Architektura systemów komputerowych. dr Artur Bartoszewski
|
|
- Wacława Szymczak
- 7 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Architektura systemów komputerowych 1 dr Artur Bartoszewski
2 Procesor część I 1. ALU 2. Cykl rozkazowy 3. Schemat blokowy CPU 4. Architektura CISC i RISC 2
3 Jednostka arytmetyczno-logiczna 3
4 Schemat blokowy mikroprocesora (I) Najważniejszym elementem procesora jest ALU jednostka arytmetyczno-logiczna (ang. Arithmetic Logic Unit) nazywana też niekiedy arytmometrem. Jest to uniwersalny układ cyfrowy w którym wykonywane są operacje arytmetyczne (dodawanie, odejmowanie, dzielenie, mnożenie) oraz logiczne na dostarczanych do niego liczbach. Dane pobierane są z pamięci operacyjnej lub rejestrów, a o tym, jaka operacja zostanie na nich wykonana decydują sygnały sterujące. 4
5 Jednostka arytmetyczno-logiczna Zestaw operacji ALU powinien być funkcjonalnie pełny, tzn. taki za pomocą którego jesteśmy w stanie zrealizować dowolny algorytm przetwarzania informacji. Każda lista rozkazów zawiera kilka grup działań występujących w różnych wersjach niemal w każdym komputerze są to: przesłania, działania arytmetyczne, działania logiczne, przesunięcia, sterowanie przebiegiem programu, przesłania wejścia-wyjścia, działania zmiennopozycyjne, działania na argumentach upakowanych. ALU nie posiada pamięci ani urządzeń umożliwiających współpracę z pamięcią RAM. Współpracuje z zestawem rejestrów. 5
6 Pojęcie systemu mikroprocesorowego Układ cyfrowy: Układy cyfrowe służą do przetwarzania informacji. Do układu podajemy dane. Układ wykonuje na danych określone operacje. Układ zwraca wyniki. Układ cyfrowy to nie to samo co procesor czy nawet ALU. Pojęcie Układu cyfrowego obejmuje każde urządzenie elektroniki, i automatyki spełniające powyższe funkcje. 6
7 Systemu mikroprocesorowy Zadaniem CPU oprócz przetwarzania informacji jest także sterowanie pracą pozostałych układów systemu. Wszystkie działania i operacje w systemie są sterowane lub zainicjowane przez procesor. Rodzaj tych działań uzależniony jest od ciągu instrukcji dostarczonych do mikroprocesora nazywanych programem. Tak więc, każde działanie wykonane przez system jest wynikiem działania programu lub jego fragmentu. Program musi być przechowywany w pamięci o krótkim czasie dostępu i dostępie swobodnym (pamięć półprzewodnikowa). Pamięci masowa nie nadają się - mają zbyt długi czas dostępu i dostęp sekwencyjny. 7
8 Schemat blokowy mikroprocesora (I) ALU a mikroprocesor 8
9 Schemat blokowy mikroprocesora (I) W procesorze są dwie części różniące się pełnionymi funkcjami BLOK STERUJĄCY ( CU, control unit) BLOK WYKONAWCZY (EU execution unit) 9
10 Schemat blokowy mikroprocesora (I) Jednostkę arytmetyczno-logiczną wraz z zespołem rejestrów nazywamy blokiem wykonawczym procesora. ALU można wyobrazić sobie, jako zestaw wielu prostych układów elektroniki cyfrowej, z których każdy wykonuje pojedynczą operację arytmetyczną lub logiczną. Sygnały sterujące uaktywniają taką kombinację tych układów, która jest potrzebna w danej chwili, do wykonania aktualnie przetwarzanego rozkazu lub jego części. Zmiana sygnałów sterujących powoduje uaktywnienie nowej kombinacji układów i przełączenie się ALU inna operację. 10
11 Schemat blokowy mikroprocesora (I) Przetwarzaniem poleceń programu rozkazów asemblera dla danego procesora na wewnętrzne sygnały sterujące zajmuje się blok sterujący. W jego skład wchodzą: rejestr rozkazów (IR), w którym przechowywany jest kod aktualnie wykonywanego rozkazu; dekoder rozkazów, którego zadaniem jest rozpoznanie pobranego z pamięci operacyjnej rozkazu i wygenerowanie na jego podstawie sekwencji sygnałów sterujących dla ALU oraz pozostałych podzespołów procesora; pamięć ROM zawierająca słownik rozkazów (nie należy mulić z pamięcią ROM umieszczoną na płycie głównej). 11
12 Schemat blokowy mikroprocesora (II) Zadaniem części sterującej jest pobieranie rozkazów z pamięci, dekodowanie ich, przygotowanie argumentów i generowanie sygnałów sterujących mikrooperacjami w fazie wykonania. Układ sterujący może być zrealizowany na dwa sposoby - jako sterowanie mikroukładowe (hardwired control) lub sterowanie mikroprogramowane (micropwgrammed control). 12
13 Lista rozkazów Definicja: Rozkazem nazywamy najprostszą operacje w programowaniu, taką której wykonania program może zażądać od procesora Definicja: Lista rozkazów to pełny zestaw instrukcji maszynowych jakie może wykonać procesor 13
14 Lista rozkazów Każdy rozkaz składa się z kilku pól. Jedno z nich występuje zawsze i nosi nawę pola kodu operacji. Kod ten definiuje funkcję rozkazu, czyli czynności jakie należy wykonać. Pozostałe pola zawierają argumenty operacji. Liczba tych pól zależy od rodzaju operacji, jakiej odpowiada rozkaz. W rozkazach bez argumentów pola dodatkowe nie występują. Definicja: Sposób rozmieszczenia wymienionych elementów w słowie lub słowach komputera nazywamy formatem rozkazu. 14
