Otázky k absolutoriu

HW6 - 10

6

• Tiskárny tryskové, jehličkové, laserové a tepelné

Tiskárna s plynulým tiskem

Tiskárna s piezoelektrickým tiskem

Tiskárna bubble-jet

Laserová tiskárna

7

• Řadiče. Přerušení, rozhodovací obvod. Přehled kódů a číselných soustav. Samoopravitelné kódy

Obvodové řadiče

Řadič uvedený ve struktuře von Neumannova počítače se ve skutečnosti realizuje jako soustava místních řadičů, které mají svoje funkce rozdělené a specializované.

• - řadič pro vedení instrukce ALU - řadič pro vedení instrukce FPU s pohyblivou řádovou čárkou

• - řadič přerušení• - řadič vstupně-výstupních operací• - řadič paměti • - řadič kanálu přímého přístupu k paměti (DMA)• - řadiče jednotlivých periferních zařízení

Základní schéma mikroprogramového řadiče

Paměť řídící Datová

mikroprogramů signály část

procesoru

AR mikro I

Logika pro

výběr adresy

IR

Řadiče diskůŘadič je spojovací článek mezi diskem (popř. jinou periférní jednotkou) a CPU.

• IDE - Jeho předností je nízká cena a bezproblémová konfigurace. Řadič umožňuje připojení dvou disků, z nichž jeden je zvolen jako MASTER a druhý jako SLAVE. Toto nastavení je definováno propojkami na disku. Max. přenosová rychlost je 5 MB/s. Maximální velikost disku je 528 MB.

• EIDE - (Ethanced IDE) je řadič, který odstraňuje omezení IDE. Má vyšší přenosovou rychlost (až 15 MB/s) a možnost připojení čtyř disků o kapacitě nad 1 GB.

• SCSI - Používá se proto ve výkonných stanicích nebo serverech. Dovoluje připojení až sedmi disků. Rozhraní SCSI není pouze způsob propojení pevného disku s počítačem, je specifikováno jako generické připojení periferních zařízení k počítači.

Rozhodovací obvod

• Pořadí důležitosti jednotlivých žádostí o přerušení je dáno jejich prioritou. Vzniknou-li dvě žádosti o přerušení současně, musí se tato kolize řešit a rozhodnout se musí ve prospěch žádosti s vyšší prioritou. Toto rozhodování provádí rozhodovací obvod (arbitr). Pro možné maskování (blokování) jednotlivých žádostí o přerušení IRQi (Interrupt Request) je doplněn programově přístupný registr masky přerušení.

Číselné soustavy

Číselné soustavy dělíme na• polyadické - soustavy s jedním základem.

Polyadická číselná soustava má definovaný jeden základ z (z >= 2). Používané základy jsou 2, 10, 16.

• nepolyadické - s několika základy (resp. soustavy se smíšenými základy). Nepolyadické soustavy mají základů několik. Příkladem nepolyadické soustavy je soustava římských číslic (např. I, V, X, L, C, D, M).

Přehled kódůData můžeme rozdělit na čísla a nenumerická data (literály). Data reprezentujeme pomocí kódů, které můžeme velmi zhruba rozdělit do dvou skupin:

• kódy pro vnější přenos dat, jako EBCDIC, ASCII apod.• kódy pro vnitřní reprezentaci čísel, jako kód BCD• pro čísla s pohyblivou řádovou čárkou se použijí jiné

kódy než pro čísla s pevnou řádovou čárkou.• Základem kódu EBCDIC je kód BCD (Binary Coded

Decimal), což je čtyřbitový váhový kód vyjadřující desítkové číslice.

• Kód ASCII - (American Standard Code for Information Interchange) byl definován jako 7-bitový. Kóduje v zásadě stejné skupiny znaků jako kód EBCDIC, ovšem využívá celého prostoru 7-bitového kódu.

Kódy pro detekci a opravu chyb

• Nejjednodušší kód detekující jednu chybu (SED) dostaneme doplněním paritního bitu, např. na sudou paritu.

• 0110 1010 0• 1000 0000 1• 1111 1111 0• Popsané uspořádání se někdy nazývá paritní kód.

