Подготовка за контролно номер 2 по Компютърни Архитектури!

Регистри. Видове Регистри. Флагове Буфери Стек и стекови операции:

Регистрите използват групи от тригери за да могат да запаметят двоичните сойности.Така ако искаме да съберем две числа ще сложим едното число в регистъра А, адругото число в регистъра B и като след това ще свържем техните изходи към система за събиране, като изходът на тази система можем да насочим пак към един от двата регистъра , например A=A+B.Докато процесорът работи с променливите и указателите то той ги премества в регистрите след като вече приключи работа по тях ги връща в оперативната памет.Позицийте на отделните битове в регистръра се дефинират като степен на 2 както следва най-малко значещия бит е 0 следващия 1 следващият 2 и т.н.Видове Регистри:Регистрите могат да бъдат 4 вида:1) Регистри за данни – в тях се запаметява стойност с която да се правят аритметични и логически операции в последствие2) Регистри за адрес – в тях се запаметяват адресите на променливи най-често се използват при масиви и низове.3) Регистри за инструкции – те са специално отделени регистри които са направени да запаметят процесорна инструкция по зададен номер. Тоест в тях се пази числова стойност, която отговаря на някоя от процесорните интрукции4) Регистри за Флаговете – това са група от битове които процесора изпозлва за да следи състоянието на отделна операция или на самия процесорФлагове:Флаовете са група от битове които следят за състоянието на процесора и са насочени най-вече към последната операция като пример за флаг можем да дадем дали резултата от събирането е нула, тогава ще флага за резултат на нула ще стане еденица или пък флаг за знак ако сборът на две числа се получи отрицателно число то тогава флагът за знак от 0 ще стане 1.Буфери:Никога главният процесор не работи сам обикновено е поддържан от допълнителни процеси който олесняват работата му като видео процесори процесор на СД ром-а процесори на мишката и клавиатурата като когато единя от процесорите завърши изпълнението си и е готов да предаде данните на друг процесор, който не е свободен във момента идва ролята на буфера. Това е определено количество памет, където се оставят обработените от единя процесор данни докато не се изтеглят от другия процесор, след като той се освободи.Стек:Стекът е допълнителна памет в която процесорът може да сложи някакви данни ако регистрите му се препълнят и се нуждае от допълнителна памет.Стекът е блок памент който работи като времмна памет и е на принципа „Последният влязъл-първи излязъл”-тоест когато процесорът сложи данни в стека данните отдолу не могат да бъдат премахнати, докато последната сложена не бъде премахната.Съществуват 2 стекови операции, които процесорът извършва със стека:1) Може да запомни стойност на регистър на върха на стека2) Да отстрани данните от върха на стека и да ги запомни в регистър

Записът на данни в стека се извършва с инструкцията PUSH, а данните се четат от него с инструкцията POP.

13.

14.Опишете процеса на конвейра (pipelining), използван в процесорите IntelPipelining е така нареченото предвиждане на бъдещата операция, като при този процес е характерен подхода за едновременно използване на всички части от CPU-то защото за да се изпълни 1 машинна инструкция ословно можем да разделим това на 3 етапа.1) Извличане на инструкцията от паментта2) Декодиране – избор на това кои схеми ще бъдат активни за обработването на инструкцията3) Използване на логическата част на процесора (ALU) и вътрешната памет за да се изпълни инструкциятаТоест ако изпълняваме тези стъпки една след друга то тогава докато извличаме инструкцията ALU и декодерът ще седят без-работа, докато се декодира вътрешната магистрала и ALU седят свободни, а докато се изпълнява инструкцията магистралата и декодера стоят без работа. Затова при процесорите след като 1 инструкция бъде изтеглена и подадена на декодера моментално се тегли друга инструкция коато да бъде обработвана примерно от декодера докато ALU върши работа по първата изтеглена, ако се окаже че изтеглената инструкция не е тази която трябва да бъде изпълнена след конкретнат то работата свършена по нво изтеглената се игнорира и се започва работа по нова.15. Регистри с Общо предназначение в процеоср Intel 80x86В процесорът 80186 има два вида регистри едните са така наречените регистри за общо предназначение а другите са адресните регистри. В този върпсо ще разгледам първите регирстри- а именно тези за общо предназначение те са 8 битови като тук изниква върпсоът как 16 битов процесор може да има 8 битови регистри – отговорът е прост просто този процесор комбинира два 8 – битови геристъра в един 16 битов такъв. Регистрите за общо предназначение служат за обработка и прехвърляне на данни. Ето как функционират да приемем че АH и AL са два 8 битови регистъра които обединени заедно правят АX шестнайсет битов регистър така 8 – те бита на АH се явяват 8 те най страрши бита в АХ а 8