15 Lista rozkazów 15
16 Cykl rozkazowy procesora Cykl rozkazowy procesora obejmuje dwie powtarzające się czynności: 16
17 Cykl rozkazowy procesora Faza pobrania: Kolejne etapy fazy pobierania i wykonywania: 1. Podanie zawartości licznika rozkazów PC na magistralę adresową AB 2. Wczytanie zawartości zaadresowanej komórki do rejestru rozkazów (IR) 3. Zwiększenie zawartości licznika rozkazów Faza wykonania: 4. Zdekodowanie kodu rozkazu i wytworzenie sygnałów sterujących realizujących rozkaz 4 1 Cykl von Neumana
18 Cykl rozkazowy procesora Faza pobrania: 1. Podanie zawartości licznika rozkazów PC na magistralę adresową AB 2. Wczytanie zawartości zaadresowanej komórki do rejestru rozkazów (IR) 3. Zwiększenie zawartości licznika rozkazów Faza wykonania: 4. Zdekodowanie kodu rozkazu i wytworzenie sygnałów sterujących realizujących rozkaz 18
19 Schemat blokowy mikroprocesora (II) Rozkaz jest odczytywany z pamięci na podstawie adresu w tzw. liczniku rozkazów (PC, program counter lub IP, instruction pointer} Rozkaz wpisywany do rejestru rozkazów, w którym przebywa aż do zakończenia cyklu rozkazowego. Poszczególne części rejestru rozkazów, odpowiadające polom słowa rozkazowego, są dekodowane określając dalszy przebieg cyklu. Wykrywana jest długość pobranego rozkazu i o te wielkość zwiększa się licznik rozkazów, wskazując od tej pory adres kolejnego rozkazu. Ten mechanizm zapewnia sekwencyjne działanie komputera - rozkazy są pobierane i wykonywane w takiej kolejności, w jakiej są umieszczone w pamięci, czyli tak jak były zapisane w programie. Jedynie rozkazy sterujące (skoki) mogą w czasie wykonania, a więc przed pobraniem następnego rozkazu, zmienić zawartość PC. 19
20 Przepływy informacji w cyklu rozkazowym 20
21 Przepływy informacji w cyklu rozkazowym 1. Adres zawarty w liczniku rozkazów podawany jest do pamięci. 2. Zawartość zaadresowanej komórki przepisywana jest do rejestru rozkazów. 3. Przykładowy rozkaz ( z rys. na poprzednim slajdzie) zawiera: kod rozkazu. adres pierwszego z argumentów (adres w pamięci RAM), adres (nazwę) rejestru w, którym znajduje się drugi argument, adres (nazwę) rejestru do którego ma być zapisany wynik. 4. Argumenty pobrane z RAM-u i rejestru trafiają do ALU (arytmometru) 5. Wynik zapisywany jest w rejestrze 21
22 Schemat blokowy mikroprocesora (III) 22
23 Schemat blokowy mikroprocesora (III) BU (Bus Unit) - wyizolowany blok komunikacyjny odpowiadający za współpracę z pamięcią Prefeth kolejka oczekujących na wykonanie danych IU (instruction Unit) blok dekodera korzysta on z pamięci ROM w której znajduje się słownik tłumaczący przyjmowane kody rozkazów na sekwencje instrukcji wewnętrznych mikroprocesora EU (Execution Unit) układ wykonawczy realizujący operacje określone przez kod rozkazu. Znaczna część programu podlega obróbce w module ALU (Arithmetic- Logic Unit) sterowanym z bloku CU (Control Unit). Dla przyspieszenia pracy procesora operacje zmiennoprzecinkowe przekazywane są do wyspecjalizowanej jednostki FPU (Floating Point Unit) 23
24 Schemat blokowy mikroprocesora Konieczność zapewnienia płynnego funkcjonowania procesora wymaga, by dane do wykonania (kod programowy) pobierane były w większych porcjach i gromadzone w kolejce Prefetch, gdzie oczekują na wykonanie. 24
25 Schemat blokowy mikroprocesora Ich odtwarzania odbywa się w bloku dekodera (IU - Instruction Unit). Praca tego układu wspomagana jest często przez obszerną podręczną pamięć stałą (ROM), w której zawarty jest słownik tłumaczący przyjmowane kody rozkazowe na sekwencje ukrywających się pod nimi operacji. 25
26 Schemat blokowy mikroprocesora Rozkodowane instrukcje przekazywane są do właściwego układu wykonawczego (EU -Execution Unit), gdzie realizowana jest operacja określona danym kodem rozkazowym. Znaczna część powszechnie używanego kodu pracuje na liczbach stałoprzecinkowych (Integer) i podlega obróbce w module ALU (Arithmetic-Logic Unii) sterowanego z bloku CU (Control Unit). 26
27 Schemat blokowy mikroprocesora Jeśli jednak rozkaz dotyczył obiektów zmiennoprzecinkowych przekazuje się go do wyspecjalizowanej jednostki zmiennoprzecinkowej (FPU - Floating Point Unit). 27
28 Schemat blokowy mikroprocesora Rozkazy posługują się zwykle pewnymi argumentami (parametry funkcji, na przykład składniki przy dodawaniu), które również trzeba pobrać z pamięci operacyjnej. Często wymaga się, by wynik operacji przesłać pod określony adres. Obsługę przesyłania bierze na siebie jednostka adresowania (AU Addressing Unit). Względy natury technicznej (omówione na poprzednim wykładzie) powodują, iż dostęp do pamięci operacyjnej wymaga pewnych dodatkowych nakładów, których realizacji poświęca się jednostkę zarządzania pamięcią (MMU - Memory Management Unit). 28
