Operacines sistemos

Home / Informatika / Operacines sistemos

1)KOMPO SANDAROS IR ARCHITEKTŪROS SĄVOKOS. Kompų architektūra apima tuos aspektus, kurie turi tiesioginės įtakos logiškajam programos vykdymui. Kompo sandara – tai sistemos funkciniai blokai ir jų tarpusavio sąveika, kuriais realizuojami tam tikros architektūros specifiniai bruožai. Architektūros atributų pavyzdžiais gali būti: • instrukcijų (komandų) sistema, • bitų skaičius įvairiems duomenų tipams pateikti, • įvesties/išvesties mechanizmas, • atminties adresavimo būdai. Sandaros atributai – tai tokios kompiuterio techninės įrangos detalės, kurios programuotojui lyg ir nematomos: • valdymo signalai, • interfeisai tarp kompiuterio ir pperiferinių įrenginių, • taikomos atminties technologija. Kompiuterio struktūra ir funkcijos. Kompiuteris labai sudėtinga sistema; Suvokti kompiuterį, galima tik nustačius jų hierarchinį pobūdį. Hierarchinę sistemą sudaro sąveikaujantys posistemiai, kurie savo ruožtu taip pat yra hierarchiniai kol pasiekiamas elementarių posistemių lygis. Kiekviename lygyje sistemą sudaro komponenčių rinkinys ir jų tarpusavio sąveika. Kiekvieno lygio veikimas priklauso tik nuo supaprastinto sistemos hierarchijos žemesnio lygio aprašymo: • Struktūra – būdas, kuriuo sąveikauja komponentės. • Funkcija – tam tikros komponentės, kaip sistemos dalies, veikimas. Sistemą nagrinėti ddviem būdais: • nuo žemiausio hierarchijos lygio į aukštesnius, kol sistema bus visiškai išnagrinėta. • nuo aukščiausio sistemą skaidant į struktūrinius dėmenis. Funkcijos yra keturios: • Duomenų apdorojimas. • Duomenų saugojimas (kad duomenys galėtų būti peržiūrimi ir atnaujinami). • Keitimasis dduomenimis. • Valdymas. Duomenų priėmimo iš įrenginio, kuris tiesiogiai prijungtas prie kompo, arba siuntimo į jį procesas vadinamas įvestimi/išvestimi o atitinkami įrenginiai – periferiniais, keitimosi duomenimis per didelį atstumą procesas – skaitmeniniu ryšiu . Šios trys funkcijos valdomos. Kompiuterio struktūra. Kompiuteris – prietaisas, tam tikru būdu sąveikaujantis su išorine aplinka. Visus jo ryšius su išorine aplinka lemia perif. įr. ir komunikacijos linijos. Yra 4 kompo struktūros komponentės: • Centrinis procesorinis įrenginys (CPĮ), kontroliuojantis visą kompiuterį ir atliekantis jo duomenų apdorojimo funkcijas. Dažnai tiesiog vadinamas procesoriumi. • Pagr. atmintis– sauganti duomenis. • Įvestis/išvestis, atliekanti keitimąsi duomenimis tarp kompiuterio ir jo išorinės aplinkos. • Abipusiai sisteminiai ryšiai –užtikrina sąveiką tarp CPĮ, pagr. atminties ir Į/I. CPĮ struktūrinės komponentės: • Valdymo įrenginys , kkontroliuojantis CPĮ. • Aritmetinis ir loginis įrenginys (ALĮ) , atliekantis duomenų apdorojimo funkcijas. • Registrai – CPĮ vidinė atmintis. • CPĮ abipusiai ryšiai –mechanizmas, užtikrinantis abipusius ryšius tarp valdymo įr. ALĮ ir registrų. Trumpa kompiuterių atsiradimo istorija. Kompiuterių kartos. 1-oji 1946–1957 vakuuminės lempos; 2-oji 1958–1964 tranzistoriai; 3-oji 1965–1971 mažos ir vidutinės integracijos mikroschemos; 4-oji 1972–1977 didelės integracijos mikroschemos; 5-oji 1978– labai didelės integracijos mikroschemos; Pirmoji karta. Vakuuminės lempos. ENIAC kompiuteris – elektroninis skaitmeninis integratorius ir skaičiuotuvas sukurtas vadovaujant Mekliui ir EEkeriui. Pirmasis bendrosios paskirties elektroninis skaitmeninis kompiuteris. Tai dešimtainė mašina. Atmintį sudarė 20 vadinamųjų Pagrindinis trūkumas, kad programuodavo rankiniu būdu jungdami arba išjungdami jungiklius ir perjungdami kontaktus laidžiais trumpiuliais. Jo uždavinys – sudėtingų skaičiavimų serija, kuri padėjo nustatyti principinę vandenilinės bombos pagaminimo galimybę. Noimano mašina. Noimanas ėmėsi kurti naują kompiuterį IAS pavadinimu. Pagrindinės komponentės: • Pagrindinė atmintis, sauganti ir duomenis, ir instrukcijas; • Aritmetinis ir loginis įrenginys (ALĮ), galintis operuoti dvejetainiais skaičiais. • Valdymo įrenginys, interpretuojantis atmintyje esančias instrukcijas ir kontroliuojantis jų vykdymą. • Įvesties ir išvesties (Į/I) įrenginys, kurio veikimą taip pat kontroliuoja valdymo įrenginys. Valdymo įrenginys kontroliuoja IAS kompiuterį išrenkant instrukcijas iš atminties ir jas vykdant tuo pačiu metu be delsos. Antroji kompiuterių karta. Tranzistoriai. Jų taikymas būdingas II kartos bruožas. Kiekvienai kartai būdinga didesnė sparta, talpesnė atmintis ir mažesni matmenys. Pasižymėjo sudėtingesniais aritmetikos ir logikos bei valdymo įrenginiais, aukšto lygio programavimo kalbų taikymu ir tuo, kad su kompiuteriais buvo teikiama programinė įranga. Kita naujovė – multiplekseris, kuris atlieka centrinio skirstytuvo tarp duomenų kanalų, CPĮ ir atminties f-ją. Multiplekseris tvarko kreiptis į atmintį iš CPĮ ir duomenų kanalų, suteikdamas galimybę įr. veikti nepriklausomai.