CPU

Регистри

Вътрешна памет

Буфер за данни

Адресен тригер

Входно Изходни пор

те бита на AL са десете най младши бита в АХ.AH=01110011(2) AL=11001001(2) то тогава AX=0111001111001001(2);Всеки от регистрите с общо предназначение има свое име съгласно неговото предназначени по подразбиране. Така например:AX – се използва главно за аритметични и логически операцииBX – се използва като базов адрес или указател към стуктура от данниCX – се използва за запемтяване на индекът на цикъл в програматаDX – се използва като помощен регистър на AX когато се работи с 32 битови числа например в DX се запомнят 16-те старши бита на числото16 Aдресни регистри в процесор Intel 80x86Адресните регистри в този процесор са регисти от 16 бита които се намират под регирстрите за общо предназначение. Като тука изниква въпроса как адресен регистър с 16 бита може да адресира по магистрала която е 20 битова. Отговорът се крие във включването на сегментните регристри в блока за интерфейс към външната магистрала.Адресните регистри в този процесор са две групи: указателни регистри и индексни регистри.И както при регистрите с общо предназначение всеки регистър има специфично за него предназначение:(указателни регистри)SP – указател който сочи към адреса на последния елемент запоменен в стекаBP – е указател който сочи към началният адрес на параметрита на функцоята с която процесорът работи в конкретният моментIP – е указател към инструкциите процесорът използва този указател за да може да разбере от къде да изтегли следващата инструкция(Индексни регистри) SI и DI – това са индексни регистри които процесорът използва при работа с низове напраимер сравнение промяна и др. като SI посочва мястото в паметта от където да се извлече символа ,а DI пък от своя страна показва къде символа да бъде записан.17 Описание на флаговете в процеоср Intel 80x86Флаговете в този процесор за сложени в един 16 битов регистър като не всички битове в този регистър се използват. Флафовте са рзделени на две категории Управялващи флагове и Флагове на състоянията. Управялващите флагове могат да бъдат променяни програмно тези флагове са 3 на брой:1) Флаг за стъпков режим – това е флаг който усигорява постъпковото изпълнение на нашата програма като когато този флаг бъде „вдигнат” стане 1 тогава може да се направи прекъсване с преход към настройваща програма2) Флаг за посока обработване на низове – този флаг определя дали низът ще се чете от ляво на дясно или от дясно наляво като работи с индексните регистри за низове SI и DI. Като ако не е „вдигнат” тогава броячът за низове се инкрементира , а ако е „вдигнат” то броячът за низове се автодекрементира.3) Флагът за маскиране на прекъсванията - при 1 той разрешава обработката на възникналото прекъсване при 0 това прекъсване се игнорира.Но има приоритетни прекъсвания който не се влияят от този флаг.Останалите флагове са флагове на състоянието и те се отнасят до последната операция, която е извършил процесора те са : Флаг на препълване , Флаг за отрицателен знак , Флаг за нулев резултат, Флаг за десетичен пренос,Флаг за четност, Флаг за пренос.18 Сегментна адресация в процесор intel 80x86

Сегментната адресация в този процесор е нужна защото както знаем процесорът е 16 битов а адресната магистрала е 20 битова и затова се използва гомбинация от два 16 битови адреса като в схемата на интерфейсния блок за връзка с магистралите се намират 4 сегментни регисръра. Като тези сегменти регистри работят заедно с работят заедно с указателните и индексните регистри за адресиране в паметта. Има сумиращ блок, който комбинира сегментинят регистър и адресният регистър. Ако се получи грешка при адресацията операцинонната система ще изпише нещо от сорта на:3241:А34ЕТова са двата регистъра в ляво от двоеточието седи сегментият регистър ,а в дясно указателният или индесктноят регистър. Начинът на изчисление е следният взема се първи сегментият регистър и се превърща от шенстайстичен в двоичен вид в случея:0011 0010 0100 0001След което добавме четири нули след края му ако работим в двоична система или една нула ако работим в шенайсетина и събираме с вторият регистър(стоящ в дясно от двоеточието)1)0011 0010 0100 0001 00002)+ 1010 0011 0100 11103)0011 1100 0111 0101 1110

