Центральные устройства ЭВМ презентация

устройством (ЗУ).
ЗУ необходимы для размещения в них команд и данных.
Они обеспечивают центральному процессору доступ к программам и информации.
Классификация запоминающих устройств:
основная (оперативная) память,
сверхоперативная память (СОЗУ),
внешние запоминающие устройства.

или RAM - Random Access Memory)
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ или ROM - Read Only Memory)

допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций с данными и может работать в режимах записи, чтения и хранения.

ходе выполнения процессором вычислительных операций, например стандартные программы и константы.
Чаще всего информация заносится в ПЗУ перед установкой микросхемы в ЭВМ, но есть и перезаписываемые ПЗУ.
Основными операциями, которые может выполнять ПЗУ, являются чтение и хранение.
ПЗУ является энергонезависимым элементом

устойчивых состояния, которые могут меняться извне.
Таковым элементом может быть:
бистабильная ячейка
триггер
магнитный элемент с катушкой перемагничивания и др.

«1» на выходе Функции элементов памяти в ПЗУ выполняют перемычки в виде проводников, полупроводниковых диодов или транзисторов.





Занесение информации в микросхему ПЗУ называется ее программированием, а устройство, с помощью которого заносится информация, - программатором. Программирование ПЗУ заключается в устранении (прожигании) перемычек

(ЭП), объединенных в матрицу При матричной организации памяти реализуется координатный принцип адресации ЭП.
Адрес делится на две части (две координаты) - Х и Y.
На пересечении этих координат находится элемент памяти, чья информация должна быть прочитана или изменена.

через системную магистраль (СМ)

необходимо выполнить.
По шине данных передается информация, записываемая в память или считываемая из нее.
По шине адреса передается адрес участвующих в обмене элементов памяти

кратными байту), часто называемые ячейками памяти.
Адресация производится только к ячейке памяти. Максимальная емкость памяти определяется количеством (m) линий в шине адреса системной магистрали: 2m.
IBM PC XT шина адреса CM содержит 20 линий - максимальный объем ОП 220байт = 1Мбайт. IBM PC AT CM содержит 24 линии - максимальный объем ОП 16Мбайт.
Начиная с МП i80386, шина адреса содержит 32 линии. Максимальный объем ОП 232байта = 4Гбайта

динамических (DRAM) ЭП.
В качестве статического ЭП чаще всего выступает статический триггер.
В качестве динамического ЭП может использоваться электрический конденсатор, сформированный внутри кремниевого кристалла.

1) неограниченно долго (при включенном питании).
Динамические ЭП с течением времени записанную в них информацию теряют (например, из-за саморазряда конденсатора), поэтому они нуждаются в периодическом восстановлении записанной в них информации - в регенерации.

ЭП статических ОЗУ меньшим числом компонентов в одном элементе памяти, в связи с чем имеют меньшие размеры и могут быть более плотно упакованы в кристалле.
Из-за необходимости регенерации информации динамические ОЗУ имеют более сложные схемы управления.

ОЗУ практически ограничен только разрядностью системной магистрали.
Быстродействие чаще всего определяют через время доступа (1-10 нсек)

но и такие параметры (связанные с ОЗУ), как тактовая частота и разрядность шины данных системной магистрали.
Если тактовая частота недостаточно высока, то ОЗУ простаивает в ожидании обращения.
При тактовой частоте, превышающей возможности ОЗУ, в ожидании будет находиться системная магистраль, через которую поступил запрос в ОЗУ.
Разрядность шины данных (8, 16, 32 или 64 бита) определяет длину информационной единицы, которой можно обменяться с ОЗУ за одно обращение

разрядности является пропускная способность, которая измеряется в мегабайтах в секунду.

и имеют значительно меньшее время (в 2 - 10 раз) считывания/записи, чем основная память.
СОЗУ обычно строятся на регистрах и регистровых структурах

регистры сдвига.
Информация в регистры может заноситься и считываться либо параллельно, сразу всеми разрядами, либо последовательно, через один из крайних разрядов с последующим сдвигом занесенной информации.
Сдвиг записанной в регистр информации может производиться вправо или влево.
Если регистр допускает сдвиг информации в любом направлении, он называется реверсивным.