29 Architektura CISC i RISC Początkowo listy rozkazów były niewielkie i zawierały operacje niezbędne do wykonywania działań arytmetycznych i do tworzenia elementarnych struktur progra mowych (skoki, pętle, rozgałęzienia warunkowe, podprogramy). Później dołączono rozkazy działające na znakach, a ostatnio rozkazy ukierunkowane na zastosowania w obsłudze operacji multimedialnych. Po wprowadzeniu języków symbolicznych (asemblerów), które stały się głównym narzędziem programowania systemowego (systemy operacyjne, kompilatory), nowe listy rozkazów wyposażano w coraz bardziej złożone instrukcje ułatwiające programowanie. Celem stało się zniwelowanie luki semantycznej między asemblerami, a więc i językami maszynowymi, a językami algorytmicznymi wysokiego poziomu. 29
30 Architektura CISC CISC Architektura CISC bazuje na sterowaniu mikroprogramowym. Pojedynczy, złożony rozkaz rozbijany był wewnątrz procesora na kilka prostszych rozkazów, a jego wykonanie trwa kilka lub nawet kilkanaście taktów zegara. Sterowanie mikroprogramowe wymaga wyposażenia procesora w skomplikowana jednostkę sterującą. 30
31 Architektura CISC CISC Procesory ze złożoną listą instrukcji są określane jako CISC (ang. Complex Instruction Set Computer). Charakteryzują się: dużą liczbą rozkazów o różnych długościach; dużą liczbą trybów adresowania; Zalety: łatwością tworzenia oprogramowania Wady: bogactwo rozkazów maszynowych prowadziło do tego, że rozkazy były długie i różnej długości, co komplikowało strukturę i działanie układu sterującego 31
32 Koncepcja CISC CISC 32
33 Architektura CISC i RISC RISC Procesory ze zredukowaną (uproszczoną) listą rozkazów RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) charakteryzują się: niewielką liczbą rozkazów małą liczbą trybów adresowania prostą i szybką jednostką sterującą Zalety: prosta (a więc tania) jednostka sterująca; możliwość zwiększania taktowania procesora; przetwarzanie potokowe; Wady trudnością w tworzeniu oprogramowania duże obciążenie magistral pamięciowych 33
34 Architektura CISC i RISC RISC Szybkość przetwarzania instrukcji w technologii RISC osiągnięto poprzez sterowanie mikroukładowe. W procesorze dysponującym niewielką liczba prostych rozkazów nie zachodzi, w przeciwieństwie do architektury CISC, konieczność rozbijania ich na prostsze operacje składowe. Realizacją każdego rozkazu może zajmować się wyspecjalizowany układ logiczny bloku wykonawczego. 34
35 Architektura CISC i RISC RISC Procesor zbudowany w technologii RISC wykonuje w krótkim czasie bardzo dużo prostych rozkazów. Rozkazy te (wraz z ich argumentami) muszą być dostarczane w odpowiednim tempie. Wymaga to dużej przepustowości magistrali łączącej procesor z pamięcią operacyjną. Problem ten nie występował w technologii CISC, gdzie pojedynczy rozkaz był wczytany i wykonywany przez kilkanaście taktów zegara. Procesory RISC są natomiast w stanie pobrać więcej niż jeden rozkaz w pojedynczym takcie zegara (tak, to możliwe superskalarność). Dla zapewnienia odpowiednio szybkiej komunikacji z pamięciom RAM współczesne procesory wyposażone są w dwa lub trzy poziomy pamięci podręcznej CACHE (L1, L2 i L3). 35
36 Koncepcja RISC RISC 36
37 RISC czy CISC? Rozwój rynku mikroprocesorów w ciągu ostatnich 20 lat pokazał, że koncepcja RISC daje lepsze efekty mierzone stosunkiem wydajności procesora do jego kosztu. Współczesne procesory rodziny x86 produkowane przez firmy Intel oraz AMD mają listy rozkazów dużo dłuższe, niż starsze procesory wykonane w technologii CISC. Jednocześnie procesory te posiadają większość kluczowych cech technologii RISC (mała liczba trybów adresowania, podział pamięci Cache na blok danych i blok instrukcji, możliwość pracy potokowej i superskalarnej). Procesory te łączą cechy obu typów architektury. Długa lista rozkazów zapewnia zgodność ze starszym oprogramowaniem, a szybkie, oparte na koncepcji RISC, przetwarzanie programu wewnątrz procesora zwiększa jego moc obliczeniowa. 37
38 Koncepcja RISC Architektura CISC RISC Liczba rozkazów: duża mała Format (długość) rozkazów: zmienna stała Rodzaj sterowania jednostka wykonawczą: mikroprogramowe mikroukładowe Budowa jednostki sterującej: skomplikowana prosta Konieczność stosowania wysokowydajnych magistral pamięci: NIE TAK Konieczność stosowania pamięci Cache: NIE TAK Możliwość przetwarzania potokowego: NIE TAK Możliwość przetwarzania superskalarnego: NIE TAK 38
39 Dziękuję za uwagę 39
Architektura systemów komputerowych
Studia stacjonarne inżynierskie, kierunek INFORMATYKA Architektura systemów komputerowych Architektura systemów komputerowych dr Artur Bartoszewski Procesor część I 1. ALU 2. Cykl rozkazowy 3. Schemat
Budowa i zasada działania komputera. dr Artur Bartoszewski
Budowa i zasada działania komputera 1 dr Artur Bartoszewski Jednostka arytmetyczno-logiczna 2 Pojęcie systemu mikroprocesorowego Układ cyfrowy: Układy cyfrowe służą do przetwarzania informacji. Do układu
LEKCJA TEMAT: Współczesne procesory.
