



2. Классификация ЗУ и их параметры.

Запоминающие устройства (ЗУ) предназначены для записи, хранения и выдачи информации в ЭВМ. Они позволяют сохранять данные, промежуточные вычисления, константы, коды команд.

Существуют ЗУ:

  1. Магнитные

  2. Полупроводниковые

  3. Оптические

  4. Смешанные.

По способам поиска информации различают адресные и ассоциативные ЗУ. В адресных ЗУ каждая ячейка имеет свой номер – адрес, по которому осуществляется обращение к ней. В ассоциативных ЗУ поиск ячейки ведется по некоторым закодированным признакам – запросам, т.е. «по содержанию». Адресные ЗУ для поиска одной искомой ячейки используют дешифраторы. Ассоциативные осуществляют поиск по всему массиву ЗУ схемами сравнения.

По способу доступа к отдельным ячейкам ЗУ различают:

-с последовательным доступом, при котором информация как записывается, так и считывается последовательно (ЗУ на магнитных лентах, перфолентах, линиях задержки, CD-ROM);

-с циклическим доступом, при котором место чтения или записи периодически повторяется (НГМД, НЖМД, магнитные барабаны);

-с произвольным (прямым) доступом, при котором чтение и запись могут осуществляться в любой момент времени в любую ячейку (ПЗУ, ППЗУ, ОЗУ и кэш).

По способу хранения и возможности записи информации различают:

-ПЗУ – постоянные ЗУ с неизменяющейся в процессе всей эксплуатации информацией;

-ППЗУ – полупостоянные ЗУ с возможностью многократного перепрограммирования содержания ячеек;

-ОЗУ – оперативные ЗУ с обменом в режиме записи / считывания по запросу системной шины;

-СОЗУ – сверхоперативные ЗУ – регистровая память на триггерах с высоким быстродействием.

По типу используемых элементов памяти ЗУ классифицируются на полупроводниковые, магнитные и оптические.

По внутренней организации ЗУ бывают:

-2D – в 2 измерениях, когда массив памяти имеет N ячеек и адресных шин. Каждая ячейка возбуждается одной своей адресной шиной, а каждый разряд подключен к своей информационной шине;

-3D – «куб памяти» – память в трех измерениях, в которой имеется по оси Х и Y адресные шины и два дешифратора DCX и DCY, каждый разряд представляет собой однобитный массив памяти, подключенный к своей информационной шине;

-2.5 D – по структуре эта память является промежуточной между 2D и 3D, имеет один DCX, а число DCY равно числу разрядов. Каждый разряд размещается в своем массиве, подключенном к одной информационной шине.

Основными параметрами ЗУ является емкость, быстродействие и стоимость. Емкость ЗУ выражается в битах, байтах, килобайтах (Кб), мегабайтах (Мб), гигабайтах (Гб) и терабайтах (Тб). Быстродействие ЗУ определяется временем считывания данных в цикле чтения tЦЧ и временем передачи в цикле записи tЦЗ. В общем виде tЦЧ, tЦЗ можно вычислить по формулам: tЦЗ = tП + tС + tЗ; tЦЧ = tП + tЧ + tР, где tП – время, затрачиваемое в ЗУ на поиск ячейки;

tС – время стирания предыдущей информации, если она может исказить записываемую;

tЗ – время записи данных в ячейку;

tЧ – время извлечения информации на ШД;

tР – время регенерации данных (подзарядка конденсаторов в DRAM).

Промежуток времени от начала обращения к ЗУ до момента появления нужной информации на ШД называется временем выборки и определяется по формуле: tВ = tП + tЧ.

Стоимость ЗУ (С) чаще всего оценивается приведенной стоимостью (СП), которая определяется из выражения:

Сп = С / V (руб/бит).

Б И Л Е Т № 19

1. Схема вычисления 32-битного адреса.

Для организации вычисления 32-битного адреса и способа относительной адресации используются несколько РОН, сумматор, специальная схема контроля нарушений, причем информация используется также и с теневых сегментных регистров, хранящих дескрипторы. Эти устройства позволяют вычислять адреса, косвенно заданные в команде.