Kontrola správnosti dat se provádí kontrolou parity. • Hammingova vzdálenost kódových složek je definována

jako nejmenší počet bitů, v nichž se dvojice kódových kombinací liší. U tohoto kódu je Hammingova vzdálenost rovna 2.

SEC

• Kód opravující jednoduché chyby (Single -Error Correction SEC). Jeho Hammingova vzdálenost je 3

001 00X 001

011 X11 X11

110 1X0 X10• kontrolní součet 100 100 100

8

• Paměťový podsystém, prostředky pro pamatování informací, úloha paměti, požadavky na organizaci paměti.Prvky a zařízení paměti, hierarchická struktura paměti. Mnohoúrovňový paměťový podsystém.

Typy pamětí

• vnitřní paměť procesoru - registry, registrové sady, zásobníky, fronty a paměť mikroprogramů v řadiči procesoru

• hlavní paměť včetně rychlých vyrovnávacích pamětí

• vnější paměti včetně vyrovnávacích pamětí apod.

Parametry pamětí

• kapacita: množství informací, které je možné do paměti uložit.

• přístupová doba - doba od zahájení čtení do získání obsahu paměťového místa (tj. udání adresy paměťového místa a povelu R).

• doba cyklu - doba od zahájení čtení nebo zápisu až do skončení této operace, kdy je možno spustit další operaci Č/Z.

• přenosová rychlost - parametr udávající počet datových jednotek přenášených do nebo z paměti za sekundu (např. 3MB/s u disku).

Statičnost - dynamičnost

• statické paměti: uchovávají informaci po celou dobu, kdy je paměť připojena ke zdroji elektrického napětí

• dynamické paměti: zapsanou informaci mají tendenci ztrácet i v době, kdy jsou připojeny k napájení. Informace v takových pamětech je nutné tedy neustále periodicky oživovat, aby nedošlo k jejich ztrátě. (refreš paměti)

Destruktivnost při čtení

• destruktivní při čtení: přečtení informace z paměti vede ke ztrátě této informace. Přečtená informace musí být následně po přečtení opět do paměti zapsána.

• nedestruktivní při čtení: přečtení informace žádným negativním způsobem tuto informaci neovlivní.

Energetická závislost

• energeticky závislé: paměti, které uložené informace po odpojení od zdroje napájení ztrácejí (volatilní). Volatibilita se u polovodičových pamětí překonává záložním napájecím zdrojem (např. akumulátorový článek u CMOS paměti počítače PC)

• energeticky nezávislé: paměti, které uchovávají informace i po dobu, kdy nejsou připojeny ke zdroji elektrického napájení (nevolatilní).

Přístup

• sekvenční: před zpřístupněním informace z paměti je nutné přečíst všechny předcházející informace

• přímý: je možné zpřístupnit přímo požadovanou informaci

Typy pamětí a jejich parametry Registry vnitřní paměti vnější paměti

Kapacita velmi malá (jednotky

bytů)vyšší (řádově 100 kB –

10G)vysoká (řádově 10 MB –

100GB)

Přístupová doba

velmi nízká (velmi rychlá paměťová

místa)vyšší (řádově 10 ns)

vysoká (řádově 10 ms - 10 min)

Přenosová rychlost

vzhledem k malé kapacitě se

většinou neuvažuje

vysoká (řádově 1 - 10 MB/s)

nižší než u vnitřních pamětí (řádově 10 MB/min - 1

MB/s)

Statičnost/dynamičnost

Statické statické i dynamické statické

Destruktivnost při čtení

Nedestruktivnídestruktivní i

nedestruktivnínedestruktivní

Energetická závislost

Závislé závislé nezávislé

Přístup Přímý přímý přímý i sekvenční

Spolehlivost velmi spolehlivé spolehlivé méně spolehlivé

Cena za bit vzhledem k nízké

kapacitě vysokánižší než u registrů a vyšší

než u vnějších pamětívzhledem k vysoké kapacitě

nízká

Hierarchická struktura paměti

Struktura paměti v počítači

9

• Procesorové paměti (zápisníkové, zásobníkové). Vyrovnávací paměť. Účel použití, typy paměti. Paměti typu Cache. Použití, funkce.

