Архитектура эвм
1). Необходимо обеспечить передачу данных между процессами, исполняемых на каждом транспьютере. 2). Необходимо обеспечить синхронизацию этих процессов, т.е. реализовать заданную логику их порождения и запуска. 3). Так как интерфейс дополнительной памяти является разделяемым между транспьютерами, то это является слабым звеном такого рода систем.
Это набор параллельных процессов, взаимодействующих через программные каналы путем столкновения в канале. Явление столкновения является одновременно механизмом синхронизации процессов: Один процесс выводит в канал, а другой выводит из канала. Вывод в канал при отсутствии данных в канале приводит к остановке читающего процесса.
OCCAM – является языком строгой типизации, т.е. отсутствует неявное преобразование типов. Пример: язык программирования Паскаль. 1). BOOL (логический) – двоичный тип. 2). BYTE – байтовый тип. 3). INT16, INT32, INT64 – целый тип.
Оператор присваивания состоит из трех частей: < леводопуст >: = < выражение > где леводопуст – это выражение, которое ссылается на ячейку памяти. Самым простым является идентификатор переменой:
SEQ – означает секцию последовательных процессов. PAR – означает секцию параллельных процессов. Пример: SEQ x: = 0
Рис.7.44. Конвейер будет состоять из 3 стадий, т.е. будет 3 независимых процесса, которые будут распределены на разные процессоры в этой многопроцессорной сети. Данные подаем на один процесс, он их вычисляет, затем результат подаем на 2 процесс, она этот результат должен опять преобразовать и свой результат передать 3-му процессу. Каналы организуем в виде массива.
Пример: [3][2]CHAN OF INT X [2][3]CHAN OF INT Y PAR i=0 FOR 2 PAR j=0 FOR 2 P[i,j](X[i,j,Y[i,j], X[i+1,j],Y[i,j+1])
Первый способ выполняется программой, написанный на языке удобном для человека, это замена каждой команды на эквивалентный набор команд в машинном языке. В этом случае компьютер выполняет новую программу, написанную на машинном языке. Вместо старой программы, написанной на языке, удобного для человека. Такая технология называется трансляцией.
Представим преобразование входных данных в выходные в виде некоторой последовательности элементарных операций. Пусть задана функция , где – входные данные или множество переменных. Все известные подходы при обработке дискретных данных сводятся к следующей декомпозиции: (исходные данные делим на 2 части, возможно пересекающиеся) – некие функции обработки данных.
Постановка задачи: Пусть имеется функционально полная система W={fi, gj, hl}, i=1,2,..,k1; j=1,2,..,k2; l=1,2,..,k3; Построим автомат реализующий функции представленные в базисе W.
Возможности автоматического проектирования аппаратных и программных средств ограничены. 1) При проектировании дискретных устройств полная автоматизация этого процесса достаточно трудоемка и практически нереализуема. 2) При проектировании вычислительных устройств происходит разделение на программную и аппаратную части. Проектирование аппаратной части ВС осуществляется в алгебре логики. Программные средства опираются на аппаратно реализуемые операции.
При проектировании дискретных устройств мы вынуждены пользоваться некими принципами декомпозиции сложного устройства на части в рамках использования методологии проектирования. Проектирование дискретных устройств состоит из трех этапов: 1. Системное (архитектурное). 2. Логическое (синтез). 3. Техническое.
Глушков В.М. предложил декомпозировать КА (процессор) на операционный и управляющий блоки. Операционный блок – автомат, предназначенный для выполнения операций преобразования данных. Управляющий блок – предназначен для управления операционным блоком и внешним окружением процессора в соответствии с программой.
Регистровый файл – есть совокупность ячеек промежуточной памяти необходимых для реализации команд процессора в виде последовательности операций низкого уровня. Он предназначен для хранения и доступа к наиболее часто используемым операндам. Регистровый файл может работать в двух режимах: чтения или записи, но не одновременно. Регистровый файл состоит из множества регистров (сколько регистров столько ячеек).
Рис. 2.5. Схемотехническое устройство регистрового файла
Рис. 2.6. Функциональная схема операционного блока
Микрооперацией называется элементарная операция выполняемая за 1 тактовый интервал и приводимая в действие одним управляющим сигналом (примеры:код операции, сдвиг, выход, строб). Микрокоманда – это совокупность микроопераций выполняемых за 1 тактовый интервал.
Управляющий автомат с хранимой в памяти логикой – это последовательностное устройство, вырабатывающее распределенные во времени управляющие функциональные сигналы, задаваемые содержимым микропрограммной памяти. Во всех случаях, перед тем как выполнить некую команду, надо считать ее из запоминающего устройства. А значит, что надо иметь некоторый регистр, где эта команда будет храниться во время исполнения.
RISC (Redused Instruction Set Computer) – процессор с сокращенной системой команд. Особенности архитектуры RISC: 1) Управляющий автомат с «жесткой» логикой работы.
Рассмотрим двухоперандные команды: Рис. 2.12. Двухоперандная команда Закодируем следующим образом: 00 – команда сложения (ADD), которая работает следующим образом Rb¬Ra+Rb
Обычно стек реализован путем взаимодействия процессора и основной памяти, то есть процессор в процессе выполнения команды вызова и возврата из процедуры обращается к основной памяти для записи или считывания сохраняемых или восстанавливаемых адресов. Но для RISC процессора это не подходит, потому что в этом случае увеличивается нагрузка на системный интерфейс.
Проблема перестановки байт появляется вследствие неравенства минимально адресуемой порции данных, обрабатываемых процессором, и порции данных, считываемой или записываемой через внешний интерфейс процессора. Вводится понятие слов (разрядность внешнего интерфейса), расположенных на границе слова в основной памяти, которое может быть считано за 1 цикл обмена, и слов не на границе слова, доступ к которым осуществляется за 2 Читать далее
CISC –Complex Instruction Set Computer (процессор со сложной системой команд) Особенности архитектуры: 1) Сложная система команд, определяющая не только возможности выполнения сложных операций, но и позволяющая использовать множество способов адресации данных (регистровый способ – данные находятся в регистре, прямой – адрес данного содержится в коде команды, косвенный – адрес данного в регистре, базовый – адрес Читать далее
Рассматривая ЭВМ, как класс устройств, мы пришли к такому выводу, что наша ЭВМ изначально содержит, помимо той упрощенной схемы, которую мы рассматривали раньше, еще некие дополнительные устройства. Первоначально схема была следующей: Рис. 1. 2. Первоначальная схема интерфейса
1. Информационные. Используются для обеспечения согласованного взаимодействия функциональных элементов в соответствии с совокупностью логических условий, определяющих в целом структурную и функциональную организацию системы (кодирование алфавитов данных, синхронизация работы в автоматной сети).
1. Пропускная способность — это количество единиц информации, передаваемых между элементами в единицу времени [Бит/c]. Различают максимальную, минимальную и номинальную пропускную способность. Замечание: Единица измерения Бод никакого отношения к пропускной способности не имеет. Бод — это скорость манипуляции в канале. Она связана с пропускной способностью, но никак ее не определяет. Скорость манипуляции — это число Читать далее
1. Системные интерфейсы: радиальные (ISA, MCA, EISA), совмещенные (PCI, IEEE-1196). 2. Интерфейсы программируемых подсистем: IEEE – 488, SCSI. 3. Интерфейсы внешних запоминающих устройств (ВЗУ): накопитель на гибком магнитном диске (ST-506);
Рис. 1. 7. Платформа с множественным интерфейсом
Рис. 1. 17. Мосты интерфейса PCI