Схема вычисления 32-битного адреса имеет вид:

G – вид гранулярности,

L 1,2,3 – левый сдвиг регистра на 1,2,3 разряда.

Сдвиг используется при индексной адресации операндов внутри массива.

Для того, чтобы вычислить адрес операнда, в первую очередь используется информация, располагаемая в дескрипторе, с которой работает команда. Они имеют поле предела, и в них заносится базовый адрес загружаемого сегмента в ОЗУ. Базовый адрес задается операционной системой при составлении глобальной дескрипторной таблицы. Размер сегмента задается программистом.

Основой для вычисления адреса является база – адрес сегмента, располагаемый в дескрипторе. По отношению к этому базовому адресу вычисляется эффективный адрес ЕА. Эффективный адрес характеризует смещение операнда по отношению к базовому адресу.

Второй тип смещения – смещение массива внутри сегмента. Оно может задаваться специальным регистром, код регистра задается внутри команды, также может задаваться индексным РОН. Причем индексный регистр позволяет выбирать операнды на 2, на 4, на 8 смещенные относительно предыдущих.
2. Структура адресно-ассоциативного КЭШа.

При адресно-ассоциативной адресации старшие разряды физического разряда используются для тэга, а младшие являются адресом ячейки внутри множества адресуемых ячеек.

^ 17 БИЛЕТ (2 ВОПРОС)


Б И Л Е Т № 20

1. Вычисление линейного адреса при относительной адресации.

Основой относительной адресации является сегментация.

Адрес сегмента задается в РОН, при этом не исключена работа с массивами различной размерности, массивов может быть несколько, адрес массива также задается в одном из РОН. В более сложном случае не исключено масштабирование.

В общем виде линейный адрес вычисляется:



В этой формуле ЛА-32разрядный линейный адрес; -базовый адрес сегмента; x-смещение; <SS>-масштабный коэффициент, принимающий значение 0,1,2,3; -базовый адрес массива; D-смещение.

Используя эту формулу, получаются различные способы адресации:

1) x,, D – не заданы.

ЛА= - чисто базовые адресации

2) ЛА=+D – базовая со смещением

3) . Задается , из команды берется смещение D, вычисляется EA (эффективный адрес).

- характеризует удаление операнда от начала сегмента. Она важна, т.к. удаление может быть ошибочно и операнды могут извлекаться из другой области.

Если ЛА<=предел, то операнд находится внутри сегмента, иначе вычисление приостанавливается.

Если полученный ЛА лежит в пределах емкости ОЗУ (ЛА<=Ё(ОЗУ)), то он является и физическим адресом. В этом случае он передается в ША для извлечения данных или команд.

Если условие не выполняется, то операнд лежит вне области ОЗУ, тогда в современных процессорах все линейное пространство делится на страницы и недостающие страницы загружаются в ОЗУ и путем страничных преобразований осуществляется вычисление физического адреса.

2. ОЗУ

К оперативным ЗУ относятся ЗУ с относительно кратковременны хранением часто сменяющейся информации. В процессе работы информация в них периодически заносится и считывается.

Для построения ОЗУ большой емкости используются элементы статической или динамической памяти, которые строятся на простейших элементах транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), инжекционной логики (И2Л), эмиттерносвязной логики (ЭСЛ) и других технологий.

В основе динамических ОЗУ (DRAM) используется заряд межэлектродных конденсаторов Cij емкостью менее 0.1 пФ и током заряда менее 10-10 А. Для записи логической “1” в элемент памяти активизируются информационная шина Dj и адресная шина Аi. При этом униполярный (полевой) транзистор открывается и через него конденсатор Cij заряжается. При отсутствии открывающего напряжения на шине Аi транзистор закрыт, конденсатор Cij заряжен и хранит информацию. При подаче напряжения чтения на шину Аi транзистор VTij открывается и напряжение конденсатора Cij подается на шину Dj, и он разряжается. Ток разряда Cij усиливается и фиксируется в информационном регистре ОЗУ.

