IT 3 Sem.

Muntrill

System mikroprocesorowy
Pojęcie systemu mikroprocesorowego

Przetwarzanie informacji odbywa się przy użyciu systemu mikroprocesorowego.
Najważniejszą częścią takiego systemu jest
układ przetwarzający informacje, czyli
procesor. Procesor przetwarza informacje
wykonując na niej elementarne operacje zwane
instrukcjami (rozkazami). Ciąg takich
instrukcji realizujący konkretne zadanie
przetwarzania informacji nazywamy
programem. Dlatego też do systemu mikroprocesorowego oprócz danych należy
także dostarczyć także program lub zestaw programów, czyli oprogramowanie (software).
Procesor jest układem scalonym, którego działanie polega na wykonywaniu instrukcji
programów, czyli jego rolę można porównać do mózgu człowieka. Procesor nadzoruje
i synchronizuj e pracę wszystkich urządzeń w komputerze.
Poszczególne rodzaje procesorów różnią się od siebie poprzez inną architekturę (CISC lub
RISC), liczbę bitów przetwarzanych w jednym cyklu (mówimy np. o procesorze 16-, 32-, 64-
bitowym), czy też poprzez częstotliwość taktowania podawaną w MHz.
Pojęcie procesora jest często utożsamiane z pojęciem CPU (Central Processing Unit - główna
jednostka przetwarzania danych). W przypadku komputera jednoprocesorowego CPU oraz
procesor oznaczają dokładnie to samo i częściej używa się właśnie tego drugiego terminu. Kiedy
jednak na płycie głównej znajduje się więcej procesorów, to słowo CPU nabiera szerszego
znaczenia - jest zbiorczym określeniem wszystkich procesorów (nie należy więc używać
sformułowania typu „ten komputer posiada 2 CPU").
W celu stworzenia efektywnie pracującego systemu mikroprocesorowego procesor musi
współpracować z dodatkowymi układami, takimi jak pamięć oraz układy wejścia/wyjścia.

Znaczenie poszczególnych układów:
• CPU - przetwarzanie informacji oraz sterowanie pracą pozostałych układów systemu. W skład CPU wchodzą: mikroprocesor, zegar, koprocesor arytmetyczny oraz opcjonalnie sterownik magistral.
- mikroprocesor przetwarza informacje i steruje pracą reszty układów,

- zegar systemowy wytwarza tzw. przebiegi czasowe niezbędne do pracy
mikroprocesora i całego systemu,
- sterownik magistral pośredniczy w sterowaniu magistralami, wytwarzając na
podstawie informacji z mikroprocesora sygnały sterujące pracą pamięci i układów
wejścia/wyjścia,
- koprocesor arytmetyczny służy do wykonywania numerycznych obliczeń
zmiennoprzecinkowych.

• Pamięć - przechowywanie programów (bloków instrukcji) w miejscu, skąd
mikroprocesor może je szybko, bez zbędnego oczekiwania, odczytywać. W bloku
pamięci systemu stosuje się pamięci RAM (pamięć operacyjna) oraz ROM (np. BIOS).
• Układy wejścia/wyjścia I/O- pośredniczenie w wymianie informacji pomiędzy
mikroprocesorem i pamięcią systemu a urządzeniami zewnętrznymi w stosunku do
systemu - drukarka, monitor, stacja dysków.
• Magistrala danych DB - przesyłanie danych, wyników oraz kodów instrukcji. Jest to
magistrala dwukierunkowa, tzn. informacje zarówno wypływają do mikroprocesora, jak i
są przez niego wysyłane do innych układów.
• Magistrala adresowa AB - przesyłanie adresów komórek pamięci lub układów
wejścia/wyjścia, z którymi chce się komunikować mikroprocesor. Jest to magistrala
jednokierunkowa, tzn. adresy są generowane przez mikroprocesor i są kierowane do
pamięci bądź układów wejścia/wyjścia.
• Magistrala sterująca CB - sterowanie pracą układów współpracujących
z mikroprocesorem oraz sygnalizowanie pewnych określonych stanów tych układów.
Budowa mikroprocesora
Podstawowa budowa procesora sprowadza się do jednostki wykonawczej EU (Execution Unit), która przetwarza informacje wykonując wszelkie operacje arytmetyczne i logiczne oraz jednostki sterującej CU, która określa rodzaj wykonywanych operacji. W skład jednostki wykonawczej wchodzą: jednostka arytmetyczno-logiczna ALU oraz zestaw