Trečioji kompiuterių karta. Integrinės schemos. Visas gamybos procesas nuo tranzistoriaus pagaminimo iki spausdintos plokštės surinkimo bbuvo labai brangus ir ilgai trukdavo. Trečioji kompiuterių karta. Integrinės schemos.1958 m. išrasta integrinė mikroschema padarė revoliucinį perversmą visoje elektronikoje. du labai svarbūs modelius: IBM komp. System/360 ( šeimos bruožai: Panašios arba identiškos instrukcijos ir operacinės sistemos; didėjanti sparta. Į/I prievadų skaičiaus, Atminties talpos didėjimas. ) ir DEC komp. PDP-8 (Vid. kompams reikėjo spec. kondicionuojamų patalpų, šis galėjo būti išdėstomas ant lab. stalo arba įmontuotas į tam tikrą kitą techninę įrangą.)kompiuterius. Pradėta taikyti struktūra, kuri dabar tapo standartine mini- ir mikrokompiuteriuose – struktūra su sistemine magistrale Tokia architektūra labai lanksti ir suteikia galimybę kurti įvairias kompiuterio konfigūracijas. Vėlesnės kompiuterių kartos. Po III kartos vis sunkiau prieinama bendro susitarimo dėl kompiuterių klasifikavimo pagal kartas. Yra 2 naujovės: 1) Puslaidininkinė atmintis. XX a. 6-ajame ir 7-ajame dešimtmečiuose pag. atmintis būdavo konstruojama iš mažų feromagnetinių žiedelių. Puslaidininkinės atminties gamybos technologija nuolat tobulėjo, ir 1974 m. puslaidininkinės atminties vienas bitas tapo pigesnis nei magnetinės atminties. Dabar esti 16M bitų viename luste. Kiekviena nauja karta keturgubino atminties talpą, mažino vieno bito kainą ir kreipties trukmę. 2) Mikroprocesoriai. Pirmas lustas, kuriame buvo išdėstytos visos CPĮ komponentės – sukurtas mikroprocesorius.

2) SISTEMINĖS MAGISTRALĖS. Kompą sudaro CPĮ, atmintis ir Į/I komponentės. Jos sujungtos. Hierarchijos struktūros aukščiausiojo lygmens kompą galima aaprašyti: • nusakant jo komponenčių išorinę ,,veiklą“,kokiais valdymo signalais ir duomenimis jos keičiasi su kitomis komponentėmis; • nusakant tarpusavio ryšių struktūrą ir kontrolės sistemą. Svarbu suvokti silpnas kompiuterio sistemos vietas, alternatyvius keitimosi duomenimis būdus bei kokiu mastu žlugs sistema, sugedus vienai iš komponenčių. Kompo komponentės. Noimano architektūra remiasi 3 koncepcijomis: • Duomenys ir instrukcijos saugomos vienoje bendroje atmintyje, į kurią galima įrašinėti ir skaityti. • Atminties turinys yra adresuojamas pagal išsidėstymą, neatsižvelgiant į duomenų tipą. • Programų vykdymas vyksta nuosekliąja tvarka. Tokia techninė įranga galės įvairiai apdoroti duomenis pagal gaunamus valdymo signalus. Kai tech. įranga originali, sist. gauna duomenis ir teikia rezultatus, kai bendrosios paskirties, sistema gauna duomenis, ir tik tada pateikia rezultatus. (1pav.) Signalų gavimas: Programos žingsniui reikalingas signalų rinkinys, unikalus kodas, kiekvienai naujai programai, tereikia gauti naują kodų seką. Kiekvienas kodas pagal veikimo rezultatą yra kaip instrukcija, o tech. įrangos dalis kiekvieną instrukciją interpretuoja ir generuoja atitinkamus valdymo signalus. Naujam programavimo metodui išskirti kodas arba instrukcijų seka – programinė įranga. 2 svarbiausios komponentės, kurios sudaro CPĮ: instrukcijų interpretatorius ir bendrosios paskirties aritmetinių ir loginių funkcijų modulis. Dar reikia ir kitų komponenčių. Duomenys ir instrukcijos talpinami į. modulyje, kuris priima, konvertuoja, kad rezultatai įgytų tam tikrą išraišką, tai užtikrina

išvesties modulis. Šie 2 moduliai – Į/I komponentės. Operacijoms su duomenimis vienu metu gali prireikti daugiau negu vieno duomenų elemento. Todėl turi būti vieta, kur laikinai bus saugomos ir instrukcijos, ir duomenys. Šis modulis pavadintas atmintimi. CPĮ paprastai valdo visas funkcijas. Jis naudoja du vidinius registrus: atminties adresų registrą (AAR), kuris nusako adresą atmintyje, iš kur bus skaitomi arba rašomi kiti duomenys, ir atminties buferinį registrą (ABR), kuriame esti duomenys, rašomi į atmintį arba ką tik nuskaityti iš jos. Panašiu bbūdu Į/I adresų registras (Į/I AR) nusako tam tikrą Į/I įrenginį. Į/I buferinis registras (Į/I BR) reikalingas tam, kad vyktų keitimasis duomenimis tarp Į/I modulio ir CPĮ. Atminties modulį sudaro vadinamųjų ląstelių, kurios pažymimos iš eilės sunumeruotais adresais, visuma, kur yra dvejetainis skaičius, kuris gali būti arba instrukcija, arba duomenys. Kompo funkcionavimas. Programos vykdymas – pagrindinė kompiuterio funkcija. Vykdoma programa – tai visuma atmintyje saugomų instrukcijų. CPĮ dirba darbą vykdydamas programoje nurodytas instrukcijas. CPĮ skaito instrukciją iš atminties, o kitu –– ją vykdo. Patį instrukcijos vykdymo procesą sudaro 2 stadijos: išrankos (pati operacija visų instrukcijų ir vyksta skaitant jas atminties ląstelėse.) ir vykdymo (Instrukcija vykdoma viena arba keliomis op.). Instrukcijos apdorojimas vadinamas instrukcijos ciklu.