Преимуществом динамических ОЗУ является высокая степень интеграции элементов памяти и малая потребляемая мощность. Недостатком их является большое время доступа 50-70 нс по сравнению со статической памятью, где оно равно менее 15 нс.

Статическая оперативная память (SRAM) строится на быстродействующих биполярных транзисторах. В режиме хранения информации между шинами Аx и Аy поддерживается минимальное напряжение (около 0.2 В), сохраняя один из транзисторов открытым (логический “0”), другой закрытым (логическая “1”). На обоих проводах информационной парафазной шины () устанавливается положительное напряжение, которое обеспечивает нулевой ток через эмиттеры Э2. Элемент памяти (ЭП) находится в пассивном режиме хранения информации с наименьшим уровнем потребления энергии.

В режиме чтения информации шины Аx и Аy возбуждаются и на них подаются потенциалы, обеспечивающие быстрое чтение разных токов, поступающих с эмиттеров Э2 на провода в усилитель чтения. В зависимости от величины токов в проводах, после их усиления триггер Т2 (см. рис. 3.5, а) информационного регистра ОЗУ устанавливается в “1” или “0”. При этом состояние ЭП не изменяется и он может быть переведен в режим хранения предыдущего состояния.

Для записи информации в бистабильный ЭП возбуждаются адресные шины Аx и Аy и соответствующий один провод
или под действием управления с усилителя записи. Противоположный возбужденному проводу () транзистор VT1 (VT2) открывается, т.к. через его эмиттер Э2 протекает больший ток под действием большей разности потенциалов . ЭП переходит в устойчивое состояние: VT1 открыт, а VT2 закрыт.

Каждый ЭП хранит один бит информации



Б И Л Е Т № 21

1. Процессор Intel 486.

имеет несколько модификаций:

1) i 486 DX – появился в 1989 году без сопроцессора i 487, который размещался отдельно в последующих модификациях

2) i 486 DX2 сопроцессор (FPU) был интегрирован внутрь кристалла

i 486 DX работает на частоте 40МГц, имеет 1100000 транзисторов, имеет однослойную архитектуру, расширенную систему команд, имеет архитектуру IA-32. Процессор является основой всех процессоров Pentium.

В архитектуре Intel 486:

1) процессор поддерживает систему команд всех предыдущих процессоров EX 86

2) сопроцессор поддерживает все режимы с плавающей запятой, i87, i287, i387

3) внутрь процессора была внедрена буферная память уровня КЭШ L1 8Кб, работающая на частоте процессора

4) был внедрен пакетный режим извлечения данных из ОЗУ. Пакетный режим позволяет ускорить обмен данными.

Для обработки команд внедрен 5-стадийный конвейер, позволяющий подготавливать команды к их непосредственному выполнению на последней стадии.

Основные блоки:

1) АЛУ – целочисленное устройство, содержит АЛУ и 32-разрядный РОН, из них EAX – аккумулятор, EIP – счетчик, ESP – указатель стека.

2) Устройство сегментации – используется для разбиения памяти на сегменты и вычисления адресов внутри сегмента, имеет 16-разрядные указатели.

CS – указатель кода

SS – указатель стека

DS, ES, FS, GS – указатели данных

LDTR – указатель локальной дескрипторной таблицы регистра

TR – указатель сегмента мультипрограммного режима

GDTR, IDTR – глобально-дескрипторная таблица и таблица прерываний соответственно

3) Устройство страничного преобразования – используется в Р - режиме (защищенном), когда программисту предоставляется вся область линейного пространства 4Гб.

CR3, CR2, CR0 – регистры управления

TR7, TR6 – регистры проверки

4) КЭШ, емкость – 8Кб, использующий принцип ассоциативной адресации. Имеет регистры контроля TR3, TR4, TR5.

5) Шинный интерфейс – содержит специальные команды обмена, буферные регистры приема и выдачи данных и программы управления пакетами.

Шина управления формирует управляющий сигнал (УС)

6) Устройство предвыборки команд – имеет 5-стадийный конвейер, где команды устанавливаются в очередь в процессе поступления, и путем сдвига параллельно обрабатываются.