1) стойността на първия ред се нарича сегментен адрес той показва най-малката стойност от сегмента с памет с който може да работим2) адрес на изместване той показва стойността на отместване с която отместваме от най-малкият адрес 3) на ред номер 3 е показан физическия адрес тоест точният адрес от памет, който ще бъде подаден върху адресната магистрала

Програмистът може да използва сегментните регистри за различни цели но все пак те са проектрирани с конкратни приложения както следва:

CS – сегментен регистър на кода този регистър се използва за да дефинира текущия сегмент съдържащ машинните инструкцииDS – сегментен регистър който се използва адресира към сегмента от паметта в която се съдържат данните на конкретно изпълняваната програмаSS – сегментен регистър на стека дефинира сегмент в паметта , в който се изпълняват стековите операции.ЕS – това е допълнителен сегмент, подобно на DS но ако DS е свързан с SI то този сегмент е свързан с DI20. Oрганизация на системата за прекъсвания в PC.Прекъсванията това е спирането на работа на процесора по конкретна задача и предстъпването на този ресурс на друга по-важна в момента задача, като след завършването на по-важната задача за момента процесорът се връща на първата задача от момента в който тя е била преустановена.При всяко прекъсване се извиква „програма за обработка на прекъсванията”.Системата за прекъсвания в персоналния компютър работи по следния начин:при поява на заявка за прекъсване процесорът завършва текущата команда на прогамата върху която работи и след това анализира заявката като взима под

внимание разрешимостта на това прекъсване и приоритета му ако стигне до заключение че прекъсването е разрешимо то тогава процесорът извършва следните действия :1) прочита от оперативната памет и записва в регистрите си вектора на прекъсване и неговите атрибути 2) слага флаговете за прекъсване в положение 0;3) изпълнява програмата за обработване на прекъсването4) след излъпнението на програмата за обработване на прекъсването от стековата памет възстановява параметрите на прекъснатата програма и продължава нейното изпълнение.

Видовете на прекъсванията са 256 и съответно векторите на прекъсванитя в оперативната памет са 256. Прекъсванията могат да бъдат : Приложни прекъсвания,Апаратни прекъсвания, Програмни прекъсвания или Технически прекъсвания като всеки един от тези раздели може да бъде раздробен на други по-малки.21.Какво е това чипсет и за какво служи ? Основни негови функции?Чипсетът представлява една или някой интегрални схеми, които осигуряват „интелегентността” на дънната платка. Той определя кои процесори, кои памети и други компоненти могат да бъдат използвани с конкретната дънна платка. Повечето чипсетове са разделени на две физически остройства северен пост и южен мост. Като северният мост управялва кеш паметта и оперативната памет като контролира магистралите до тях, както и разширанието на PCI магистралта ,а южният мост управлява ISA магистралата свързва тази магистрала с PCI магистралата и съдържа входноизходния контролер.22.SCSI интерфейсИнтерфейсът SCSI е интерйес с общо предназначение и се използва за свързване на много и различни устройства към персоналния компютър. Той е най-използваният интерфейс за свързване на високоскоростни твърди дискове къ персонални компютри с повипена производителсност например мрежови сървъри. Той освен дисков интерфейс е и системен такъв което позволява към него да бъдат свързани различни устройства като скенери и принтери.SCSI магистралата поддържа до 7 или до 15 утройства като също така има много канални SCSI, който поддържат до 7 или до 15 устройства на канал.SCSI контролерът наричан още хост служи като шлюз межди SCSI магистралата и магистралата на персоналният компютър, като всяко SCSI устройство има свой собствен SCSI контролер.Една SCSI магистрала поддържа до 8 или 16 физически устройства като напрактика те са 7 или 15 защото едното от всичките устройства задължително трябва да бъде хостът. SCSI е изключително бърз интерфейс като посленият Ultra4 може да поддържа скорост на предаване до 320 мб в секунда.