Konspektas kompiuterių architektūros egzaminui

Ištrauka

Konspektas kompiuterių architektūros egzaminui

I DALIS. PROCESORIAI
1. Fon Neimano ir Harvardo architektūros. Procesoriaus struktūra.
Fon Neimano: :ia priimta, kad visi informacijos mainai tarp kompiuterio įtaisų vykdomi per
vienintelę magistralę. Komandų ir duomenų procesorius įprasta apjungti į vieną įtaisą - centrinį
procesorių (CPU). Atmintis (ROM + RAM).


Neumano architektūrą sudaro tokie įtaisai:
1) CPU apjungiantis operacinę ir valdymo įtaisus; CPU interpretuoja ir vykdo programos
komandas;
2) atmintis, kurioje saugomi visi duomenys ir programos (RAM + ROM);
3) įvesties ir išvesties įtaisas - užtikrina kompiuterio ryšį su aplinka;
4) magistralė, kuri užtikrina informacijos mainus tarp visų kompiuterio įtaisų.

Fon Neimano principai:
Dvejetainio kodavimo principas
Programinio valdymo principas
Vienalytės atminties principas
Informacijos adresavimo principas

Harvardo: :ia duomenys ir programos saugomi atskiruose atminties įtaisuose: ROM ir RAM

Kiek ankščiau Harvardo architektūros principai buvo naudojami mikrovaldikliuose, kurių
programos saugomos pastoviosios atminties (ROM) įtaisuose, o duomenys – laisvo išrinkimo
atminties (RAM) įtaisuose.
Dabartiniu metu Harvardo architektūros principai panaudojami ir procesoriuose, turinčiuose
spartinančiąją atmintį : L1 lygmens spartinančioji atmintis yra atskira komandoms ir duomenims;
kai procesorius išrenka komandas ar duomenis iš jos, jis dirba kaip Harvardo architektūros mašina,
o kitais atvejais – kaip fon Neimano mašina.

Procesoriaus struktūra.
Dabar komandų ir duomenų procesorius įprasta apjungti į vieną įtaisą – centrinį procesorių
(CPU). Įprasta vadinti taip: komandų procesorius - valdymo įtaisas, duomenų procesorius -
operacinis įtaisas.



• valdymo įtaisas išrenka iš atminties komandą, ją analizuoja ir valdo operacinio įtaiso darbą
(jame vykdomas operacijas, kreipinius į atmintį duomenims išrinkti ar rezultatui įrašyti); •
operacinis įtaisas vykdo operaciją, kurią nurodo komanda;

Šie du įtaisai dirba kartu: valdymo įtaisas pagal operacijos kodą formuoja signalus, valdančius
operacinio įtaiso darbą; pastarasis perduoda į valdymo įtaisą signalus, informuojančius apie
operacijos eigą, nuo kurių gali priklausyti paskesnių valdymo įtaiso signalų formavimas.

2. Kompiuterių struktūrų raida
I karta
Procesorius – kartu ir centrinis valdymo įtaisas: jis ne tik interpretuoja programą ir vykdo
komandas, bet ir valdo pradinių duomenų įvedimą bei rezultatų išvedimą. Procesorius daro viską, yra
tiesiogiai sujungtas su viskuo.

Vidinė atmintis , reikalinga
apdorojamiems duomenis laikyti
( trigeriai, registrai, stekai ir pan.)
Operacijas vykdančios
schemos
Veikia mikrokomandų
principu.

II karta
:ia visi sistemos elementai sujungti tarpusavyje bendra magistrale.
Lengva prijungti papildomus modulius, tačiau bendra magistralė – siaura sistemos vieta, ribojanti
sistemos našumą.

III karta
Čia informacijos apdorojimo procesas atskirtas nuo jos įvedimo ir išvedimo. Duomenų įvedimą
bei rezultatų išvedimą (taip pat ir mainus su išorine atmintimi) valdo specialūs įtaisai, vadinami
kanalais arba įvesties ir išvesties procesoriais.
Procesorius interpretuoja programą ir vykdo komandas bei valdo kanalų darbą.

3. Komandų sistema. Pagrindiniai komandų sistemų tipai
Skaičiavimams reikalingą operacijų rinkinį kompiuteryje realizuoja komandų
sistema, kurioje vieną operaciją gali atitikti ir kelios komandos, besiskiriančios operandų tipais,
adresacijos būdais ir pan. Komandų sistemos apima tokias komandų grupes:
• Aritmetinės ir loginės (sveikųjų skaičių: +, –, *, /; loginės: =R, ARBA),
• Duomenų persiuntimo (registrų įkrovimas, įrašymas į atmintį),
• Valdymo (perėjimai, procedūrų iškvietimas ir grįžimas, ciklai)
• Slankaus kablelio (slankaus kablelio skaičių: +, –, *, / )
• Dešimtainės (dešimtainių skaičių: +, –, *, / )
• Eilučių apdorojimo (eilučių persiuntimas,...