7) Устройство управления – устройство управления микропрограммного типа, содержит ПЗУ команд и регистры отладки DR0–DR7. Все регистры 32-разрядные.

8) FPU (сопроцессор) – выполняет операции с плавающей запятой, имеет регистры стека R0-R7 80-разрядные, также имеет указатель данных DP, указатель команд IP и регистры управления TW, SW, CW.



2. Наращивание разрядности ОЗУ

Емкость ОЗУ определяется типом ИС и их параметрами. ИС изготавливаются обычно в пластмассовых корпусах с выводами по обоим сторонам (DIP корпус) с небольшим числом выводов.

Общая емкость ИС ОЗУ определяется числом ячеек N, их разрядностью R и числом обособленных внутри массивов b элементов по формуле:

V = NRb (бит).

Каждый массив b стробируется (регенерируется) в ИС своим сигналом, используя один и тот же информационный регистр для обмена с ШД.

Для увеличения разрядности ячеек ОЗУ, равной разрядности ШД, ИС объединяют в блоки (банки), собирая их на отдельных миниплатах с ножевым разъемом (SIMM или DIMM) или штырьковым (SIP). Эти платы затем устанавливаются в слоты на материнской плате ЭВМ. На рис. 3.6, а показана схема банка ОЗУ, имеющего 8- разрядную ШД и один разряд для контроля информации на четность. Банк собран на 30 - контактном SIMM - модуле по байтной структуре на 9 ИС ОЗУ емкостью N  8 бит. Емкость банка соответствует ИС, блок-схема которой показана на рис. 3.6, б. Если nR = nC = 10, то

V = NRb = 2020  8  1 бит = 1 Mб.

Для обращения к банку адрес ячейки подается по ША дважды: сначала в первом такте передается <AR (1, 10)> и по сигналу RAS = 0 он запоминается старшими разрядами регистра адреса:

RGA (11, 19) = ША (1,10)  RAS.

Затем во втором такте передается адрес столбца, который стробируется импульсом CAS:

^ RGA (1, 10) = ША (1, 10) CAS.

При отсутствии сигнала записи W = 1 в следующих тактах содержимое 8 бит с информационных выходов D0  D7 передается по ШД в МП. Девятый информационный выход ИС D8 используется для контроля данных на четность и в некоторых банках отсутствует при высокой надежности ИС.


Б И Л Е Т № 22

1.Регистры пользователя

К ним относятся РОН, регистры указатели, указатели 16-ти разр., РОН 32-х разр.



В зависимости от типа команд может быть задействован весь регистр (32), половина регистра (16), внутри этого 16-разрядного регистра могут быть использованы H, L.

РОН:

-EAX/AX/AL-этот регистр исп-ся для операции ввода,вывода,т.е.,в режиме PIO,обмен идет через порты,затем в аккум-р,затем в память ОЗУ.Аккум-р яв-ся фиксир.ячейкой в одноадресных командах,когда один из операндов неявно зада-ся аккум-ом и рез-т операции остается в аккум-ре.Аккум-р исп-ся в командах умножения,деления,в операциях сложения,вычитания.Последний байт L внутри акк-ра исп-ся в двоично-десятич.арифметике для вып-я операции с абсолютн.точностью.

-EBX/BX регистр- исп-ся для хранения баз.адресов,сегментов,в кот-ых нах-ся данные.

-ECX/CX/CL регистр- исп-ся для подсчета циклов и др.операций.

- EDX/DX/DL – регистр данных, хранит данные по умолчанию, адрес порта при операциях ввода/вывода, используется в командах умножения и деления;

- EBP/BP – указатель базы при работе с данными в стековых структурах;

- ESP/SP – указатель (реверсивный счетчик) стека;

- ESI/SI – адресный регистр – индекс источника;

- EDI/DI – адресный регистр – индекс приемника. Вместе с SI используется в цепочечных инструкциях обработки массивов, хранит смещения (индексы) относительно базы (начала массива).

-ESI/SI-индекс источника в цепочечных операциях,когда операнды расп-ся в некотор.цепочки и исп-ся при обработке данных.