Jis susideda iš išrankos ir vykdymo ciklo. IInstrukcijos ciklo pradžioje CPĮ instrukciją išrenka iš atminties. Išrinkimui taikomas programos skaitikliu (PS) pramintas registras. po kiekvienos išrankos padidėja PS vienetu. Instrukcija siunčiama į CPĮ registrą (IR). CPĮ interpretuoja instrukciją ir vykdo būtiną veiksmą, kuris suskirstomas į 4 kategorijas: • CPĮ – Atmintis. • CPĮ – Į/I. • Duomenų apdorojimas. • Valdymas. Įvesties/išvesties funkcija. Į/I modulis su CPĮ duomenimis gali keistis tiesiogiai. CPĮ identifikuoja tam tikrą įr., valdomą spec. Į/I modulio. Naudinga užtikrinti tiesioginę Į/I ir atminties sąveiką. Tada CPĮ gali nedalyvauti. Į/I modulis perduoda atminčiai skaitymo arba rašymo komandas, t.y tiesioginė kreiptis į atmintį {DMA}. Kompiuterio komponenčių tarpusavio ryšių struktūra. Kompiuterį sudaro CPĮ, atmintis, Į/I. Yra keliai tarp jų, kurių visuma vadinama vidine sąryšine struktūra. Keitimosi duomenimis būdai: • AAtmintis. Paprastai atminties modulis susideda iš N vienodo ilgio žodžių. kurie ženklinami unikaliu skaitmeniniu adresu (0, 1, ., N – 1). Duomenų žodis gali būti nuskaitytas iš atminties arba įrašytas į ją. • Į/I modulis. Vykdomos dvi operacijos – rašymo ir skaitymo. Tačiau Į/I modulis gali valdyti daugiau negu vieną išorinį įr. Ir dar – Į/I modulis gali siųsti pertraukties signalus į CPĮ. • CPĮ. Skaito instrukcijas iš išorės, jas apdorojęs rašo duomenis išorėn. Vidinių ryšių struktūra turi užtikrinti tokius dduomenų siuntimo tipus: • Iš atminties į CPĮ. • Iš CPĮ į atmintį. • Iš Į/I į CPĮ. • Iš CPĮ į Į/I. • Iš atminties į Į/I arba iš Į/I į atmintį. Kompiuterio magistralės. Magistralė – komunikacijos kelias, jungiantis kompiuterio įtaisus. Pagrindinis magistralės bruožas – bendroji duomenų perdavimo terpė. Tam tikru laiko momentu signalus turi siųsti tik vienas įtaisas. Magistralę sudaro daugybė komunikacijos kelių arba linijų.kurias sujungus į visumą, dvejetainiai skaičiai gali būti siunčiami vienu metu. Yra kelios skirtingos magistralės, Magistralė, jungianti CPĮ, atmintį, Į/I) – sisteminė magistralė. Magistralės struktūra. Sudaro nuo 50 iki 100 laidininkų. 3 funkcines laidininkų grupės • adresų (nurodo duomenų magistralėje esančios informacijos šaltinį ir imtuvą), • duomenų (vyksta keitimasis duomenimis tarp kompiuterio modulių.)• valdymo linijos (kontroliuoja kreiptis į duomenų ir adresų linijas ir šių linijų naudojimą.). Magistralių hierarchija. Jungiant į magistralę daugiau įrenginių nukenčia jos pajėgumas. Tai lemia dvi priežastys: 1. Kuo daugiau įr., tuo didesnė signalų delsa. 2. Jeigu keitimosi duomenimis intensyvumas viršys magistralės galimybes. Šią problemą iš dalies galima įveikti didinant duomenų siuntimo intensyvumą ir taikant platesnes magistrales. Magistralės projektavimo elementai: (sudaryti medį) 1 magistralių tipas,1.1 skirtinė magistralė, 1.2 multipleksinė magistralė, 2 arbitravimo metodas, 2.1 centralizuotasis, 2.2 paskirstytasis, 3 taktavimas, 3.1 sinchroninis, 33.2 asinchroninis, 4 magistralės plotis, 4.1 adresų magistralės, 4.2 duomenų magistralės, 5 duomenų siuntimo būdai, 5.1 skaitymas, 5.2 rašymas, 5.3 skaitymas-modifikavimas-rašymas, 5.4 skaitymas po rašymo. PCI magistralė. Periferinių komponenčių sujungimo magistralė yra didelio pralaidumo, nepriklausoma nuo procesoriaus, galinti veikti kaip mezoninė, arba periferinė. PCI geriau pritaikyta spartiesiems į/I posistemiams Pagal esamą standartą duomenis galima siųsti 64 duomenų linijomis. PCI taip pat atitinka modernių į/i sistemų ekonomiškumo reikalavimus;

3,4) KOMPO ATMINTIS. Tipinė kompiuterio sistema turi hierarchinius atminties posistemius – vidinius ir išorinius. Svarbiausios atminties charakteristikos: išdėstymas, greitis, talpa, fizinis tipas, siuntimo vnt., fiz. charakteristikos, kreipimosi metodai. Tam tikros talpos atmintis, programos visada bus parašytos būtent taip, kad galėtų panaudoti visą talpą. Kad sparta būtų didžiausia, atmintis turi turėti galimybę dirbti procesoriaus greičiu. kaina turi būti racionaliai susijusi su kitų kompo komponenčių kainomis. • Kuo mažesnė kreipties trukmė, tuo didesnė bito kaina. • Kuo didesnė talpa, tuo mažesnė bito kaina. • Kuo didesnė talpa, tuo ilgesnė kreipties trukmė. Atminties hierarchija. Kuo žemesnė hierarchijos pakopa: • Vieno bito kaina mažėja. • Didėja talpa. • Didėja kreipties trukmė. • Mažėja procesoriaus kreipčių į atmintį dažnis. Pagrindinė puslaidininkinė atmintis. Senesniuosiuose kompuose kreipties atminties forma buvo feromagnetinių toroidų, ir laidininkų matricos. Todėl pagrindinė atmintis buvo vadinama „„korine“. Šis terminas vartojamas iki šiol. Dabar puslaidininkinių mikroschemų naudojimas pagrindinei atminčiai yra universalus. Laisvosios kreipties puslaidininkinės atminties tipai. Bet kuris atminties žodis tiesiogiai pasiekiamas esant adresavimo mechanizmui. Laisvosios kreipties atmintis (RAM – skaitymo ir rašymo atmintis); Pastovioji (ROM – tik skaitoma); Programuojamoji pastovioji (PROM – tik skaitoma ); Trinioji programuojamoji (EPROM – daugiausia skaitoma); Fleš (FLASH – daugiausia skaitoma); Elektra išvaloma programuojamoji pastovioji (EEPROM – daugiausia skaitoma); Puslaidininkinės atminties sandara. Pagrindinis puslaidininkinės atminties elementas yra atminties ląstelė. Jos gali būti: vienos iš dviejų stabilių loginių būsenų, taikytinų binariniam 1 arba 0 pavaizduoti. Ląstelė turi tris funkcionalius kontaktus elektriniams signalams priimti arba išsiųsti: Pasirinkimo, valdymo kontaktas. Rašymui į trečiąjį kontaktą tiekiama loginį 1 arba 0 atitinkanti įtampa. Spartinančioji atmintis ir jų sistemų apžvalga. Nedidelės talpos labai sparti atmintis, kur saugomi pagr. atminties fragmentai. Spartinančioji atmintis gelbsti trumpinant keitimosi duomenimis tarp procesoriaus ir dinaminės atminties trukmę. Pagrindinėje atmintyje naudojamos DRAM, o ne SRAM mikroschemos dėl kainos. Statinės atminties mikroschemos keliskart brangesnės naudoja žymiai daugiau energijos ir užima daugiau vietos už dinaminė. Apibendrintas spartinančiosios atminties modelis. Kiekvienąkart, kai procesorius skaito iš atminties arba rašo į ją, spartinančioji atmintis gali pertraukti procesoriaus magistralės transakciją, taip sumažėja kompiuterio atsako trukmė. Spartinančiosios atminties architektūra. charakteristikos:

skaitymo architektūra (gali būti „peržiūros iš šalies“arba „ištisinės peržiūros“ tipo.) ir įrašymo metodas (gali būti „atgalinis rašymas” arba „ištisinis rašymas“.).„Peržiūros iš šalies“ architektūra. Pagrindinė atmintis išdėstyta priešpriešiais procesoriaus magistralei. Skiriamasis bruožas, kad spartinančioji atmintis veikia lygiagrečiai su pagrindine atmintimi. Pagrindinė ir spartinančioji atmintis „pastebi“ magistralės kreipčių į atmintį ciklus tuo pačiu metu. Tai atitinka atminties pavadinimą –„peržiūra iš šalies“. Ji nebrangi, užtikrina geresnį sistemos atsaką į neigiamus rezultatus. Neigiamas bruožas yra, kad procesorius negali kreiptis į spartinančiąją atmintį tuo metu, kkai kitas magistralės valdiklis kreipiasi į pagrindinę atmintį. „Ištisinės peržiūros“ architektūra. Pagrindinė atmintis išdėstyta kitoje procesoriaus magistralės pusėje. Skiriamasis bruožas, kad ji išdėstyta tarp procesoriaus ir pagrindinės atminties. „Stebi“ magistralės ciklus prieš jiems patekus į sist. magistralę. Procesorius gali dirbti su spartinančiąja atmintimi tuo metu, kai kitas kompiuterio magistralės valdiklis kreipiasi į pagr. Ji sudėtingesnė, nes ji turėtų kontroliuoti užklausas į atmintį, kai kompiuterio sistema laukimo stadijoje ir brangesnė. Kitas trūkumas, kad kreipimasis į pagrindinę atmintį, kai spartinančiojoje atmintyje nėra bbūtinų duomenų, sulėtėja, nes pagrindinė atmintis nepasiekiama, kol nėra patikrinta spartinančioji atmintis. Įrašymo metodai. Lemia, kaip pasiekiama spartinančioji atmintis įrašymo ciklo metu. Yra 2 metodai – atgalinis (Spart. atmintis veikia kaip buferis, procesorius pradeda įrašymo ciklą. Sp. atm. priima duom. iir nutraukia šį ciklą. Sp. at. įrašo duom. į pagr. at. tik tada, kai laisva procesoriaus magistralė. Šis metodas užtikrina spartą, nes procesorius gali tęsti darbą, o pagr. at atnaujinama vėliau. Todėl sudėtingėja, ir kaina didėja.) ir ištisinis įrašymas. Procesorius duom įrašinėja visada per spartinančiąją atmintį, kurios turinys gali atsinaujinti, tačiau įrašymo ciklas nesibaigia, kol visi duom. įrašomi į pagrindinę atmintį. Šis metodas ne tiek sudėtingas ir ne toks brangus.

