Лекция №13 (27. 10. 06) Рис. 1




Скачать 55.64 Kb.
НазваниеЛекция №13 (27. 10. 06) Рис. 1
Дата публикации22.07.2013
Размер55.64 Kb.
ТипЛекция
odtdocs.ru > Информатика > Лекция
Лекция №13 (27.10.06)

РИС.1.

CSEG – сегмент памяти команд,

DSEG – сегмент памяти данных,

IOSEG – сегмент ввода\вывода,

RSEG – сегмент регистра общего назначения.

Достоинства и недостатки: основным достоинством является наличие единой магистрали (единого коммутационного тракта), данный коммутационный тракт позволяет подключать различные элементы ВС с различным их функциональным назначением, но строго определенным протоколом обмена и обеспечением электрических статических и динамических параметров данного модуля. Основным недостатком является наличие единого коммутационно тракта, потому, что этот коммутационный тракт определяет все динамические и статические характеристики вычислительной системы и без его изменения невозможно представить, каким образом повысить производительность. Единая магистраль позволяет иметь только одно активное устройство. Для снижения влияния физических параметров магистрали на производительность ВС используется:

  1. физическое увеличение ширины шины (8 разрядов, 16, 32, 64 и т.д.), это позволяет за одно обращение к магистрали передать большее количество информации,

  2. использование кэш-памяти, так как кэш-память расположена между процессором и магистралью и, в большинстве случаев, при обращении процессора к памяти не происходит занятия магистрали, то это позволяет иметь несколько активных устройств на магистрали,

  3. разделение магистрали (отдельная шина адреса, шина данных, шина памяти, шина ВУ и т.д.),

  4. конвейерный механизм (подразумевает чтение команд и помещение их в определенный конвейер. Далее последовательная выборка этих команд и выполнение их, пока все команды с конвейера не будут выполнены, не происходит обращение к магистрали.

^ Командный цикл микросистем

РИС.2.

Внутри микросистемы, или в связанной с ней внешней среды, могут возникать разнообразные события, требующие немедленной реакции на свое появление. Процесс обслуживания данного события называется прерыванием программы. Каждое прерывание программы сопровождается генерацией сигнала, который называется радиальным запросом на прерывания. А вызываемые им программы называются программами обслуживания прерывания. Центральный процессор, как правило, получает общий запрос на прерывание. Данный запрос свидетельствует о поступившем одном или нескольких запросов на прерывание. В этом случае в начале цикла обработки вектора прерывания имеется цикл ввода номера запроса на прерывание. В современных вычислительных машинах существуют маскируемые и немаскируемые прерывания. Маскируемые прерывания – это прерывания, которые могут быть запрещены программно. К немаскируемым прерываниям, как правило, относятся: прерывания от источников питания, от таймера и тому подобное.

^ Типовые структуры микросистем

1. Радиальные.

РИС.3. (ПА – периферийный адаптер)

Данная структура характерна тем, что она строится из заранее определенных периферийных устройств: ОЗУ, ПЗУ, ПА. Данную структуру иногда называют структурой закрытого типа, так как любое изменение в составе данной структуры может привести к неработоспособности системы.

2. Магистрально-каскадные.

РИС.4.

В данной структуре контроллер шины разделяет адресное пространство и позволяет подключить в ВС дополнительные ВУ. Выход из строя дополнительного ВУ не приводит к неработоспособности всей ВС.

3. Магистрально-радиальные.

РИС.5.

К.В.В – контроллер ввода\вывода. В данной структуре К.В.В. предназначен для преобразования одного вида информации в другой, например, из магнитного поля на магнитном диске в параллельное слово, удобное для обработки процессорным элементом.

Все вышеуказанные структуры используются в современных ВС. В каждый момент времени на магистрале допускается наличие только одного активного устройства. В простейших системах в качестве активного устройства используется процессор, который и организует все управление магистралью. В более сложных системах со многими активными модулями магистраль распределяется между ними, в соответствии с приоритетными соглашениями. Эта задача в современных ВС возлагается на арбитр магистрали.

Арбитр магистрали

РИС.6. (фото 144-4433)

РИС.7. (фото 144-4434)

Кружочек – активное устройство.
Лекция №14 (27.10.06)