2. НЖМД

Накопители на жестких магнитных дисках типа "винчестер" предназначены для долговременного хранения информации в составе компьютера.

Магнитный накопитель из алюминиевого сплава или стеклянных пластин диаметром 3.5 или 2.5 толщиной 0.125 дюйма. Пластины крепятся на оси небольшого шпиндельного бесшумного двигателя (Д). Число пластин ограничено и в настоящее время не превышает 12.

Наиболее часто число пластин равно от двух до четырёх (головок от 4 до 8), а наружные диски иногда имеют только по одной внутренней рабочей поверхности. Обычно диски имеют нижнюю и верхнюю рабочие поверхности. К каждой рабочей поверхности подводятся одна головка чтения/записи (Г1, ..., Гn).

Основными параметрами винчестера являются емкость (Ё), скорость обмена (Vпр) и время доступа к данным (tср). Емкость любого накопителя прямо пропорциональна величине форм - фактора (размера). Скорость обмена характеризуется двумя параметрами: скоростью передачи между НЖМД и ОЗУ и быстродействием передачи между буфером винчестера и поверхностного диска Vд. Скорость передачи между НЖМД и ОЗУ измеряется величиной Vпр (Мб/с) как отношение величины пересылаемого массива к времени, затраченному на его пересылку.

Для передачи данных между винчестером и памятью PC используются два режима:

- режим программного ввода/вывода PIO;

- режим прямого доступа к памяти DMA.

В режиме PIO информации с кэш-буфера жесткого диска сначала считыва­ется центральным процессором и только потом записывается в основную оперативную память. Однако режим PIO используются в однозадачных операционных системах. В многозадачных опера­ционных системах используются режимы прямого доступа к оперативной памяти DMA. Ввод/вывод данных в этом режиме осуществляется в ОЗУ ПК, минуя МП.

Современные контроллеры работают по принципу: для организации непрерывного чтения секторов данные считываются из нескольких секторов и запоминаются в кэш-буфе­ре, откуда впоследствии они могут быть извлечены.

На быстродействие передачи данных Vд между буфером винчестера и поверхностностью диска влияет: скорость вращения пластин Vв; число физических секторов S на дорожке; способ их чередования (интерлив); размер кэш - буфера; тип данных и режим обмена. Если дорожка уже позиционирована, то скорость обмена Vд приблизительно определяется по формуле:

Vд = 0.5  S  512 / (T  I) (Кб/с),

где S - число физических секторов (S = 80 - 160 и зависит от номера дорожки);

Т = 1 / Vв – период вращения (при Vв = 7 200 об/мин T  8 мс);

I – интерлив, количество оборотов диска для чтения всей дорожки.

При учёте времени поиска нужной дорожки tc скорость обмена между кэш-буфером винчестера и поверхностностью диска Vд будет меньше и будет определяться способом заполнения пластин. Пластины могут заполняться последовательно или в режиме заполнения дорожками, когда сначала заполняются все крайние внешние дорожки у всех пластин, затем запись смещается к центру.

Основными недостатками магнитных дисков являются: старение материалов подложки, ограничивающее срок службы до 5 лет; потеря данных от воздействия случайных электромагнитных полей; размагничивание в процессе хранения; чувствительность к ударам и тряске.

Б И Л Е Т № 23

1. Стековая память.

Использование стековой памяти оказалось весьма эффективным при построении компилирующих и интерпретирующих программ:

-программ, использующих многократные вычисления алгебраических функций и нестандартные арифметические операции;

-программ с обработкой операндов с последовательным размещением;

-организации прерываний и мультипрограммных режимов.