структуры определяются способом доступа и адресации регистров.
Если к любому регистру можно обратиться для записи/чтения по его адресу, такая регистровая структура образует СОЗУ с произвольным доступом.
Безадресные регистровые структуры могут образовывать два вида устройств памяти:
магазинного типа,
память с выборкой по содержанию (ассоциативные ЗУ).

один регистр, а считывание - через другой, то такая память является аналогом линии задержки и работает по принципу «первым вошел - первым вышел» (FIFO - first input, first output).
При записи и чтении через один и тот же регистр (рис. б), такое устройство называется стековой памятью, работающей по принципу «первым вошел - последним вышел» (FILO - first input, last output)

ней осуществляется по специальной маске, которая содержит поисковый образ.
Информация считывается из памяти, если часть ее соответствует поисковому образу, зафиксированному в маске

для хранения адресной части команд и операндов исполняемой программы.
При этом нет необходимости обращаться к ОП за следующей командой или требуемым операндом: достаточно поместить в маску необходимый адрес, если искомая информация имеется в СОЗУ, то она будет сразу выдана.
Обращение к ОП будет необходимо лишь при отсутствии требуемой информации в СОЗУ.
За счет такого использования СОЗУ сокращается число обращений к ОП, а это позволяет экономить время, так как обращение к СОЗУ требует в 2 - 10 раз меньше времени, чем обращение к ОП

кристалл процессора память
объем от 16 кбайт, время доступа: 5 - 10 нс
кэш-память II уровня – в виде отдельной микросхемы (внешняя кэш-память)
объем от 256 кбайт, время доступа: 15 нс

памяти IBM PC является байт.
В младших адресах располагаются блоки операционной системы (векторы прерываний, зарезервированная область памяти BIOS, драйверы устройств, дополнительные обработчики прерываний DOS и BIOS, командный процессор операционной системы).

область памяти, отведенная пользователю. Область памяти пользователя заканчивается адресом 9FFFF.
Этот адрес является физической границей оперативного ЗУ, последним адресом 640-Кбайтовой основной памяти.
Остальное адресное пространство (128 Кбайт с адреса АОООО по BFFFF) отведено под видеопамять, которая физически размещается не в ОП, а в адаптере дисплея.

пространство (256 Кбайт) постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), хранящего программы базовой системы ввода-вывода (BIOS — Basic Input-Output System).
Эта часть ОП еще называется ROM-BIOS. Из отведенных 256 Кбайт непосредственно ПЗУ занимает 64 Кбайта, а остальные 192 Кбайта оставлены для расширения ПЗУ.

чтение из нее) может осуществляться не только байтами, но и машинными словами.



Машинное слово характеризуется не всеми адресами занятых байтов, а только одним - адресом младшего байта слова.
При записи слова младший байт размещается по адресу, который является адресом машинного слова, старший байт машинного слова размещается в следующем по порядку байте ОП, имеющем номер, увеличенный на 1 (здесь действует мнемоническое правило «младший байт — по младшему адресу»).

Номера разрядов в байтах

двух следующих подряд байтов машинного слова их принято размещать слева направо: сначала первый из прочитанных байтов (с меньшим адресом), а затем — следующий. В результате происходит «вращение» байтов.

Старший байт

Младший байт

Номера разрядов в байтах

каждый байт располагается в ОП по своему адресу, при чтении никакого вращения не происходит.
При записи же в ОП единиц информации; имеющих в своем составе больше одного байта, адресом информационной единицы является адрес самого младшего байта, запись в ОП ведется побайтно, начиная с самого младшего байта, каждый последующий байт располагается в ячейке, адрес которой на 1 больше предыдущего.
Иными словами, запись машинного или двойного слова производится справа налево, тогда как при чтении считанные байты обычно располагаются слева направо — происходят «вращение» байтов, перестановка их местами, что необходимо учитывать при работе с ОП на физическом уровне.