współpracujących z nią rejestrów. Informacją wejściową części wykonawczej są dane, zaś wyjściową wyniki (liczby, tekst, sygnały sterujące pracą urządzeń, itp.). W skład jednostki sterującej CU wchodzą: rejestr rozkazów IR, dekoder rozkazów i układ sterowania. W rejestrze rozkazów przechowywany jest kod aktualnie wykonywanego rozkazu. Kody rozkazów pobierane są do rejestru rozkazów z pamięci. Ciąg rozkazów tworzy program wykonywany przez system. Po pobraniu z pamięci kod rozkazu jest dekodowany w dekoderze rozkazów, czyli jest określane, jakiego rozkazu kod znajduje się w dekoderze rozkazów. Na tej podstawie układ sterowania wytwarza odpowiedni sygnał sterujący
Architektura procesora
CISC (Complex Instruction Set Computing - obliczenia z rozbudowanym zestawem instrukcji)
Według architektury CISC były tworzone już pierwsze procesory, które wyposażano w pełny zestaw instrukcji mający im zapewnić wykonanie każdego polecenia użytkownika (konkretnie programu). Z czasem okazało się jednak, że w 80 procentach wypadków było wykorzystywanych tylko 20 procent dostępnych instrukcji, a pozostałe tylko sporadycznie. Zaowocowało to bardziej zaawansowaną architekturą o nazwie RISC. Procesory montowane w pecetach, np. procesor Pentium, bazują na architekturze typu CISC.
RISC (Reduced Instruction Set Computing - obliczenia ze zredukowanym zestawem instrukcji)
Rodzaj architektury procesora, według której produkowane są najnowocześniejsze i najbardziej wydajne procesory, takie jak Alpha czy PowerPC. Architektura RISC charakteryzuje się przede wszystkim: nieliczną listą rozkazów (zawierającą tylko proste rozkazy wykonywane typowo w czasie jednego cyklu maszynowego), wyłącznie prostymi trybami adresowania (zwykle tylko adresowanie natychmiastowe, adresowanie bezpośrednie, adresowanie za pomocą rejestrów), dużą liczbą rejestrów uniwersalnych, wykonywaniem operacji arytmetycznych i logicznych wyłącznie na argumentach umieszczonych w rejestrach uniwersalnych, wykorzystaniem mechanizmów przyspieszających pracę procesora (praca potokowa, pamięć podręczna).
Słowniczek
MIPS (Million Instructions Per Second - milion instrukcji na sekundę)
Coraz rzadziej używany współczynnik mierzący moc obliczeniową procesorów. Określa on, ile
milionów instrukcji może przetworzyć dany procesor w ciągu sekundy. Różne instrukcje
wymagają różnego zaangażowania się w nie procesora, a oprócz tego rzeczywista szybkość
komputera zależy j eszcze od innych czynników - takich jak szybkość dysków twardych, pamięci
RAM, magistrali danych, itp.
FLOPS (Floating Point Operations Per Second - operacje zmiennopozycyjne na sekundę)
Jednostka wydajności obliczeniowej procesorów. Jeden FLOPS to jedna operacja
zmiennopozycyjna wykonana w ciągu jednej sekundy. Moc obliczeniową współczesnych
procesorów mierzy się w gigaflopsach (GFLOP).
częstotliwość taktowania
Jest to rytm pracy procesora w komputerze. Funkcję wyznaczającego ją metronomu pełni
kryształ krzemowy, który podaje procesorowi tempo działania (liczba cykli obliczeniowych na
sekundę). Pierwsze pecety IBM XT miały procesory działające z częstotliwością taktowania 4,77
MHz. Obecnie produkuje się procesory w zakresie do 4 GHz. Zwiększanie częstotliwości
taktowania procesorów to nie jedyny sposób na wzrost ich szybkości działania. Ważna jest także
architektura, liczba przetwarzanych bitów w jednym cyklu, itd.
częstotliwość
Parametr określający, jak często w ciągu sekundy powtarza się jakieś cykliczne zjawisko, np.
ruch wahadła. Wartość częstotliwości jest podawana w hercach (oznaczane Hz), gdzie 1 Hz to
jedno drgnienie (wychylenie od stanu początkowego i powrót do niego) na sekundę.
herc
Jednostka miary częstotliwości opisująca liczbę drgań sygnału na sekundę. Sygnał 100 herców
(Hz) drga więc 100 razy na sekundę. W kilohercach (kHz) mierzy się np. częstotliwość
próbkowania dźwięku, a w megahercach (MHz) częstotliwość taktowania procesora. Jednostka
herc pochodzi od nazwiska niemieckiego fizyka Heinricha Hertza, który zajmował się min.
badaniem fal.

Wojtek

[link widoczny dla zalogowanych]

Muntrill

Dzięki ci o wielki bracie Wojtasie ]:-> Twisted Evil

Hellbilly

ORGANIZACJA PAMIĘCI W KOMPUTERZE

1. Podział pamięci na RAM i ROM
2. Funkcja i zadania BIOS’u
3. Pamięć operacyjna a pamięć podręczna Cache
4. Układy wejścia/wyjścia
- operacje typu PIO
- operacje typu DMA
5. Przestrzeń adresowa komputerów
- adresowanie fizyczne pamięci
- mapa obszaru pamięci komputera
- mapa przestrzeni adresowej we/wy komputerów

- pamięć systemowa (konwencjonalna) – przeznaczona dla programów i danych, o wielkości 640KB tzw. pamięć dolna
- pamięć górna [o wielkości 384KB –zarezerwowana dla systemu (BIOS, pamięć obrazu)]

640KB - pamięci systemowa RAM
128KB – pamięć obrazu Video-RAM
128KB – obszar zarezerwowany dla pamięci ROM
Umieszczonych na kartach rozszerzeń
64KB – do zar. Dla pamięci ROM
Na płycie głównej
64KB - do zarezerw dla pamięci ROM – BIOS umieszczonyh na płycie głównej

Powyżej 1MB pamięć systemowa dostępna w trybie virtualnym

Kontroler 1 DMA
Kontroler 1 przerwań
Zegar programowalny
Kontroler klawiatury
Zegar czasu rzeczywistego
Rejestr stron DMA
Kontroler 2 przerwań
Kontroler 2 DMA
Zerowanie pamięci koprocesora
Zerowanie samego koprocesora
Koprocesor
Kontroler dysków twardych
Kontroler gier
Port równoległy nr2(CENTRONICS)
Port szeregowy nr2 (RS232c)
Port równoległy nr1 (CENTRONICS)
SDLC
Kontroler monitora monochromatycznego
Kontroler monitora kolorowego
Kontroler dysków elastycznych
Port szeregowy nr 1 (RS232c)

Wojtek · Wysłany: Czw 11:32, 01 Mar 2007 Temat postu: Magistrala ISA.

[link widoczny dla zalogowanych]

1. Charakterystyka magistrali ISA

- lata powstania magistrali ISA:
w 1981 została wprowadzona jako postac 8 bitowa,
a w roku 1984, jako rozszerzenie architektury IBM PC/XT do postaci 16 bitowej.

- dla jakich urządzeń:
rózne rodzaje takie jak - karta muzycz

- budiwa , przepustowość (prędkość przepływu danych), częstotliwość zegara,
- schemat magistrali,

2. linie adresowe, szyny danych, szyny adresowe.

SD, SA, LA, MEMW, MEMR, SMEMW, SMEMR, IOW, IOR, MASTER, CLK, RESET, AEN.

Wojtek · Wysłany: Czw 11:25, 15 Mar 2007 Temat postu:

Magistrala AGP

1. Informacje podstawowe
- rok powstania,
- kto wymyślił AGP,
- pierwsza dedykowana magistrala,

2. Parametry
- ilość bitów,
- częstotliwość taktowania,
- przepustowość,

AGP 1x, używa kanału 32-bitowego działającego z taktowaniem 66 MHz, co daje maksymalny transfer 266 MB/s równy dwukrotnemu transferowi 133 MB/s dostępnemu w magistrali PCI działającej przy taktowaniu 33 MHz/32-bit; napięcie sygnału 3.3 V.
AGP 2x, używa kanału 32-bitowego przy taktowaniu 66 MHz z podwójną przepływnością, prowadzącą do efektywnego transferu 533 MB/s; napięcie sygnału 3.3 V.
AGP 4x, używa kanału 32-bitowego przy taktowaniu 66 MHz z poczwórną przepływnością, co prowadzi do efektywnego transferu maksymalnego 1066 MB/s (1 GB/s); napięcie sygnału 1.5 V.
AGP 8x, używa kanału 32-bitowego przy taktowaniu 66 MHz z ośmiokrotną przepływnością, co prowadzi do efektywnego transferu maksymalnego 2133 MB/s (2 GB/s); napięcie sygnału 1.5 V.

3. Technika DIME (Direct Memory Execute)

DIME (Direct Memory Execute) - czyli możliwość szybkiego pobierania tekstur z pamięci operacyjnej, bez ich uprzedniego umieszczania w pamięci karty graficznej

4. Parametry poszczególnych magistral AGP

1x, 2x, 4x, 8x