5) KAUPIKLIAI. Diskiniai kaupikliai. Duomenys bei programos kompuose saugomi įv. Kaupikliuose: lanksčiuose diskuose, standžių diskų įrenginiuose, juostiniuose ir kituose kaupikliuose. Standžių diskų įrenginiuose. Inf. nešiklio sluoksnis – magnetinis, optinis, ar kitas yra diskų darbiniuose paviršiuose. Diskus suka ašinis variklis. Diske yra indeksų žymeklis, pažymintis apsisukimo pradžią. Inf. išdėstyta koncentriniuose takeliuose, kurie ssuskaidyti į sektorius – minimalus inf. blokas, kuris įrašomas ar nuskaitomas iš disko. Jei kaupiklyje keli darbiniai paviršiai, tai to paties nr. Takelių visuma yra cilindras. Duomenų magnetinis įrašymas, magnetiniame diske formuojasi skirtingo įmagnetinimo atkarpų seka. Atkarpa kurioje 1 įmagnetinimo ženklo keitimosi zona – perėjos ląstelė. Matmenys priklauso nuo įrašo signalo taktinio dažnio ir greičio. Prieš įrašant duomenys koduojami. Diskinių kaupiklių komponentės. Diskų plokštelės lanksčios ar standžios. Paviršiuje – darbinis magnetinis sluoksnis. Sukimosi greitis skiriasi. Esant magnetinėms galvutėms svarbu, kokiu aatstumu jos išdėstytos virš magn. sluoksnio paviršiaus. Galvučių padėčiai į cilindrą nustatyti – žingsniniai varikliai. Kampinis judėjimas į tiesinį keičiamas sliekine ar juosteline pavara. Pavara su žingsniniu varikliu – atviroji sistema. Moderniuose kaupikliuose – judančių ričių galvučių pavara, kuri veikia pagal magnetoelektrinės sistemos elektrinių matavimo prietaisų principą. Galvučių blokas susietas su induktyvumo rite. Pavara, užtikrinanti tikslų galvutės padėties nustatymą pagal grįžtamojo ryšio signalą – servopavara. Valdymo sistema uždaroma išdėstant pagalbinę inf. – tarnybines žymes. Duomenų kodavimo būdai: keičiantis dvejetaine inf. – svarbu užtikrinti imtuvo ir siųstuvo sinchronizaciją. Diskiniuose kaupikliuose siųstuvas – magnetinis diskas, imtuvas – galvutė duomenų keitimasis. Sinchronizavimo signalai jungiami su informatyviais signalais 1 linija. RLL duomenų kodavimo metodas. Galima patalpinti 1,5 k. > duomenų nei į MFM ir 3k. > nei FM. RLL koduojami ne bitai, o jų grupės. Jos keičiamos į rašymo srovės impulsų sekas ir į ženklo keitimosi zonų sekas. RLL – min. ir max bitinių ląst. Išdėstytų tarp įrašytų ženklo keitimosi zonų, kiekis. FM – tarp 2 ženklo keitimosi zonų gali būti 1 bitų ląst. FMF – nuo 1 iki3 bitų ląst. Įrašų sektoriai. Takelis didelis inf. saugoti, todėl skaidosi į tarpines atkarpas – sektorius, kurio tarnybinės sritys sudaromos diską sužymint; duomenų sritys užpildomos fiktyviom rreikšmėm. Įrašinėjant srities turinys perrašomas, o antraštės ir pabaigos inf. ne. ją pasiekiame peržymėjus diską. Takelio struktūra – sektorių seka – nustatoma žymint, o takelio pradžią valdiklis aptinka pagal indeksų jutimo signalą. Sektorių numeracija vardikliui nurodoma sužymėjimo metu. Esant kreipčiai į sektorių ieškoma pagal identifikatorių ir jei per 1 apsisukimą neranda, valdiklis fiksuoja klaidą. Tikrinimą kontroliuoja kaupiklio valdiklis ir valdo cilindro paieškos procesą ir perjungia galvutes. Diskų sužymėjimas: fizinis; loginis. Diskelius sužymint pagal DOS format abi op. vykdomo vienu metu, jei diskai standieji – atskirai. Tarpinis etapas: disko skaidymas į skyrius, jei 1 kompe kelios OS. Tomas ar log. diskas – diskinio kaupiklio struktūros vnt., kuriam DOS suteikia raidės reikšmę. Standžiojo disko sužymėjimą sudaro 3 etapai: 1) žemo lygmens sužymėjimas; 2) disko suskaidymas į skyrius; 3) aukšto lygmens suž. Žemo l. takeliai skaidomi į sektorius, kur įrašoma antraštė ir pabaigos. Diskelių kaupikliuose sektorių takelyje sk. priklauso nuo diskelio ir kaupiklio tipų, sektorių – nuo kaupiklio interfeiso ir valdiklio. Daugelyje IDE ir SCSI kaupiklių taikomas zoninis įrašymas, kai sektorių sk. kintamas. Disko išoriniai takeliai skaidomi į daugiau nei vidiniai takeliai sektorių. Diskų loginė struktūra. Kaupikliai apnašaus loginio formato – kad diske rezervuojamos spec. sritys tarnybinei inf. saugoti. Tokių sričių kūrimo ir uužpildymo procesas – loginis žymėjimas. Kiekvieno disko įkelties sektorius tai tik 1 sektorius takelyje. Failų išdėstymo lentelė – FAT – diske išdėstoma po įkelties įrašo ir kint. dydžio. Lentelę sudaro elementai, kurie atitinka disko ertmės sritį ir kodu apibūdina būklę: užimta; laisva; defektinė. Pradžioje saugomas disko paviršiaus aprašas – deskriptorius, apibūdina kaupiklio tipą. Min. el. ne sektorius, o jų grupė – klasteris. Pagr. katalogas diske užima fiksuotą vietą – iš karto po paskutinės FAT lentelės. Ten saugoma inf. apie failą ar katalogą ir disko žymė. Kitą ertmę užima sritis, kur yra duomenų ar subkatalogų failai.

Įkelties sektoriaus BR struktūra. Sektorius saugomas nuliniame log. sektoriuje. Jame yra inf. apie diską ir įkelties programa. Pagr. pradinės įkelties sektoriaus struktūra. Kaupiklyje yra sritis – pagrindinis įkelties įrašas – MBR – kad kaupiklis susiskaidytų į kelis diskus. Standžiame diske fiziniai sektoriai apibūdinami koord.sistemoje: fizinėje ir loginėje. Standžiame diske MBR įrašui talpinti skiriamas I fizinis sektorius. Loginio nr. Jis neturi. Pradžioje yra įkeltis programa, kad nuskaityti II el. turinį – disko skyrių lentelę. Diskelių sužymėjimas. Sužymi juos gaminant. Valdiklis į diskelį įrašo tam tikrą tarnybinę inf. kuri nusako diskelio cilindrų ir sektorių žymėjimą bei juos nuskanuoja. Diskelio sektoriaus formato struktūrą sudaro sinchronizavimo baitai. Fizinio

žymėjimo metu pažymimi ir defektiniai sektoriai. Diskelius sužymi: besąlyginiu (iš pradžių rašoma tarnybinė inf. tada pagr. katalogo ir FAT lentelės užpildomo 0 pažymima defektiniai sektoriai); saugiuoju (pačiame diskelyje išsaugoma pagr. katalogo ir FAT lentelės inf. iškart netinkamų sektorių skenuojamas diskelio paviršius) ir sparčiuoju (pgr. katalogo ir FAT lentelės sritys išsaugomos ir užpildomos 0, bet netinkamų neieškoma) būdu. Loginiai ir fiziniai adresai. Esant LBA kaupiklių veikimo režimui standartiniai kreipties parametrai transliuojami į tiesinius sektorių adresus pagal natūralią sektorių skaičiavimo tvarką. Sektorių ssu nuliniu tiesiniu adresu atitinka nulinio cilindro nulinės galvutės I sektorius. Zoninis įrašymas. Cilindrai jungiami į zonas. Kuo zona arčiau disko krašto, tuo daugiau sektorių skaidomi takeliai. Duomenų mainų su kaupikliu greitis nepastovus, nes išorėje daugiau zonų, o kampinis sukimosi greitis vienodas. Kaupikliuose, veikiančiuose su išoriniais valdikliais, neįmanoma organizuoti zoninio įrašymo, nes nėra įprasto būdo perduoti inf. apie zonas. SCSI ir IDE neįmanoma, nes integruotuose kaupikliuose cilindrų, galvučių ir sektorių nr. Keičiami į log ir BIOS sistemos požiūriu atrodo fiksuoto ttakelių skaidymo į sektorius kaupikliai, nes neužtikrina kaupiklių veikimo. Inf. saugojimo diskuose optimizavimas. Didinamas kaupiklių našumas. Vieno sektoriaus keitimosi duomenimis laikas susideda iš cilindro išrinkimo laiko, sektoriaus artėjimo prie galvutės ir kaupiklio bei valdiklio ir kompo pagr. atminties keitimosi duomenimis llaiko. Laikas eikvojasi dė galvutės padėties nustatymo ir disko sukimosi greičio, kuris lemia ir sektoriaus laukimo ir duomenų siuntimo laiką. Pavienio sektoriaus retai būna. Todėl optimizuojama duomenų, esančių gretimose sektoriuose, bloko siuntimą. Kai visi sektoriai panaudoti, pereina į kitą to paties cilindro paviršių, po to prie kito cilindro. Eikvojamas laikas cilindru išrinkti diskų erdvę defragmentujančios programos kaip tik ir talpina failų blokus greta esančiuose klasteriuose. Diskiniuose kaupikliuose optimali tokia sektorių užklausa. Standžių diskų kaupiklių interfeisai.: ST-506/412 ( trūkumas: duomenų šifratorius tame pačiame valdiklyje, todėl duomenys perduodami analogine forma. Dėl ribotos sujungimo kabelių praleidžiamų dažnių juostos analoginis signalas gali būti iškreiptas ); ESDI ( spec. standžių diskinių kaupiklių interfeisas. Numatytos priemonės duomenų atkūrimo patikimumui padidinti; deja realizacijos dažnis nesiderina tarpusavyje ); IIDE ( kaupiklis su vidiniu valdikliu, kuris sumontuotas kaupiklyje. Naujų kompų sisteminėje plokštėje yra IDE. Tai supaprastintas ISA sisteminės magistralės jungties variantas. Yra 3 tipai: AT Attachment; XT IDE; MCA IDE ) ; SCSI (ne diskinis, o sisteminis. Ne valdiklio tipas, o kompo išplėtimo magistralė, užtikrinanti 8 įrenginių veikimą. Sąveikauja ne su įrenginiais, o su valdikliais. Vienas iš įrenginių – adapterio plokštė kiti 7 periferiniai įrenginiai. Pirmi 2 sisteminiai tarp valdiklio ir kaupiklio. Valdikis pagamintas kaip atskira mikroschema ir sumontuotas kkaupiklyje.