Работа стековой памяти осуществляется по правилу: "последним записан – первым считан". Так, вначале записывается в стек число Х1. Затем число Х1 сдвигается вверх при записи числа Х2 в стек. Тем самым любое записываемое число Хi сдвигает массив "вверх" и размещается в нижней ячейке. При чтении считывается содержимое самой "нижней "ячейки, а весь оставшийся массив чисел сдвигается "вниз". Размещая и считывая двоичные коды в указанном порядке, легко организовать поиск последнего записанного кода или организовать последовательную обработку кодов Хn, ..., Х1. Однако микрооперация сдвига массива требует значительных аппаратных затрат. С целью упрощения стековой памяти используют специальный реверсивный счетчик-указатель стека SP. При использовании SP не требуется микрооперация сдвига массива, достаточно перемещения возбуждения "вверх" или "вниз" выходных шин с дешифратора адреса. Так, при записи счетчик декрементируется SP-1 и число через шину данных записывается "вверх" (в сторону младших номеров шин DCA), при чтении число сначала считывается, затем устанавливается адрес следующего операнда (SP+1) для возможного считывания.

При записи (считывании) двухбайтных операндов в восьмиразрядную память SP последовательно инкрементируется (декрементируется) дважды SP+2 (SP-2). При этом запись (считывание) осуществляется побайтно в две соседние ячейки: в М(SP), М(SP+1) – при считывании, в М(SP-1), М(SP-2) – при записи. Содержимое ячеек М(SP) и М(SP+1) определяет информацию в вершине стека (SГ), которая загружается в РС или РОН при чтении стековой памяти.


2. Оптические накопители

Массово компакт-диск постоянной памяти СD-RОМ выпускается с 1988 г. как накопитель информации емкостью 650 Мб. На данный момент существует несколько стандартов CD-ROM – это AAD, DDD, ADD. "A" обозначает аналоговую (Analog) форму, "D" – цифровую (Digital).

Компакт - диски CD-ROM изготавливаются толщиной 1.2 мм с внешним диаметром 12 см, с внутренним отверстием 15 мм из полимерного материала, который покрыт с нижней стороны пленкой из сплава алюминия. Эта пленка является носителем информации, которая после записи защищается дополнительным слоем лака.

Изготовление дисков происходит в несколько стадий, включающих:

- запись выжиганием лазерным лучом штрихов ("засечка", пит) в течение более 1.5 часов на мастер-диск;

- получение с мастер-диска копий матриц из твердого металла;

- изготовление копии рабочих дисков путем оттиска (штамповки) матрицами.

В результате оттиска на поверхности диска остается спиральная дорожка шириной 0.6 мкм с расстоянием между витками 1.6 мкм с углублениями в виде штриха 0.12 мкм с ТРI = 16 000. Дорожка начинается вблизи центрального отверстия и оканчивается в 5 мм от внешнего края. Длина спирали достигает 5 км.

В каждом блоке записано 2 352 байта. Из них 2 048 полезных и 288 контрольных, которые используются для восстановления данных ("провалов" из-за царапин, сора) длиной до 1 000 бит, 16 для синхронизации. Контрольные биты позволяют избежать ошибок с вероятностью 10-25. Двигатель положения (D2) предназначен для перемещения подвижной каретки (ПК) с зеркалом и фокусирующей линзой к нужному витку спиральной дорожки по командам встроенного микропроцессора.

Полупроводниковый лазер (ППЛ) излучает инфракрасный луч с длиной волны в 4 раза превышающей глубину штриха. Этот луч проходит через разделительную призму (РП), отражаясь от зеркала (3). Затем через фокусирующую линзу (ФЛ1) он точно направляется на дорожку и отражается от нее с разной интенсивностью в зависимости от штриха или плато. Поскольку диаметр светового пятна, формируемого на дорожке лазерным лучом, больше, чем размер штриха, при одновременном отражении луча от дна штриха и основной поверхности между
отраженными волнами возникает гасящая интерференция, интенсивность отраженного луча уменьшается. При отсутствии штриха световое пятно отражается одинаково, интерференция не происходит, интенсивность отраженного луча сохраняется. Отраженный от дорожки луч воспринимается фокусирующей линзой (ФЛ1) и через РП и фокусирующую линзу (ФЛ2) воспринимается фотодатчиком (ФД), который преобразует оптические сигналы в электрические. Электрический сигнал, снимаемый с ФД при просмотре штриха в CD, принимается за логическую единицу. Электрические сигналы передаются затем в звуковую плату или в ОЗУ. При передаче в звуковую плату (карту) цифровые последовательности преобразуются в аналоговые сигналы, усиливаются и могут быть прослушаны через наушники или динамики.