LEKCJA TEMAT: Współczesne procesory. 1. Wymagania dla ucznia: zna pojęcia: procesor, CPU, ALU, potrafi podać typowe rozkazy; potrafi omówić uproszczony i rozszerzony schemat mikroprocesora; potraf omówić
Wykład III. Procesor. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów
Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów Wykład III Procesor 1, Część 1 1. ALU 2. Cykl rozkazowy 3. Schemat blokowy CPU 2 dr Artur Bartoszewski - WYKŁAD: Podstawy informatyki; Studia Podyplomowe
Procesory. Schemat budowy procesora
Procesory Procesor jednostka centralna (CPU Central Processing Unit) to sekwencyjne urządzenie cyfrowe którego zadaniem jest wykonywanie rozkazów i sterowanie pracą wszystkich pozostałych bloków systemu
Budowa komputera Komputer computer computare
11. Budowa komputera Komputer (z ang. computer od łac. computare obliczać) urządzenie elektroniczne służące do przetwarzania wszelkich informacji, które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału
Budowa Mikrokomputera
Budowa Mikrokomputera Wykład z Podstaw Informatyki dla I roku BO Piotr Mika Podstawowe elementy komputera Procesor Pamięć Magistrala (2/16) Płyta główna (ang. mainboard, motherboard) płyta drukowana komputera,
Organizacja typowego mikroprocesora
Organizacja typowego mikroprocesora 1 Architektura procesora 8086 2 Architektura współczesnego procesora 3 Schemat blokowy procesora AVR Mega o architekturze harwardzkiej Wszystkie mikroprocesory zawierają
Wykład I. Podstawowe pojęcia. Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów
Studia Podyplomowe INFORMATYKA Architektura komputerów Wykład I Podstawowe pojęcia 1, Cyfrowe dane 2 Wewnątrz komputera informacja ma postać fizycznych sygnałów dwuwartościowych (np. dwa poziomy napięcia,
LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera.
LEKCJA TEMAT: Zasada działania komputera. 1. Ogólna budowa komputera Rys. Ogólna budowa komputera. 2. Komputer składa się z czterech głównych składników: procesor (jednostka centralna, CPU) steruje działaniem
Systemy operacyjne i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1
i sieci komputerowe Szymon Wilk Superkomputery 1 1. Superkomputery to komputery o bardzo dużej mocy obliczeniowej. Przeznaczone są do symulacji zjawisk fizycznych prowadzonych głównie w instytucjach badawczych:
Architektura mikroprocesorów TEO 2009/2010
Architektura mikroprocesorów TEO 2009/2010 Plan wykładów Wykład 1: - Wstęp. Klasyfikacje mikroprocesorów Wykład 2: - Mikrokontrolery 8-bit: AVR, PIC Wykład 3: - Mikrokontrolery 8-bit: 8051, ST7 Wykład
Logiczny model komputera i działanie procesora. Część 1.
Logiczny model komputera i działanie procesora. Część 1. Klasyczny komputer o architekturze podanej przez von Neumana składa się z trzech podstawowych bloków: procesora pamięci operacyjnej urządzeń wejścia/wyjścia.
UTK ARCHITEKTURA PROCESORÓW 80386/ Budowa procesora Struktura wewnętrzna logiczna procesora 80386
Budowa procesora 80386 Struktura wewnętrzna logiczna procesora 80386 Pierwszy prawdziwy procesor 32-bitowy. Zawiera wewnętrzne 32-bitowe rejestry (omówione zostaną w modułach następnych), pozwalające przetwarzać
Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O
Budowa komputera Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O 1 Procesor to CPU (Central Processing Unit) centralny układ elektroniczny realizujący przetwarzanie informacji Zmiana stanu tranzystorów wewnątrz
Układ sterowania, magistrale i organizacja pamięci. Dariusz Chaberski
Układ sterowania, magistrale i organizacja pamięci Dariusz Chaberski Jednostka centralna szyna sygnałow sterowania sygnały sterujące układ sterowania sygnały stanu wewnętrzna szyna danych układ wykonawczy
Budowa komputera. Magistrala. Procesor Pamięć Układy I/O
Budowa komputera Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O 1 Procesor to CPU (Central Processing Unit) centralny układ elektroniczny realizujący przetwarzanie informacji Zmiana stanu tranzystorów wewnątrz
Spis treúci. Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1. Przedmowa... 9. Wstęp... 11
Księgarnia PWN: Krzysztof Wojtuszkiewicz - Urządzenia techniki komputerowej. Cz. 1 Spis treúci Przedmowa... 9 Wstęp... 11 1. Komputer PC od zewnątrz... 13 1.1. Elementy zestawu komputerowego... 13 1.2.
Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer
Sprzęt komputerowy 2 Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer Budowa komputera Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O 2 Procesor to CPU (Central Processing Unit) centralny układ elektroniczny realizujący
Projektowanie. Projektowanie mikroprocesorów
WYKŁAD Projektowanie mikroprocesorów Projektowanie układ adów w cyfrowych - podsumowanie Algebra Boole a Bramki logiczne i przerzutniki Automat skończony System binarny i reprezentacja danych Synteza logiczna
Architektura komputera. Cezary Bolek. Uniwersytet Łódzki. Wydział Zarządzania. Katedra Informatyki. System komputerowy
Wstęp do informatyki Architektura komputera Cezary Bolek cbolek@ki.uni.lodz.pl Uniwersytet Łódzki Wydział Zarządzania Katedra Informatyki System komputerowy systemowa (System Bus) Pamięć operacyjna ROM,
Architektura komputerów
Architektura komputerów Wykład 5 Jan Kazimirski 1 Podstawowe elementy komputera. Procesor (CPU) c.d. 2 Architektura CPU Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) Rejestry Układ sterujący przebiegiem programu
Wstęp do informatyki. System komputerowy. Magistrala systemowa. Architektura komputera. Cezary Bolek
Wstęp do informatyki Architektura komputera Cezary Bolek cbolek@ki.uni.lodz.pl Uniwersytet Łódzki Wydział Zarządzania Katedra Informatyki System komputerowy systemowa (System Bus) Pamięć operacyjna ROM,
Wydajność obliczeń a architektura procesorów. Krzysztof Banaś Obliczenia Wysokiej Wydajności 1
Wydajność obliczeń a architektura procesorów Krzysztof Banaś Obliczenia Wysokiej Wydajności 1 Wydajność komputerów Modele wydajności-> szacowanie czasu wykonania zadania Wydajność szybkość realizacji wyznaczonych
Magistrala systemowa (System Bus)
Cezary Bolek cbolek@ki.uni.lodz.pl Uniwersytet Łódzki Wydział Zarządzania Katedra Informatyki systemowa (System Bus) Pamięć operacyjna ROM, RAM Jednostka centralna Układy we/wy In/Out Wstęp do Informatyki
Podstawy Techniki Mikroprocesorowej
Podstawy Techniki Mikroprocesorowej Architektury mikroprocesorów Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki dr inż. Piotr Markowski Na prawach rękopisu. Na podstawie dokumentacji ATmega8535, www.atmel.com.
