Реферат тақырыбы: Компьютер пайдалануға дайын. Информатика архитектурасы
жүктеу/скачать 45,62 Kb.
|
| 2.Орталық өңдеу блогы (CPU)
Бұл тарауда біз командаларды орындауға және деректерді өңдеуге жауап беретін компьютерлік жүйенің миы Орталық өңдеу блогын (CPU) егжей-тегжейлі қарастырамыз. 2.1 Орталық процессордың архитектуралық ерекшеліктері: Процессордың әртүрлі архитектураларын талдау: x86, ARM, MIPS және олардың мүмкіндіктері. Орталық процессордың негізгі элементтері: ALU, регистрлер және басқару блоктары. 2.2 Командалармен жұмыс: Орталық процессор бағдарламамен берілген нұсқауларды қалай орындайды. Командаларды декодтау және операцияларды орындау. 2.3 Жадпен жұмыс: Орталық процессордың жедел жадымен әрекеттесуі. Орталық процессор мен жад арасында адрестеу және деректерді тасымалдау процестері. 2.4 Регистрлермен жұмыс: Орталық процессордың операцияларындағы регистрлердің рөлі. Регистрлердің түрлері және оларды деректер мен адрестерді сақтауда қолдану. 2.5 Енгізу/шығару процестері: Орталық процессор енгізу/шығару операцияларын қалай өңдейді. Үзілістермен жұмыс және сыртқы құрылғыларды өңдеу. Бұл тарауда біз компьютердің командалар мен деректерді қалай өңдейтінін жақсырақ түсінуге көмектесетін орталық процессордың қалай жұмыс істейтінін егжей-тегжейлі қарастырамыз. Осы тарауды аяқтағаннан кейін сіз компьютерлік жүйенің өзегін жақсырақ түсінесіз. 2.1 Орталық процессордың архитектуралық ерекшеліктері:Орталық процессор (CPU) командаларды орындаушы ретінде әрекет етеді және компьютер архитектурасының негізгі компоненттерінің бірі болып табылады. Бұл бөлімде біз әртүрлі CPU архитектурасын және оларды бірегей ететін негізгі элементтерді қарастырамыз. 2.1.1 Процессордың әртүрлі архитектуралары:x86: Кеңінен қолданылатын архитектура, ең алдымен дербес компьютерлерде.ARM: мобильді құрылғылар мен ендірілген жүйелер үшін оңтайландырылған.MIPS: Жиі желілік құрылғылар мен маршрутизаторларда қолданылады. 2.1.2 Орталық процессордың негізгі элементтері:ALU (Arifmetic Logic Unit): Математикалық және логикалық операцияларды орындайды.Регистрлер: процессор лезде пайдалана алатын деректерді сақтауға арналған жылдам орындар.Басқару блоктары: Жұмысты ұйымдастыру және командалардың орындалуын бақылау. 2.1.3 Архитектуралық шешімдердің түрлері:RISC (Reduced Instruction Set Computing): өнімділікті жақсарту үшін қарапайым нұсқаулардың минималистік жиынтығы.CISC (Complex Instruction Set Computing): Бағдарламаларды жазуды жеңілдететін көбірек, күрделі нұсқаулар. Әрбір архитектураның есептеудің әртүрлі салаларында өзіндік бірегей артықшылықтары мен қолданбалары бар. Олардың арасындағы айырмашылықтарды түсіну инженерлерге нақты қолданбалар үшін ең жақсы архитектураны таңдауға көмектеседі. 2.2 Командалармен жұмыс:Орталық процессор бағдарламамен берілген нұсқауларды орындау арқылы жұмыс істейді. Бұл бөлімде біз нұсқаулардың аппараттық құрал деңгейінде қалай орындалатынын және операцияларды орындау үшін процессор оларды қалай декодтайтынын қарастырамыз. 2.2.1 Командаларды орындау:Орталық процессор келесі орындау үшін жедел жадтан нұсқаулар алады.Командалар процессорға түсінікті екілік код түрінде берілген. 2.2.2 Декодтау пәрмендері:Декодтау процесі екілік кодты түсіндіруді және қандай операцияны орындау керектігін анықтауды қамтиды.Декодтау нәтижесі қандай деректерді пайдалану керектігін және операцияны қалай орындау керектігін көрсетеді. 2.2.3 Бағдарламалар мен нұсқаулар:Бағдарламалар - бұл орталық процессор ретімен орындайтын нұсқаулар жиынтығы.Әрбір нұсқауда орындалатын арнайы операция бар. 2.2.4 Құбыр және параллелизм:Құбырды пайдалану бірнеше пәрмендерді бір уақытта өңдеуге мүмкіндік береді.Суперскалярлық әдіс нұсқауларды орындаудың параллельділігін одан әрі арттырады. 2.2.5 Командалық ағынды басқару:Орталық процессор нұсқаулар ретін, тармақтарды және орындау шарттарын қалай басқарады.Тармақталу және өтпелі құрылымдар. Орталық процессор деңгейінде нұсқаулардың орындалуын түсіну бағдарламаларды оңтайландыруға және өнімділікті жақсарту үшін параллелизмнің артықшылығын пайдалануға көмектеседі. 2.3 Жадпен жұмыс:Орталық процессор (CPU) деректерді қабылдау және операцияларды орындау үшін жедел жадымен әрекеттеседі. Бұл бөлімде біз орталық процессордың жадпен қалай жұмыс істейтінін және осы екі негізгі құрамдас арасында деректердің қалай тасымалданатынын қарастырамыз. 2.3.1 Адресті анықтау:Әрбір ЖЖҚ ұяшығының өзінің бірегей мекенжайы болады.Адрестеу процесі орталық процессорға деректердің жадтағы орнын анықтауға мүмкіндік береді. 2.3.2 Деректерді оқу және жазу:Оқу командалары деректерді жадтан орталық процессорға тасымалдайды, ал жазу командалары деректерді орталық процессордан жадқа жазады.Орталық процессор деректер көзін немесе тағайындалған орнын анықтау үшін адрестеуді пайдаланады. 2.3.3 Кэштеу және қол жеткізуді оңтайландыру:Кэш жады деректерге қол жеткізуді оңтайландыруда маңызды рөл атқарады.Кэштеу принциптері: кеңістіктік және уақыттық локализация. 2.3.4 Сегменттеу және беттеу:Сегменттеу және беттеу сияқты жадты басқару әдістері мекенжай кеңістігін тиімді ұйымдастыруға мүмкіндік береді. 2.3.5 Виртуалды жадымен жұмыс:Виртуалды жад бағдарламаларға физикалық қол жетімдіге қарағанда көбірек жадты пайдалануға мүмкіндік береді.Беттік және беттік файл механизмдері.Деректер мекенжайын, оқуды және жазуды түсіну жадты пайдалануды оңтайландыруға және процессордың тиімділігін арттыруға көмектеседі. 2.4 Регистрлермен жұмыс:Регистрлер - процессордың өзінде шағын, бірақ өте жылдам жад ұяшықтары. Бұл бөлімде біз орталық процессордың регистрлермен қалай әрекеттесетінін және олардың операцияларды жеделдетуде шешуші рөл атқаратынын қарастырамыз. 2.4.1 Регистрлердің рөлі:Регистрлер - процессор тікелей қол жеткізе алатын жадтың шағын аумақтары.Олар уақытша мәліметтерді және аралық операциялардың нәтижелерін сақтау үшін қолданылады. 2.4.2 Тіркеу түрлері:Жалпы мақсаттағы регистрлер: Әртүрлі операциялар мен аралық нәтижелерді сақтау үшін қолданылады.Көрсеткіш регистрлері: мекенжайларды жадта сақтайды.Жалау регистрлері: процессордың күйі туралы ақпаратты қамтиды (мысалы, тасымалдау жалаушалары, нөлдік нәтиже). 2.4.3 Регистрлермен және операциялармен жұмыс істеу:Орталық процессор операцияны орындаған кезде операндтар мен нәтижелерді сақтау үшін регистрлерді пайдаланады.Регистрлер деректерге жылдам қол жеткізуді қамтамасыз етеді, бұл өнімділікті жақсартады. 2.4.4 Тізілімді басқару:Бағдарламалар регистрлерді процессор нұсқаулары арқылы басқарады.Функцияларды шақыру кезінде регистрлерді сақтау және қалпына келтіру (конвенцияларды шақыру). 2.4.5 Регистрлер және көп тапсырма:Көптапсырмада регистрлер тапсырма контекстін сақтау үшін пайдаланылады.Тапсырмалар арасында мәтінмәндік ауысу. Регистрлермен жұмыс істеу нұсқауларды орындау процесінің маңызды аспектісі болып табылады және процессор ішінде деректерді өңдеудің жоғары жылдамдығын қамтамасыз етеді. 2.5 Енгізу/шығару процестері:Енгізу/шығару (енгізу/шығару) өңдеу компьютерлік жүйе жұмысының маңызды аспектісі болып табылады. Бұл бөлімде біз орталық процессордың (CPU) енгізу/шығару құрылғыларымен қалай әрекеттесетінін, деректер қалай тасымалданатынын және бұл процесс қалай басқарылатынын қарастырамыз. 2.5.1 Енгізу/шығару өңдеуі:Орталық процессордың енгізу/шығару құрылғыларымен (мысалы, пернетақта, монитор, қатты диск) байланысы.Деректерді күту және құрылғыларға командаларды жіберу процестері. 2.5.2 Үзілістер:Үзу механизмі сыртқы құрылғылардан келетін оқиғаларды өңдеу үшін қолданылады.Үзілістер процессорға белсенді түрде күтпей-ақ оқиғаларға дереу жауап беруге мүмкіндік береді. 2.5.3 Құрылғыны басқару:Деректерді тасымалдауды басқару үшін орталық процессор құрылғы контроллерімен өзара әрекеттеседі.Құрылғыны басқару бағдарламалары мен драйверлері. 2.5.4 Буферлеу және енгізу/шығару кэштеу:Деректерді уақытша сақтау үшін буферлерді пайдалану, енгізу/шығару процесіндегі кідірістерді азайту.Құрылғылармен жұмысты оңтайландырудағы кэштеу рөлі. 2.5.5 Жүйелік қоңыраулар:Енгізу/шығару процестерін жүйелік шақырулар арқылы бағдарламалар шақыруы мүмкін.Бағдарлама құрылғылармен жұмыс істеу үшін операциялық жүйе ядросымен қалай әрекеттеседі. Енгізу/шығару процестерін түсіну компьютер жүйесінің сыртқы құрылғылармен тиімді байланысын қамтамасыз ету және бағдарламалардың біркелкі жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін маңызды. Келесі бөлімдерде бізкөп тапсырманың жалпы принциптерін және маңызды архитектуралық тұжырымдамаларды қарастырамыз. жүктеу/скачать 45,62 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|