Procesorové paměti

• představují vnitřní paměť procesoru a používají se pro uchování informací nutných pro řešení daného programu.

• jsou to velmi rychlé paměti s omezenou kapacitou

• ukládají se n nich mezivýsledky jednotlivých operací, konstanty, tab.funkcí, bázové adresy, indexy a mikroprogramy.

Rozdělení pamětí

• - zápisníková paměť, která je určena pro ukládání a výběr výsledků operací, je organizována jako paměť registrová.

• - zásobníková paměť, v které se zápis a čtení uskutečňuje podle frontového režimu (LIFO). Základním prvkem je počítadlo adres, které má funkci ukazatele adresy

Schéma zápisníkové paměti

Schéma zásobníkové paměti

Základní registry počítače

• DR - datový registr; přes něj přecházejí instrukce a data čtená nebo zapisovaná do paměti.

• PC - programový čítač udržuje adresu instrukce, která se má provést jako příští.

• MAR - registr adresy paměti ukazuje na adresu, ze které se čte instrukce nebo operand, a nebo na kterou se zapisuje výsledek operace.

• CC - Condition Code, neboli registr příznaků (flags), který obsahuje jednobitové příznaky výsledků operací (stavově informační proměnné)

Interní a externí cache paměti

Strategie vyřazování dat

• - Strategie náhodného výběru, kde jsou jednotlivá data vybírána náhodně. Jedná se o nejjednodušší strategii realizovanou kruhovým posuvným registrem.

• - Strategie výběru podle příznaků aktivity. Při této strategii se v průběhu předem daného časového intervalu vyřazují data s nejnižší aktivitou.

• - Strategie výběru podle doby aktivity. Jedná se o jednu z nejrozšířenějších strategií, při které se vyřazuje blok nejdéle nepoužívaný. Za určitou časovou jednotku se počítadlo bloku zvýší o 1. V případě využití bloku se počítadlo vynuluje. Vyřazuje se blok s nejvyšší hodnotou.

• - Strategie výběru podle doby setrvání. Jedná se o FIFO (First In First Out) strategii, kde se vyřazuje blok, který je v paměti nejdéle.

10

• Hlavní paměť. Rozdělení, druhy, organizace, umístění v hierarchické struktuře. Virtuální paměť. Organizace, funkce, použití.

Přenosové rychlosti pamětí

Typ paměti Hodinový takt Max. přenosová rychlost Rychlost na bit šířky

SDRAM DIMM

PC100 100 MHz 800 MB/s 100 Mb/s

PC133 133 MHz 1067 MB/s 133 Mb/s

DDR DRAM DIMM

DDR-I 100/200 MHz 1,6 GB/s 200 Mb/s

PC1600/2100 133/266 MHz 2,1 GB/s 266 Mb/s

PC3200/4200 133/266 MHz 4,2 GB/s 533 Mb/s

RDRAM RIMM

RDRAM 800 MHz 1,6 GB/s 800 Mb/s

Přehled základních parametrů paměťových

modulů

Název modulu Datová šířka Počet vývodů

SIPP 8 bitů 30

SIMM-30 8 bitů 30

SIMM-72 32 bitů 72

DIMM 64 bitů 168

DDR DIMM 64 bitů 184

RIMM 16 bitů 184

Struktura paměti

Struktura vnitřní paměti

Realizace buňky SRAM v technologii MOS

Paměti DRAM

Virtuální paměť• Pro rozšíření kapacity HP pomocí přídavné paměti se

vytváří fiktivní adresový prostor, jehož adresace není závislá na fyzické charakteristice paměti. Tento prostor se nazývá virtuální paměť. Její princip spočívá ve fiktivní (virtuální) koncepci jednoúrovňové paměti. Virtuální adresa je logická adresa, na kterou se program odvolává. Motivace pro výstavbu virtuální paměti je dvojí:

• - vytvořit možnost efektivního sdílení paměti M mnoha programy

• - odstranit omezení fyzikální velikostí paměti M• Pravidla pro virtuální paměťové systémy:• - stránky musí být dost velké• - pro snížení počtu výpadků stránky (page fault) se

používají organizační techniky s různými strategiemi rozmisťování stránek