Architektura komputerów
Architektura komputerów Wykład 3 Jan Kazimirski 1 Podstawowe elementy komputera. Procesor (CPU) 2 Plan wykładu Podstawowe komponenty komputera Procesor CPU Cykl rozkazowy Typy instrukcji Stos Tryby adresowania
Układ wykonawczy, instrukcje i adresowanie. Dariusz Chaberski
Układ wykonawczy, instrukcje i adresowanie Dariusz Chaberski System mikroprocesorowy mikroprocesor C A D A D pamięć programu C BIOS dekoder adresów A C 1 C 2 C 3 A D pamięć danych C pamięć operacyjna karta
Sprzęt komputerowy 2. Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer
Sprzęt komputerowy 2 Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer Budowa komputera Magistrala Procesor Pamięć Układy I/O 2 Procesor to CPU (Central Processing Unit) centralny układ elektroniczny realizujący
UKŁADY MIKROPROGRAMOWALNE
UKŁAD MIKROPROGRAMOWALNE Układy sterujące mogą pracować samodzielnie, jednakże w przypadku bardziej złożonych układów (zwanych zespołami funkcjonalnymi) układ sterujący jest tylko jednym z układów drugim
Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów. Kodowanie informacji System komputerowy
1 Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów Kodowanie informacji System komputerowy Kodowanie informacji 2 Co to jest? bit, bajt, kod ASCII. Jak działa system komputerowy? Co to jest? pamięć
MIKROKONTROLERY I MIKROPROCESORY
PLAN... work in progress 1. Mikrokontrolery i mikroprocesory - architektura systemów mikroprocesorów ( 8051, AVR, ARM) - pamięci - rejestry - tryby adresowania - repertuar instrukcji - urządzenia we/wy
Architektura komputera
Architektura komputera Architektura systemu komputerowego O tym w jaki sposób komputer wykonuje program i uzyskuje dostęp do pamięci i danych, decyduje architektura systemu komputerowego. Określa ona sposób
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska
Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska Zygmunt Kubiak 2 Centralny falownik (ang. central inverter system) Zygmunt Kubiak 3 Micro-Inverter Mikro-przetwornice działają podobnie do systemów
dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia i ich zastosowań w przemyśle" POKL
Architektura komputerów wprowadzenie materiał do wykładu 3/3 dr inż. Rafał Klaus Zajęcia finansowane z projektu "Rozwój i doskonalenie kształcenia na Politechnice Poznańskiej w zakresie technologii informatycznych
Programowanie Niskopoziomowe
Programowanie Niskopoziomowe Wykład 3: Architektura procesorów x86 Dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego W Lesznie Plan Pojęcia ogólne Budowa mikrokomputera Cykl
Mikroprocesory rodziny INTEL 80x86
Mikroprocesory rodziny INTEL 80x86 Podstawowe wła ciwo ci procesora PENTIUM Rodzina procesorów INTEL 80x86 obejmuje mikroprocesory Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486 oraz mikroprocesory PENTIUM. Wprowadzając
MOŻLIWOŚCI PROGRAMOWE MIKROPROCESORÓW
MOŻLIWOŚCI PROGRAMOWE MIKROPROCESORÓW Projektowanie urządzeń cyfrowych przy użyciu układów TTL polegało na opracowaniu algorytmu i odpowiednim doborze i zestawieniu układów realizujących różnorodne funkcje
Mikroprocesor Operacje wejścia / wyjścia
Definicja Mikroprocesor Operacje wejścia / wyjścia Opracował: Andrzej Nowak Bibliografia: Urządzenia techniki komputerowej, K. Wojtuszkiewicz Operacjami wejścia/wyjścia nazywamy całokształt działań potrzebnych
Architektura Systemów Komputerowych. Rozwój architektury komputerów klasy PC
Architektura Systemów Komputerowych Rozwój architektury komputerów klasy PC 1 1978: Intel 8086 29tys. tranzystorów, 16-bitowy, współpracował z koprocesorem 8087, posiadał 16-bitową szynę danych (lub ośmiobitową
PAMIĘCI. Część 1. Przygotował: Ryszard Kijanka
PAMIĘCI Część 1 Przygotował: Ryszard Kijanka WSTĘP Pamięci półprzewodnikowe są jednym z kluczowych elementów systemów cyfrowych. Służą do przechowywania informacji w postaci cyfrowej. Liczba informacji,
ARCHITEKTURA PROCESORA,
ARCHITEKTURA PROCESORA, poza blokami funkcjonalnymi, to przede wszystkim: a. formaty rozkazów, b. lista rozkazów, c. rejestry dostępne programowo, d. sposoby adresowania pamięci, e. sposoby współpracy
Architektura mikroprocesorów z rdzeniem ColdFire
Architektura mikroprocesorów z rdzeniem ColdFire 1 Rodzina procesorów z rdzeniem ColdFire Rdzeń ColdFire V1: uproszczona wersja rdzenia ColdFire V2. Tryby adresowania, rozkazy procesora oraz operacje MAC/EMAC/DIV
Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera
Dariusz Wawrzyniak Plan wykładu Definicja, miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego Klasyfikacja systemów operacyjnych Zasada działania systemu operacyjnego (2) Definicja systemu operacyjnego (1) Miejsce,
Wprowadzenie. Dariusz Wawrzyniak. Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego w oprogramowaniu komputera
Dariusz Wawrzyniak Plan wykładu Definicja, miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego Klasyfikacja systemów operacyjnych Zasada działania systemu operacyjnego (2) Miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego
Systemy operacyjne. Wprowadzenie. Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak
Wprowadzenie Wykład prowadzą: Jerzy Brzeziński Dariusz Wawrzyniak Plan wykładu Definicja, miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego Klasyfikacja systemów operacyjnych Zasada działania systemu operacyjnego
Podstawy techniki cyfrowej Mikroprocesory. Mgr inż. Bogdan Pietrzak ZSR CKP Świdwin
Podstawy techniki cyfrowej Mikroprocesory Mgr inż. Bogdan Pietrzak ZSR CKP Świdwin 1 Mikroprocesor to układ cyfrowy wykonany jako pojedynczy układ scalony o wielkim stopniu integracji zdolny do wykonywania
Architektura Systemów Komputerowych. Jednostka ALU Przestrzeń adresowa Tryby adresowania
Architektura Systemów Komputerowych Jednostka ALU Przestrzeń adresowa Tryby adresowania 1 Jednostka arytmetyczno- logiczna ALU ALU ang: Arythmetic Logic Unit Argument A Argument B A B Ci Bit przeniesienia
WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery
WPROWADZENIE Mikrosterownik (cyfrowy) jest to moduł elektroniczny zawierający wszystkie środki niezbędne do realizacji wymaganych procedur sterowania przy pomocy metod komputerowych. Platformy budowy mikrosterowników:
RDZEŃ x86 x86 rodzina architektur (modeli programowych) procesorów firmy Intel, należących do kategorii CISC, stosowana w komputerach PC,
RDZEŃ x86 x86 rodzina architektur (modeli programowych) procesorów firmy Intel, należących do kategorii CISC, stosowana w komputerach PC, zapoczątkowana przez i wstecznie zgodna z 16-bitowym procesorem
Architektura komputera. Dane i rozkazy przechowywane są w tej samej pamięci umożliwiającej zapis i odczyt
Architektura komputera Architektura von Neumanna: Dane i rozkazy przechowywane są w tej samej pamięci umożliwiającej zapis i odczyt Zawartośd tej pamięci jest adresowana przez wskazanie miejsca, bez względu
UTK Można stwierdzić, że wszystkie działania i operacje zachodzące w systemie są sterowane bądź inicjowane przez mikroprocesor.
Zadaniem centralnej jednostki przetwarzającej CPU (ang. Central Processing Unit), oprócz przetwarzania informacji jest sterowanie pracą pozostałych układów systemu. W skład CPU wchodzą mikroprocesor oraz
Opracował: Jan Front
Opracował: Jan Front Sterownik PLC PLC (Programowalny Sterownik Logiczny) (ang. Programmable Logic Controller) mikroprocesorowe urządzenie sterujące układami automatyki. PLC wykonuje w sposób cykliczny
Architektura systemów komputerowych. dr Artur Bartoszewski
Architektura systemów komputerowych dr Artur Bartoszewski Procesor część II Rejestry procesora dostępne programowo AX Akumulator Zawiera jeden z operandów działania i do niego przekazywany jest wynik BX,CX,DX,EX,HX,LX
Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne
Spis treści 5 Spis treœci Co to jest mikrokontroler? Wprowadzenie... 11 Budowa systemu komputerowego... 12 Wejścia systemu komputerowego... 12 Wyjścia systemu komputerowego... 13 Jednostka centralna (CPU)...
Technologie Informacyjne Wykład 3
Technologie Informacyjne Wykład 3 Procesor i jego architektura (CISC, RISC, 32/64 bity) Systemy wieloprocesorowe Wojciech Myszka Jakub Słowiński Katedra Mechaniki i Inżynierii Materiałowej Wydział Mechaniczny
architektura komputerów w. 4 Realizacja sterowania
architektura komputerów w. 4 Realizacja sterowania Model komputera CPU Jednostka sterująca Program umieszczony wraz z danymi w pamięci jest wykonywany przez CPU program wykonywany jest sekwencyjnie, zmiana
Magistrala. Magistrala (ang. Bus) służy do przekazywania danych, adresów czy instrukcji sterujących w różne miejsca systemu komputerowego.
Plan wykładu Pojęcie magistrali i jej struktura Architektura pamięciowo-centryczna Architektura szynowa Architektury wieloszynowe Współczesne architektury z połączeniami punkt-punkt Magistrala Magistrala
Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...
Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...4 Podział układów logicznych...6 Cyfrowe układy funkcjonalne...8 Rejestry...8
Wykład Mikroprocesory i kontrolery
Wykład Mikroprocesory i kontrolery Cele wykładu: Poznanie podstaw budowy, zasad działania mikroprocesorów i układów z nimi współpracujących. Podstawowa wiedza potrzebna do dalszego kształcenia się w technice
Architektura Systemów Komputerowych
Architektura Systemów Komputerowych Wykład 6: Budowa jednostki centralnej - CPU Dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego W Lesznie Plan Procesor jednocyklowy Procesor
Struktura i działanie jednostki centralnej
Struktura i działanie jednostki centralnej ALU Jednostka sterująca Rejestry Zadania procesora: Pobieranie rozkazów; Interpretowanie rozkazów; Pobieranie danych Przetwarzanie danych Zapisywanie danych magistrala
Przykładowe pytania DSP 1
Przykładowe pytania SP Przykładowe pytania Systemy liczbowe. Przedstawić liczby; -, - w kodzie binarnym i hexadecymalnym uzupełnionym do dwóch (liczba 6 bitowa).. odać dwie liczby binarne w kodzie U +..
Architektura komputerów
Architektura komputerów Tydzień 11 Wejście - wyjście Urządzenia zewnętrzne Wyjściowe monitor drukarka Wejściowe klawiatura, mysz dyski, skanery Komunikacyjne karta sieciowa, modem Urządzenie zewnętrzne
Sprzęt komputera - zespół układów wykonujących programy wprowadzone do pamięci komputera (ang. hardware) Oprogramowanie komputera - zespół programów
Sprzęt komputera - zespół układów wykonujących programy wprowadzone do pamięci komputera (ang. hardware) Oprogramowanie komputera - zespół programów przeznaczonych do wykonania w komputerze (ang. software).
Podstawy Informatyki DMA - Układ bezpośredniego dostępu do pamięci
Układ Podstawy Informatyki - Układ bezpośredniego dostępu do pamięci alina.momot@polsl.pl http://zti.polsl.pl/amomot/pi Plan wykładu Układ 1 Układ Wymiana informacji Idea Zasady pracy maszyny W Architektura
UTK jednostki wykonawczej EU (Ex ecution Unit), jednostki steruj c ej CU,
Podstawowa budowa procesora sprowadza si ę do jednostki wykonawczej EU (Execution Unit), która przetwarza informacje wykonując wszelkie operacje arytmetyczne i logiczne oraz jednostki sterują cej CU, która
Procesor i jego architektura (CISC, RISC, 32/64 bity). Systemy wieloprocesorowe. wer Wojciech Myszka 16 pa«zdziernika 2008
Procesor i jego architektura (CISC, RISC, 32/64 bity). Systemy wieloprocesorowe. wer. 1.4 Wojciech Myszka 16 pa«zdziernika 2008 CISC I Complex Instruction Set Computers nazwa architektury mikroprocesorów
Wydajność obliczeń a architektura procesorów
Wydajność obliczeń a architektura procesorów 1 Wydajność komputerów Modele wydajności-> szacowanie czasu wykonania zadania Wydajność szybkość realizacji wyznaczonych zadań, np.: liczba rozkazów na sekundę
Architektura potokowa RISC
Architektura potokowa RISC Podział zadania na odrębne części i niezależny sprzęt szeregowe Brak nawrotów" podczas pracy potokowe Przetwarzanie szeregowe i potokowe Podział instrukcji na fazy wykonania
Zapoznanie z technikami i narzędziami programistycznymi służącymi do tworzenia programów współbieżnych i obsługi współbieżności przez system.
Wstęp Zapoznanie z technikami i narzędziami programistycznymi służącymi do tworzenia programów współbieżnych i obsługi współbieżności przez system. Przedstawienie architektur sprzętu wykorzystywanych do
Uniwersytet w Białymstoku Wydział Ekonomiczno-Informatyczny w Wilnie SYLLABUS na rok akademicki 2010/2011
SYLLABUS na rok akademicki 010/011 Tryb studiów Studia stacjonarne Kierunek studiów Informatyka Poziom studiów Pierwszego stopnia Rok studiów/ semestr 1(rok)/1(sem) Specjalność Bez specjalności Kod katedry/zakładu
Podstawy Informatyki Systemy sterowane przepływem argumentów
Podstawy Informatyki alina.momot@polsl.pl http://zti.polsl.pl/amomot/pi Plan wykładu 1 Komputer i jego architektura Taksonomia Flynna 2 Komputer i jego architektura Taksonomia Flynna Komputer Komputer
Architektura komputerów
Architektura komputerów Tydzień 5 Jednostka Centralna Zadania realizowane przez procesor Pobieranie rozkazów Interpretowanie rozkazów Pobieranie danych Przetwarzanie danych Zapisanie danych Główne zespoły
Systemy operacyjne. wykład dr Marcin Czarnota laboratorium mgr Radosław Maj
Systemy operacyjne wykład dr Marcin Czarnota laboratorium mgr Radosław Maj Plan wykładów 1. Wprowadzenie, 2. Procesy, wątki i zasoby, 3. Planowanie przydziału procesora, 4. Zarządzanie pamięcią operacyjną,
Liczniki, rejestry lab. 08 Mikrokontrolery WSTĘP
Liczniki, rejestry lab. 08 PODSTAWY TECHNIKI CYFROWEJ I MIKROPROCESOROWEJ EIP KATEDRA ENERGOELEKTRONIKI I AUTOMATYKI SYSTEMÓW PRZETWARZANIA ENERGII WWW.KEIASPE.AGH.EDU.PL AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA WWW.AGH.EDU.PL
Podstawy Informatyki Układ sterujący
- wersja szyta - wersja mikroprogramowana Podstawy Informatyki alina.momot@polsl.pl http://zti.polsl.pl/amomot/pi - wersja szyta - wersja mikroprogramowana Plan wykładu 1 Maszyna W Lista rozkazów maszyny
Zarządzanie pamięcią w systemie operacyjnym
Zarządzanie pamięcią w systemie operacyjnym Cele: przydział zasobów pamięciowych wykonywanym programom, zapewnienie bezpieczeństwa wykonywanych procesów (ochrona pamięci), efektywne wykorzystanie dostępnej
Architektura von Neumanna. Jak zbudowany jest współczesny komputer? Schemat architektury typowego PC-ta. Architektura PC wersja techniczna
Architektura von Neumanna CPU pamięć wejście wyjście Jak zbudowany jest współczesny komputer? magistrala systemowa CPU jednostka centralna (procesor) pamięć obszar przechowywania programu i danych wejście
Architektura typu Single-Cycle
Architektura typu Single-Cycle...czyli budujemy pierwszą maszynę parową Przepływ danych W układach sekwencyjnych przepływ danych synchronizowany jest sygnałem zegara Elementy procesora - założenia Pamięć
Technika mikroprocesorowa. Linia rozwojowa procesorów firmy Intel w latach
mikrokontrolery mikroprocesory Technika mikroprocesorowa Linia rozwojowa procesorów firmy Intel w latach 1970-2000 W krótkim pionierskim okresie firma Intel produkowała tylko mikroprocesory. W okresie
Pośredniczy we współpracy pomiędzy procesorem a urządzeniem we/wy. W szczególności do jego zadań należy:
Współpraca mikroprocesora z urządzeniami zewnętrznymi Urządzenia wejścia-wyjścia, urządzenia których zadaniem jest komunikacja komputera z otoczeniem (zwykle bezpośrednio z użytkownikiem). Do najczęściej
System mikroprocesorowy i peryferia. Dariusz Chaberski
System mikroprocesorowy i peryferia Dariusz Chaberski System mikroprocesorowy mikroprocesor pamięć kontroler przerwań układy wejścia wyjścia kontroler DMA 2 Pamięć rodzaje (podział ze względu na sposób
Krótka wycieczka do wnętrza komputera
Krótka wycieczka do wnętrza komputera Podstawy Technik Informatycznych Wykład drugi Roman Simiński romansiminski@usedupl wwwsiminskionlinepl Komputer w drugiej dekadzie XXI wieku Podstawy Technik Informatycznych
Pamięć wirtualna. Przygotował: Ryszard Kijaka. Wykład 4
Pamięć wirtualna Przygotował: Ryszard Kijaka Wykład 4 Wstęp główny podział to: PM- do pamięci masowych należą wszelkiego rodzaju pamięci na nośnikach magnetycznych, takie jak dyski twarde i elastyczne,
4.2. Współczesne generacje procesorów
4.2. Współczesne generacje procesorów 4.2.1. Materiał nauczania Procesor (ang. processor) sekwencyjne urządzenie cyfrowe potrafiące pobierać dane z pamięci, interpretować je i wykonywać jako rozkazy. Wykonuje
Dodatek B. Zasady komunikacji z otoczeniem w typowych systemach komputerowych
Dodatek B. Zasady komunikacji z otoczeniem w typowych systemach komputerowych B.1. Dostęp do urządzeń komunikacyjnych Sterowniki urządzeń zewnętrznych widziane są przez procesor jako zestawy rejestrów
dr inż. Jarosław Forenc
Informatyka 1 Politechnika Białostocka - Wydział Elektryczny Elektrotechnika, semestr II, studia stacjonarne I stopnia Rok akademicki 2012/2013 Wykład nr 6 (03.04.2013) Rok akademicki 2012/2013, Wykład
drklaus 1 Model funkcjonalny komputera struktura, funkcje, komputer dr inż. Rafał KLAUS STRUKTURA I DZIAŁANIE KOMPUTERA
Szablon wykładu należy uzupełnić podczas spotkania z wykładowcą STRUKTURA I DZIAŁANIE KOMPUTERA dr inż. Rafał Klaus Instytut Informatyki Politechnika Poznańska rafal.klaus@cs.put.poznan.pl www.cs.put.poznan.pl/rklaus
Urządzenia zewnętrzne
Urządzenia zewnętrzne SZYNA ADRESOWA SZYNA DANYCH SZYNA STEROWANIA ZEGAR PROCESOR PAMIĘC UKŁADY WE/WY Centralna jednostka przetw arzająca (CPU) DANE PROGRAMY WYNIKI... URZ. ZEWN. MO NITORY, DRUKARKI, CZYTNIKI,...
dr inż. Jarosław Forenc Dotyczy jednostek operacyjnych i ich połączeń stanowiących realizację specyfikacji typu architektury
Rok akademicki 2012/2013, Wykład nr 6 2/43 Plan wykładu nr 6 Informatyka 1 Politechnika Białostocka - Wydział Elektryczny Elektrotechnika, semestr II, studia stacjonarne I stopnia Rok akademicki 2012/2013
Architektura systemów komputerowych. Przetwarzanie potokowe I
Architektura systemów komputerowych Plan wykładu. Praca potokowa. 2. Projekt P koncepcja potoku: 2.. model ścieżki danych 2.2. rejestry w potoku, 2.3. wykonanie instrukcji, 2.3. program w potoku. Cele
dr inż. Konrad Sobolewski Politechnika Warszawska Informatyka 1
dr inż. Konrad Sobolewski Politechnika Warszawska Informatyka 1 Cel wykładu Definicja, miejsce, rola i zadania systemu operacyjnego Klasyfikacja systemów operacyjnych Zasada działanie systemu operacyjnego
Maszyny liczace - rys historyczny
SWB - Mikroprocesory i mikrokontrolery - wykład 7 asz 1 Maszyny liczace - rys historyczny pierwszy kalendarz - Stonehenge (obecnie Salisbury, Anglia) skonstruowany ok. 2800 r. pne. abacus - pierwsze liczydła
Programowanie współbieżne Wykład 2. Iwona Kochańska
Programowanie współbieżne Wykład 2 Iwona Kochańska Miary skalowalności algorytmu równoległego Przyspieszenie Stały rozmiar danych N T(1) - czas obliczeń dla najlepszego algorytmu sekwencyjnego T(p) - czas
Technika mikroprocesorowa I Wykład 1
Technika mikroprocesorowa I Wykład 1 Układy mikroprocesorowe. Przykłady rozwiązań Autor: Bartłomiej Zieliński Układy mikroprocesorowe Ryszard Krzyżanowski Mikroprocesor Z80 Jerzy Karczmarczuk "Układy mikroprocesorowe
Technika mikroprocesorowa
Technika mikroprocesorowa zajmuje się przetwarzaniem danych w oparciu o cyfrowe programowalne układy scalone. Systemy przetwarzające dane w oparciu o takie układy nazywane są systemami mikroprocesorowymi
Podstawy Informatyki JA-L i Pamięci
Podstawy Informatyki alina.momot@polsl.pl http://zti.polsl.pl/amomot/pi Plan wykładu 1 Operator elementarny Proste układy z akumulatorem Realizacja dodawania Realizacja JAL dla pojedynczego bitu 2 Parametry
Budowa systemów komputerowych
Budowa systemów komputerowych Krzysztof Patan Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych Uniwersytet Zielonogórski k.patan@issi.uz.zgora.pl Współczesny system komputerowy System komputerowy składa