Если сигналы с диска представляют собой массивы цифровых данных для компьютера, то они преобразуются в параллельный двоичный код встроенным микропроцессором, который затем может их передать в сегменты ОЗУ ЭВМ. В отличие от звуковых записей, передаваемых в звуковую плату синхронно, цифровые данные с CD могут быть считаны в ОЗУ с увеличенной 4, 6, 8, 10 раз скоростью.

Кроме CD-ROM все более широкое применение находят стандарты CD-R (Recordable - записываемый) и CD-RW (ReWritable - перезаписываемый). Для однократной записи CD-R используются так называемые "болванки", представляющие собой обычный компакт-диск, в котором отражающий слой выполнен преимущественно из золотой или серебряной пленки. Между ним и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала (красителя), темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные "засечкам".




Перезаписываемые диски CD-RW имеют семислойную структуру, отличающуюся от дисков CD-R, которые содержат пять слоев. В CD-RW используется промежуточный слой из металлопластика, изменяющий под воздействием луча свое фазовое состояние с аморфного на кристаллическое и обратно. В результате чего меняется прозрачность слоя. Фиксация изменений состояния происходит благодаря тому, что материал регистрирующего слоя при нагреве свыше критической температуры переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания, а при нагреве до температуры значительно ниже критической восстанавливает кристаллическое состояние. Такие диски выдерживают от тысяч до десятков тысяч циклов перезаписи. Однако их отражающая способность существенно ниже однократных CD, что затрудняет их считывание в обычных приводах. Для чтения CD-RW необходим привод с автоматической регулировкой усиления фотоприемника (Auto Gain Control), хотя некоторые обычные приводы CD-ROM и бытовые проигрыватели способны читать их наравне с обычными дисками. Способность привода читать CD-RW носит название Multiread.

Перезаписываемый диск может иметь такую же структуру и файловую систему, что и CD-R, либо на нем может быть организована специальная файловая система UDF, позволяющая динамически создавать и уничтожать отдельные файлы на диске.



Стандарт для DVD был разработан в 1995 г. совместно несколькими компаниями (Hitachi, JVC, Philips и др.). На DVD-диски можно записывать не только видео, но и аудио и любые другие данные, поэтому он чаще применятся как цифровой универсальный диск (Versatile). Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков – разница в объёмах информации. Ёмкость DVD увеличена несколькими способами:

- во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи;

- во-вторых, стандартом предусмотрены двухслойные диски, для которых на одной стороне записываются данные в два слоя. При этом один слой полупрозрачный, что позволяет осуществлять чтение "сквозь" первый слой.

С повышением плотности записи и уменьшением длины волны считывающего лазера изменилось требование к толщине защитного пластмассового слоя, для DVD-дисков он составляет всего 0.6 мм в отличие от 1,2 мм, используемых в CD-дисках. Однако что бы сохранить привычные размеры диска и избежать излишней хрупкости DVD-дисков, они заливаются пластиком с двух сторон, чтобы итоговая толщина диска составила те же 1,2 мм. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков и таким образом удваивать их ёмкость. Основные виды DVD дисков следующие [18]:

- DVD-5 (4.7 Гб) с записью данных одним слоем на одной стороне;

- DVD-9 (8.5 Гб) с записью данных в два слоя на одной стороне;

- DVD-10 (9.4 Гб) с записью данных на двух сторонах по одному слою;

- DVD-14 (13.24 Гб) с записью данных в два слоя на одной стороне, один слой на другой;

- DVD-18 (17 Гб) с записью данных на двух сторонах по два слоя.

Для DVD-дисков, также как и для CD дисков, существуют форматы перезаписи – это DVD-RAM и DVD+RW емкостью до 2,6 Гб и до 3 Гб соответственно, но оба этих формата несовместимы между собой. Принцип перезаписи у них такой же, как и у CD технологий, но запись ведется по слоям и плотность на диске более высокая.