6) ĮVESTIES/IŠVESTIES SISTEMA. į/i posistemio moduliai sąveikauja su sist. magistrale ar CP ir užtikrina periferinių įr. veikimą. Jį sudaro ir intelekto dalis, kuri leidžia sujungti periferinius įr. su magistrale. Jungiama per į/i nes: 1) Perif. įr. veikimas skiriasi todėl neracionalu inkorporuoti būtiniausią logiką į CP. 2) Keitimasis duomenimis perif. įr. vyksta ne taip intensyviai, kaip tarp operatyvios atminties ir CP, todėl neracionalu naudoti sparčias sist. magistrales betarpiškai sąveikai su perif. įr. 3) Perif. įr. naudojama kitokie duomenų formatai. Į/I funkcijos: 1) sąveikauja su CP ir atmintimi per sist. magistralę ar C skirstytuvą. 2) sąveikauja su perif. įr. taikant bendrą inf. kaitos protokolą. Išoriniai įr. Į/I op. vykdomos visais perif. įr. jos užtikrina keitimąsi duomenimis tarp periferijos ir kompo. Išoriniai įr. jungiami per į/i modulio ryšio kanalus, kurie naudojami valdymo būklės ir inf. ir keitimusi duomenimis tarp į/i modulio ir išorinio įr. į modulį jungiamas išorinis įr vadinamas perif. įr. ar periferija. Į/I moduliai. Funkcionavimas. Modulis yra kompo struktūros dalis, valdanti išorinius įr. ir tvarkanti keitimąsi duomenimis tarp jų ir CP bei pagr. atminties. Turi turėti 2 interfeisus: I – vidinį – sąveikai su CP bei op. atmintimi, II – išorinį – su išoriniais įr. Į/I f-jos kategorijos: 1) valdymas iir taktavimas; 2) komunikacijos su CP; 3) įr. komunikacijos; 4) duomenų buferizavimas; 5) klaidų aptikimas. Į/I modulio struktūra. Prie kompo jungiamas per signalines linijas. Iš ar į jį siunčiami duomenys buferizuojami duomenų registruose. Modulyje taip pat gali būti keli registrai, informuojantys apie perif. įr. Detalesnei valdymo inf. iš CP gauti kiekvienas registras vykdo ir valdymo registro f-jas. Loginės schemos sąveikauja su CP. Kai kuriom signalinėm linijom naudojasi ir į/i modulis. Jis generuoja ir atpažįsta perif įr. adresus. Kiekvienas modulis turi unikalų adresą, o jei turi kelis išorinius įr. – rinkinį. Dar yra spec. log. įr. jo sąveikai su įr. tvarkyti. Programinė Į/I. Problema didelis CP ir perif. Darbo spartos skirtumas. Yra 3 į/i op. vykdymo metodai: 1) programinis ( keitimasis duomenimis tarp CP ir į/i modulio. CP vykdo taikomą programą, kuri kontroliuoja į/i op. Išsiuntęs komandą, laukia, kol bus įvykdyta po. Jei CP yra spartesnis, CP į/i op. metu daugiau laukia, nei dirba. 2) pertraukčių ( CP pasiuntęs komandą tęsia savo darbą, o pertraukiamas tik kai modulis baigia darbą. Tada tik CP valdo duomenų skaitymą iš op. atmintie. 3) tiesioginės kreipties (DMA) (numatyta tiesioginė op. atminties ir į/i modulio sąveika. CP į/i operacijoje nedalyvauja. Programinio į/i metodo f-jos: kai CP aaptinka į/i instrukciją, atlieka taikydamas į/i moduliui tinkančias komandas. Programinės į/i atveju modulis atlieka į/i op ir jungia atitinkamą bitą į/i statuso registre. Op. vykdymo metu modulis nesiunčia CP jokių pranešimų, kad netrukdyti CP darbo, todėl jis priverstas tikrinti modulio būklę, kol bus aptikta inf. kad op. įvykdyta. Į/I komandos. į/i instrukcijai atlikti CP siunčia adresą, specifikuoja modulį bei išorinių įr. ir į/i komandą. Yra 4 CP kreipimosi rūšys: 1) valdymo (suaktyvina periferiją ir praneša ką ji turi daryti. Komandos derinamos kiekvienam perif. įr. tipui). 2) testavimo ( taikomos nustatant į/i modulio ir jo perif. įr. būklę. CP irgi gali sužinoti kokia op buvo vykdoma ir ar nėra klaidų). 3) skaitymo (nurodo moduliui priimti duomenų dalį iš perif. įr. ir patalpinti į vidinį buferį. CP gali gauti šią duomenų dalį, tam reikia duomenis išdėstyti duomenų magistralėje). 4) rašymo (atvirkščia skaitymo). Į/I instrukcijos. Programinėje į/i op. susiję CP išrenkamos op. atminties į/i instrukcijos ir komandos. Palanku tai, kad instrukcijos lengvai transformuojamos į komandas. Per 1 modulį gali būti prijungti keli perif. įr, kai kiekvienas gauna unikalų adresą. CP siunčiamoje į/i komandoje būna įr. adresas. Kad modulis aptiktų komandas, turi stebėti adresų linijų signalus. CP, pagr. op. atmintis ir į/i modulis