Активные устройства независимо друг от друга генерируют сигналы запроса на захват магистрали, сигнал BRi. Арбитр в момент времени t1 формирует сигнал BGi, который распространяется по линии ВУ, одно из которых сформировало сигнал запроса магистрали. В момент времени t2 ВУ, поглотившее сигнал BGi, формирует сигнал «сброс арбитра». Данный сигнал является признаком для арбитра, что необходимо прекратить поиски других активных ВУ до того времени, пока не будет предоставлена магистраль активному ВУ, поглотившему BGi. В момент времени t3 ВУ, занимавшее магистраль, освобождает ее, и магистраль занимает наше активное ВУ. Завершив обмен информации с ВУ в момент времени t5 активное ВУ освобождает магистраль. Основные требования к активному ВУ: 1). активное ВУ, захватившее магистраль, должно сформировать полную совокупность управляющих сигналов, необходимую для магистрали, это касается и тех устройств, которые не участвуют в обмене, 2) все сигналы, формируемые активным ВУ должны укладываться в собственную занятость. Основным недостатком организации вычислительной системы с арбитром является наличие эффекта «оттеснения». Эффект оттеснения может возникнуть в том случае, если к арбитру магистрали подключено большое количество активных ВУ. Самому удаленному ВУ, имеющему самый низкий приоритет, просто может не достаться возможности выйти на магистраль. Для снижения влияния эффекта оттеснения используется арбитр с перепрограммируемой структурой или вероятностные арбитры. Арбитры с перепрограммируемой структурой позволяют, в зависимости от выполняемой программы, в случае необходимости изменять уровни приоритета, обеспечивая тем самым возможность доступа всем ВУ. Вероятностный арбитр: по истечению определенного промежутка времени происходит изменение уровней приоритетов ВУ, это позволяет на какой-то, относительно короткий промежуток времени, практически любому ВУ получить высокий уровень приоритета.

^ Структура магистрали

На физическом уровне активное устройство взаимодействует с пассивными через набор шин, который называется внутрисистемной магистралью.

  1. Шина данных (BD),

  2. Шина адреса (AB),

  3. Шина управления (CB).

Такая организация называется трехшинной.

РИС.8. (фото 144-4436)

В некоторых системах для сокращения количества шин используется совмещенная шина адрес данных.

HBCHBCHBCРИС.9.(фото 144-4437, 144-4439)

Варианты организации ВС с двухшинной организацией магистрали.

РИС.10. (фото 144-4440, 144-4442 \ 144-4441)

Вариант первый: позволяет разделить шины сразу после выхода из процессора и по всей остальной ВС провести трехшинную организацию магистрали. Вариант второй подразумевает двухшинную организацию магистрали, а разделение шин обеспечивается уже в элементах ВС.

^ Циклы обращения к магистрали

За один цикл обращения к магистрали принят цикл обмена между центральным процессором и памятью. За один цикл обращения к магистрали передается 1 байт, слово или удвоенное слово.

Типовые циклы

  1. Чтение памяти,

  2. Запись в память,

При излинованном вводе\выводе добавляется

  1. Чтение порта ввода\вывода

  2. Запись ввода\вывода.

При двухшинной организации добавляется цикл однократной передачи адреса. В дальнейшем производится инкремент этого адреса и, это позволяет только один раз передать адрес. Если архитектура гарвардской лаборатории, то добавляется обращение к памяти программ.

RD – сигнал чтения,

WR – сигнал записи,

MEM\IO – сигнал разделения памяти и порта ввода\вывода,

Cod – сигнал, который показывает, что обращение идет к памяти программ.

Вычислительная система

  1. Конвейерные ВС,

  2. Матричные ВС,

  3. Мультипроцессорные ВС,

  4. Системы с перепрограммируемой структурой,

  5. ВС, управляемые потоками данных.

Конвейерные вычислительные системы

Каноническая структура конвейерного процесса.

РИС.11 (фото 144-4444)

В конвейерной ВС основной объем вычислений производится несколькими вычислительными процессорами. Конвейер организуется из модуля обработки модуля памяти. В простейшем случае модули конвейера могут реализовывать отдельные фазы различных операций. Все модули конвейера работают параллельно, время обработки на конвейере конкретных элементов равно суммарному времени прибывания этих элементов в конвейере. Время выполнения одной команды на конвейерном процессоре, как правило, больше времени выполнения той же команды на аналогичном процессоре, но без конвейера. Увеличение производительности в конвейерном процессоре достигается за счет того, что происходит обработка одновременно нескольких команд.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Инструкция по сборке, эксплуатации и уходу за мебелью
Нижний багет устанавливается по нижней передней кромке каркасов шкафов с отступом от края 5 мм рис. 55. Крепится уголком багетным...

Лекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок

Лекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок

Лекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок

Лекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок

Приказ о приеме на работу и нажмите кнопку ок. Далее будет показан...
Все кадровые приказы, включая «Приказ о приеме на работу», хранятся в Журнале кадровых приказов. Для открытия журнала кадровых приказов...

Лекция №01 Введение в курс "Базы Данных"
Описание: Вводная лекция. Понятие данных. Предшественники баз данных. Назначение и основные компоненты среды базы данных. Системы...

Инструменты преобразования
Группа инструментов преобразования на панели инструментов главного окна gimp показана на рис. 1, а в меню «Инструменты»/»Инструменты...

1. Инструменты выделения
Панель инструментов gimp находится в главном окне программы (рис. 1). Также вызов любого инструмента доступен в окне изображения...

Программа предложит вам указать имя объединяемого файла, содержащего...
Если при работе с программой Инфо-Бухгалтер Вы в течение одного отчетного года вводили данные в разные журналы (например, каждый...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
odtdocs.ru
Главная страница