В настоящее время для CD и DVD накопителей применяется несколько интерфейсов, это EIDE, ATAPI, SCSI, а также USB.

В накопителях нового поколения, так называемых флюоресцентных дисках (FM-диски), используется принцип "фотохромизма". Это явление проявляется в органическом материале, содержащем частицы фотохрома, которые под воздействием лазерного луча определенной длины волны испускают флюоресцентное свечение. Изначально фотохром не обладает флуоресцентными свойствами. Запись осуществляется под воздействием лазера большой мощности на участки, где инициируется фотохимическая реакция, в результате которой и начинают проявляться флюоресцентные свойства. При считывании частицы фотохрома в участках, облученных лазером, опять возбуждаются посредством лазера меньшей мощности и начинает флюоресцировать. Это свечение улавливается фотоприемником и принимается как значение "1". Особенность FM-диска отражается на характеристике накопителя:

- многослойность, прозрачность и однородность;

- низкие потери сигнала при прохождении через несколько слоев;

- флуоресцентное свечение элементов "прозрачно" для всех слоёв диска;

- меньшая чувствительность, чем у CD/DVD, к различным недостаткам устройств считывания;

- флуоресцентное свечение с любого слоя не когерентно, исключается интерференция, которая присутствует в технологиях CD/DVD;

- флуоресцентная технология совместима с CD и DVD форматами распределения данных на каждом слое.


Б И Л Е Т № 24

1. Команды прерывания

RSTi*8 повторный пуск (рестарт) осуществляет прерывание выполнения основной программы, адрес команды основной программы передается в стековую память аналогично командам CALL aa. Счетчик команд загружается фиксированным адресом ячейки ППЗУ. Так, команда RST7*8 загружает РС адресом 7*8=56(10)=0038(16).

M(SP-1) PCH SP=SP-1

M(SP-1) PCL PC=8*i(10)
frame15В этих ячейках можно записать любые подпроги прерывания, при этом не исключено, что вычислит. процесс м/б приостановлен.Поэтому,команда RST обслуживает эксплуатацию нового микропроцессора.

Стек можно загрузить не только адресом,но и данными в т.ч. перезагрузить содержимое РОН.Это важно в мультипрогммном режиме,когда прерывается одна прога,осущ-ся переход к др.проге,затем к третьей и в любом порядке возврат к первичной проге.В рез-те,требуется постоянно перегружать содержимое процессора.

Для перезагрузки регистров исп-ся:

PUSH RP помещает содержимое регистровой пары RP в стек. В ячейку М(SP-1) помещает значение старшего регистра, в М(SP-2) – значение младшего регистра пары, указатель стека дважды декрементируется SP=SP-2. Разновидностью этой команды является команда занесения в стек слова состояния процессора PUSH PSW, которая помещает в М(SP-1) содержимое А, а в ячейку М(SP-2) содержимое F, причем разрядам ячейки М(SP-2) присваиваются b0СУ, b2P, b4АС, b6Z, b7S.

код С5,однобайтная

Команда выполняется за несколько тактов,напр.

8210 PUSH В SP=8400

B=DA

C=22

M(83FF)=B=DA

M(83FF)=B=DA

PC=8211

POP RP извлекает из стека в регистровую пару RP содержимое двух ячеек памяти, в младший регистр загружаются данные из М(SP), в старший – из М(SP+1). К указателю стека прибавляется 2. Разновидностью этой команды является POP PSW, которая из ячейки М(SP) загружает регистр F по следующему правилу: флагу СУb0, Pb2, ACb4, Zb6, Sb7, AM(SP+1).

RP(M(SP+1),M(SP))

SP=SP+2

2. Банк ОЗУ.

ОЗУ на системной плате организуется в так называемые “Банки памяти”, банк памяти это минимальная ячейка которую “видит” система. То есть если банк памяти не заполнен или заполнен не до конца обращений к нему не будет. При заполнении следует учитывать, то отсчёт банков ОЗУ начинается с нулевого банка.

1   2   3



Скачать файл (690.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru