Архитектурные принципы фон-Неймана. Архитектура вычислительного средства – это общая организация вычислительного средства определяющие процесс обработки данных в конкретной вычислительной системе и включающая:1)Методы кодирования данных и команд. 2)Состав и иерархию и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Архитектурные принципы фон-Неймана.
Принцип программно реализуемой обработки данных.
Принцип хранимой программы и хранимых данных (линейная организация памяти, адресного пространства).
Последовательное выполнение команд составленной программы (низкий уровень команд, происходит выборка по 1 команде).
Вытекает из 2 –го принципа наличие средств ввода данных и вывода. Средства в/в.
Расширенные принципы используемые в современных ВС.
Частотный (Иерархическая модель памяти вытекает из частотного принципа: СОЗУ-ОЗУ-ВЗУ-УВВ).
Принцип модульности (куда помещать информацию при ее наиболее частом использовании).
Принцип локальности (связан с линейной организацией адр. пространства. Взаимосвязь данных в потоке данных и взаимосвязь команд находятся на небольшом расстоянии друг от друга. Как во времени так и в пространстве (пример кэш память)).
Интерпритация команд процессором. Интерпретация – реализация смысла некоторого синтаксически законченного текста, представленного на конкретном языке.
Интерпретация команд в СPU осуществляется дешифратором кода команд ДКК. Поступившая команда на ДКК расшифровывается дешифратором. В зависимости от кода операции поступившей команды дешифратор выдает управляющие сигналы на ее выполнение. Схема формирования микрокоманд: в зависимости от пришедшей команды формируется последовательность микрокоманд, каждая из которых состоит из микроопераций. Команда выполняется за последовательность микрокоманд.
Форматы данных и команд. – способ кодирования (представления) команд и операторов, участвующих в выполнении программы.
Команды процессора располагаются в памяти (ОЗУ ПЗУ) в виде последовательности бито, длина которой кратна байту. В свою очередь каждая команда разделяется на группы битов или поля, причем поле кода операции (КОП) показывает, что должен делать процессор, а остальные поля, называемые операндами, определяют требуемые команде данные. Операнд может содержать непосредственно данное (число, входящее непосредственно в команду), или адрес данного в памяти. Команды могут содержать несколько операндов. Чтобы минимизировать общее число бит в команде, большинство команд имеет 1 или 2 операнда, причем один из операндов является регистр. Формат данных – двоичное представление.
Способы адресации. – способ формирования адреса операнда в памяти ПК.
Непосредственная – данное, требуемое для выполнения команды, содержится непосредственно в коде команды.
Прямая – 16-битовый эффективный адрес данного (смещение в сегменте) является частью команды.
Регистровая – данное содержится в регистре, определяемом командой.
Регистрово косвенная – эффективный адрес данного ЕА находится в 16-битном регистре процессора. В качестве таких регистров могут использоваться базовый регистр BX и индексные регистры SI, DI.
Регистрово относительная – эффективный адрес данного равен сумме содержимого базового или индексного регистра и 8 или 16 битового смещения, которое задается в коде команды.
Базово индексное – эффективный адрес равен сумме содержимого базового и индексного регистров.
Основным принципом архитектуры Неймана является линейная организация памяти. Имеется адресное пространство и объекты (ячейки) нумеруются натуральными (последовательными) числами и обращение к объекту осуществляется по его номеру (адресу).
Физический адрес – это число, однозначно идентифицирующее ячейку и область физической памяти. Физическое адресное пространство (память) – это совокупность ячеек памяти доступное процессору при обмене с внешними устройствами.
Логический адрес – число, однозначно идентифицирующее операнд команды процессора, содержащийся в ней и вычисляемая на основе содержимого её полей. Логическое адресное пространство – совокупность ячеек памяти (объектов), доступных командам программы. Вывод: физические и логические адресные пространства могут не совпадать по диапазону адресов.