naudoja tą pačią adresų magistralę. Yra 2 adresavimo būdai: 1) asocijuotas su atmintim ( op. atmintis ir į/i įr. naudoja tuos pačius adresus. Tada CP modulio registrus interpretuoja kaip atminties ląsteles ir naudoja tas pačias instrukcijas); 2) izoliuotas ( magistralėje turi būti atskiros linijos rašymo ir skaitymo komandoms ir papildomos linijos į/i op. komandoms, kurių linijos nurodo kam skirta komanda). Pertraukčių vykdoma Į/I. Programinės į/i op. trūkumas yra ilga CPĮ laukimo trukmė, kol modulis pasiruoš duomenų siuntimui. Tada CPĮ tik ttikrina modulio būklę. Alternatyva: CPĮ pasiunčia komandą moduliui, o pats grįžta prie kito darbo. Modulis nutrauks CPĮ darbą kai pasiruoš keitimuisi duomenimis. Į/I projektavimo problemos. Sukuriant pertraukčių į/i yra 2 problemos: 1) CPĮ kaip nustatyti pertrauktį sugeneravusį įr., kai prie didelio kiekio modulių yra prie kiekvieno prijungia po kelis perif. įr. 2) kaip CPĮ nustatyti kurią pertrauktį vykdyti. Yra 4 metodų kategorijos: 1) pertraukčių linijų aibės; 2) programinio sąrašo 3) “daisy” grandinės; 4) magistralės arbitravimo. Tiesioginė kreiptis į atmintį. Programinės iir pertraukčių valdomos į/i trūkumai. 1) CPĮ galimybės testuti ir aptarnauti perif. įr. riboja į/i keitimosi duomenimis spartą. 2) CPĮ įtraukiamas į į/i proceso valdymą ir reikia labai daug instrukcijų. Tiesioginės kreipties į atmintį mechanizmas (DMA). Jam reikia papildomo modulio. KKai CPĮ turi rašyti ar skaityti duomenų bloką, jis siunčia DMA komandą su inf.: 1) vykdomo veiksmo pobūdis – skaityti ar rašyti duomenis; 2) naudojamo perif. įr. adresas; 3) atminties pozicija nuo kur pradės skaityti ar rašyti; 4) skaitomų ar rašomų žodžių sk.. toliau CPĮ tęsia savo darbą. Į/I op. CP perduoda DMA moduliui, o tas vykdo. DMA siunčia duomenų bloką po 1 žodį į atmintį apeidamas CPĮ. Kai viskas persiųsta, DMA modulis CP siunčia pertraukties signalą. CPĮ į keitimosi duomenimis įtraukiamas tik pradžioje ir pabaigoje. Į/I kanalai ir procesoriai. Į/I f-jų evoliucija: 1) CPĮ tiesiogiai valdo perif. įr.Tai būdinga įr. su mikroprocesoriniu valdymu. 2) įvedamas valdiklis ar į/i modulis. CPĮ naudoja programinę į/i be pertraukčių. CPĮ atsiskiria truputį nuo iišorinio įr. interfeiso detalių. 3) diegiamos pertrauktys. 4) Į/I modulyje sukuriama tiesioginė kreiptis į atmintį per DMA. Modulis gali siųsti duomenų bloką. CP dalyvauja ti pradžioje ir pabaigoje. 5) Į/I modulis tampa procesoriumi su V op. pritaikyta instrukcijų sistema. CPĮ tik nurodo paimtų ir vykdytų programą Į/I procesorius vykdo instrukcijas be CPĮ, kuris tik praneša, kad op. atlikta. 6) Į/I modulyje sukuriama nuosavoji atmintis ir jis tampa lokaliu kompu. Galima vykdyti daug V įr. beveik nedalyvaujant CPĮ. Tinka valdyti komunikacijas ttarp interaktyvių terminalų. Į/I procesorius valdo pagr. užduotį. Į/I kanalų charakteristikos. Į/I kanalas gali vykdyti į/i instrukcijas ir valdyti procesą. CPĮ į/i instrukcijų nevykdo. Jos saugomos pagr. atmintyje ir jas vykdo spec. procesorius į/i kanale. CPĮ inicijuoja keitimąsi duomenimis. Programa suspecifikuoja perif. įr. atminties saugojimui sritį. Į/I kanalas valdo keitimąsi duomenimis. Kanalai yra 2 rūšių: 1) kanalų selektoriai (kontroliuoja daug sparčių į/i įr. Bet gali būti priskirtas tik 1 iš įr.); 2) multiplikuojantys kanalai ( vienu metu gali valdyti daug į/i įr.). Išorinis interfeisas. Interfeisų tipai. Interfeisas priderintas prie perif. įr. veikimo principo ir jo konstrukcijos. Interfeisai yra 2 rūšių: 1) lygiagretus ( modulį ir perif. įr. sujungia daug linijų ir vienu metu siunčia tam tikrą duomenų bitų sk.). 2) nuoseklieji ( tik 1 linija ir vienu metu tik 1 bitas). Rašymo op. dialogas: 1) Į/I modulis siunčia perif. įr. valdymo signalą su aprašymu leisti siųsti duomenis. 2) jis patenkina ir išsiunčia Acknowledge signalą. 3) modulis siunčia perif. įr. po 1 žodį ar bloką. 4) jis siunčia patvirtinimą apie duomenis. Modulis veikia, nes yra vidinis buferis, kuris saugo tarp periferijos ir likusios kompiuterizuotos sist. dalies siunčiami duomenys. Buferis moduliui leidžia iškompensuoti sist. magistralės ir išorinių linijų greičių skirtumą.

