[Principios de funcionamiento de diseño del sistema y la esencia de notas] Computer System Capítulo 1 Información general

Capítulo 1 Descripción general del sistema de ordenador

---

1.1 configuración básica

1. Cuatro componentes estructurales principales: un procesador, memoria principal, módulos de entrada / salida, un bus de sistema

2. Los intercambios de datos del procesador con una memoria: Mar, MBR

   El procesador y el módulo de entrada / salida a los datos de cambio: I O AR /, I / O BR

   PC Procesador, IR

   

1.2 Desarrollo del microprocesador

ligeramente

1.3 ejecución de instrucciones

1. Ciclos: traen etapa, etapa de ejecución

2. El contador de programa PC, la instrucción registro IR

3. Cuatro principales instrucciones de operación: procesador de datos de transmisión y la memoria, el procesador y la transferencia de datos del módulo de entrada / salida, datos de procesamiento (realiza el procesador de operaciones aritméticas y lógicas), el control (cambiando el orden de ejecución)

4. ejemplo (que comprende un procesador y la transferencia de datos de memoria, el procesamiento de datos)

   

(1) PC = 300, el procesador 300 de la dirección de memoria de la recuperación de instrucciones unidad 1940, la instrucción en IR, PC se incrementa a 301

(2) ejecutar la instrucción, el procesador 940 de la dirección de celda de memoria se toma de los datos de 0003, en la CA acumulador

(3) PC = 301, la instrucción procesador traiga unidad 301 de la memoria 5941, la dirección de la instrucción en IR, PC se incrementa a 302

(4) para ejecutar la instrucción, el procesador 941 lleva la unidad de memoria de datos de 0002, añade los datos de la dirección de la CA, la parte posterior resultado de AC

(5) PC = 302, el procesador 302 de la instrucción de dirección de memoria traiga unidad 2941, la instrucción en IR, PC se incrementa a 303

(6) la ejecución de la instrucción, el procesador almacena la dirección de AC de datos, las celdas de memoria 941

1.4 interrupción

1. Categoría común de interrupción: interrupción, interrupción del temporizador, I / O interrupciones, las interrupciones de hardware falla

2. ciclo de instrucción
   

3. Largo de E / S espera y el programa corto análisis de tiempo de espera I / O

4. procesamiento de software y hardware de evento de interrupción

5. interrupción múltiple

   (1) la manipulación de una interrupción, la interrupción se produce de nuevo prohibición

   (2) la definición de prioridad de interrupción, las interrupciones de alta prioridad para permitir bajo de prioridad de interrupción operación

jerarquía de memoria 1.5

1. El objetivo del diseño de la memoria del ordenador: un compromiso entre velocidad, capacidad y precio
2. Jerarquía de memoria
   

jerarquía de almacenamiento desde la parte superior hacia abajo: a los registros del procesador, memoria caché, memoria, disco

(1) disminuir el precio por bit

(2) disminuir la velocidad de acceso

(3) Capacidad incrementales

(4) disminuir la frecuencia de acceso al procesador

1.6 caché

1. caché de importancia: instrucciones de la velocidad del procesador que ejecuta el límite de tiempo de almacenamiento, la velocidad y el costo de compensación, teniendo en cuenta el uso del principio de localidad, un pequeño aumento de la capacidad de memoria y velocidad entre registros y memoria

2. principio de localidad: la transferencia entre el bloque y la memoria caché

3. El uso de caché multinivel
   

4. principio

   (1) Capacidad de memoria $2 ^ n$ palabras, cada bloque (bloque) que comprenden palabras K, un total de $M = 2 ^ n / K$bloques

   (2) la memoria caché de C tiene ranuras (slots), cada uno palabras K de ranura y una etiqueta (bloque almacenado identificación)

   (3) (procesador de textos de dirección de lectura RA), el procesador de textos de lectura, si RA contiene bloques no en la memoria caché , el procesador accede a los bloques de memoria incluidos en la RA, la ranura de caché asignado a continuación, la carga de la ranura de caché de bloques de memoria, mientras que el RA de la palabra de transferencia a la CPU; bloque si RA está contenido en la memoria caché , el acceso directo a la RA de la palabra a la CPU

1.7 Acceso directo a memoria

1. Realización de las operaciones de E / S en la técnica: un I / O programable, por interrupciones de E / S, el acceso directo a memoria (DMA)

   (1) una programables operaciones de E / S: un procesador para módulo E / S después de mando para ejecutar instrucciones, para comprobar periódicamente el estado para determinar si se ha completado la operación de E / S, el procesador que esperar un largo tiempo

   I / O (2) de interrupción accionado

2. acceso directo a memoria (DMA, Direct Memory Access)

   (1) Cuando el procesador envía una instrucción, el módulo de DMA de transferencia de DMA directamente con la memoria del módulo bloque entero de datos, un módulo de DMA envía una señal de interrupción al procesador después de la finalización de

   Instrucción (2) envía al módulo de procesador comprende DMA: un comienzo de dirección de lectura si una operación de petición, dispositivos de E / S, las células de memoria, lectura y escritura de las palabras

Y un ordenador procesador multi-core más de 1,8 Estructura

1. Multiprocesador simétrico (SMP)

   (1) Definición: una pluralidad de procesador comparable rendimiento, memoria compartida, y dispositivos I / O (a través del bus del sistema), el acceso compartido a dispositivos I / O, realice la misma función, un control de sistema operativo unificada, la operación se puede realizar , procesos, archivos y otros a nivel de elemento de datos de interacción

   (2) en comparación con un único procesador

   1) el rendimiento
   2) Disponibilidad: fallo en el procesador sola no resultará en el tiempo de inactividad
   3) crecimiento gradual
   4) Escalabilidad

   (3) Estructura
   

   Coherencia de caché problema se suele resolver con el hardware

2. Multicore ordenador: una pluralidad de procesadores (núcleo) se ensambla en un equipo único de silicio (hoja), también conocido como un multiprocesador de chip