7) CENTRINIS PPROCESORINIS ĮRENGINYS. Jo sandara. Pagr. CPĮ komponentės yra aritmetikos ir logikos įrenginys (ALĮ – vykdo apskaičiavimus ir apdoroja duomenis.) bei valdymo įrenginys (VĮ – kontroliuoja duomenų ir instrukcijų judėjimą į CPĮ ir iš jo, taip pat valdo ALĮ veikimą). Maža vidinė atminti, kurią sudaro saugojimo ląstelės vadinamos registrais. Registrų sandara. CPĮ viduje yra registrų rinkinys, kuris funkcionuoja kaip atminties hierarchijos lygmuo, esantis aukščiau už pagrindinę ir spartinančiąją atmintis. CPĮ registrai skirti: • Vartotojo pasiekiami registrai. ( leidžia programuotojui, taikant asemblerio programavimo kalbą arba per mašininius kodus, sumažinti kreipčių į pagr. at. sk. ir optimizuoti šių registrų vartojimą.); • Valdymo ir būklės registrai.( naudojami valdymo įrenginio CPĮ darbui kontroliuoti, valdyti op. sist. programų (utilitų) taikomųjų programų vykdymą.). Vartotojo pasiekiami registrai. Galima kreiptis taikant mašinines komandas. CPĮ yra keli vartotojo pasiekiami registrai, kuriuos galima sugrupuoti į kategorijas: • bendrosios paskirties (įvairioms funkcijoms); • duomenų (taikomi tik duomenims saugoti); • adresų (realizuojami iš bendrosios paskirties registrų arba skirti spec. adresavimo metodams); • sąlygų kodų arba veiksmaženkliai (juos sudaro tam tikri bitai, kuriais gali operuoti CPĮ techninė įranga. Op. rezultatas saugomas atmintyje ar registruose, tačiau kartu nustatoma tam tikra sąlygos kodo reikšmė, kuri tikrinama šakojimosi operacijoje). Valdymo ir būklės registrai. Instrukcijų vykdymui svarbiausi 4registrai: •• Programos skaitiklis (PS). Saugo sekančios išrenkamos instrukcijos adresą. • Instrukcijos registras (IR). Saugo naujausiąją išrinktą instrukciją. • Atminties adreso registras (AAR). Saugo atminties ląstelės, iš kurios ką tik buvo perskaityta informacija arba į kurią vyks duomenų rašymas, adresą. • Atminties buferio registras (ABR). Saugomas duomenų žodis, kuris bus įrašytas į atmintį arba iš atminties ką tik nuskaitytas. Instrukcijos ciklas. Instrukcijos ciklą sudaro subciklai: • Išranka . Iš atminties į CPĮ nuskaitoma sekanti instrukcija. • Vykdymas. Interpretuojamas operacijos kodas ir vykdoma jį atitinkanti operacija. • Pertrauktis . Atradus pertrauktį, išsaugoma vykdomojo proceso būklės informacija ir apdorojama pertrauktis. Netiesioginio adresavimo ciklas. Instrukcijos vykdymo metu tenka išsikviesti iš atminties operandus, kurio nuskaitymui reikia atskiros kreipties į atmintį. Netiesioginio adresavimo operandą galima interpretuoti kaip papildomą instrukcijos subciklą. Duomenų srautas. Instrukcija ciklo išrankos metu skaitoma iš atminties. PS registre saugomas sekančios išrenkamos instrukcijos adresas. Šis adresas siunčiamas į AAR ir patalpinamas adresų magistralėje. Valdymo įr. organizuoja skaitymą iš atminties. Nuskaitytas rez. patalpinamas duomenų magistralėje, kopijuojamas į ABR ir siunčiamas į IR. O PS turinys didinamas 1 ir gaunamas sekančios instrukcijos adresas. Pasibaigus išrankos ciklui, valdymo įrenginys patikrina IR turinį ir nustato operando specifikatoriaus adresavimo būdą. Jeigu aptinkamas netiesioginis specifikatoriaus adresavimas, vykdomas netiesioginis ciklas. Pertraukties

ciklas yra paprastas Pirmiausia išsaugomas PS esantis vykdomos instrukcijos turinys, kad po pertraukties apdorojimo CPĮ galėtų sugrįžti prie nutrauktos instrukcijos vykdymo. Įrašant PS turinį į atmintį, jis siunčiamas į ABR. PS turinio įrašui atmintyje užrezervuojama spec. sritis. Toliau į PS įkeliamas pertraukties I instrukcijos adresas. Instrukcijų konvejeriavimas. Bendresnio pobūdžio CPĮ sandaros tobulinimas yra instrukcijų konvejeriavimas. Konvejeriavimo esmė. Instrukcijų konvejeriavimas panašus į surinkimo linijos taikymą produkcijos gamyboje. Surinkimo linijos privalumas yra, kad procesas linijoje išskaidomas į etapus ir procedūros gali būti vvykdomos vienu metu. Toks procesas dar vadinamas konvejeriu ar vamzdynu, nes konvejeryje nauja op. pradedama viename gale nesulaukus kol kita bus užbaigta. Instrukcijos vykdymą galima padalinti į du etapus: instrukcijos išranką ir įvykdymą. Vykdant instrukciją, tam tikrą laiko tarpą į pagr. atmintį nesikreipiama. Šį laiką panaudoja su jau vykdoma instrukcija kitos instrukcijos išrankai. Instrukcijos vykdymo proceso dekompanavimas: • Instrukcijos išranka (II). Į buferį nuskaitoma sekanti instrukcija po vykdomos. • Instrukcijos dekodavimas (ID). Nustatomi operacijos kodas ir operando specifikatorius. • Operando aapskaičiavimas (OA). Apskaičiuojamas operando efektyvusis adresas. • Operandų išranka (OI). Operandas nuskaitomas iš atminties. • Instrukcijos vykdymas (IV). Vykdoma instrukcijoje nurodyta operacija ir išsaugomas jos rezultatas. • Operando rašymas (OR). Operacijos rezultatas įrašomas į atmintį. Šakojimosi problemos sprendimas: • Daugialypiai ssrautai; • Šakojimosi krypties išankstinė išranka; • Ciklinis buferis; • Šakojimosi nuspėjimas; • Uždelstas šakojimasis;

Daugialypiai srautai. Paprastame konvejeriavime dažnai atsiranda prastova, nes į instrukcijos registrą turi būti įrašyta sekanti viena iš dviejų galimų instrukcijų. Jei ji neteisingai, reikia pakartoti konvejerio pradinį etapą ir leisti jam abiejų instrukcijų išranką, tokiu būdu sudaroma galimybė toliau dirbti dviem srautais. Tačiau šis sprendimas sukuria kelias problemas: • Esant daugialypiams srautams, atsiranda papildomi uždelsimai dėl kreipčių į registrus ir į atmintį. • Dar iki pirminio šakojimosi apdorojimo pabaigos, į konvejerį gali būti įtrauktos kitos šakojimosi instrukcijos, kurioms reikalingas atskiras srautas. Šakojimosi krypties išankstinė išranka. aptikus sąlygiškąjį šakojimąsi, išrenkama įprasta šakojimosi instrukcija ir kryptis. Vykdant instrukciją, šakojimosi kryptis visą laiką saugoma. Jeigu šakojimasis privalo įvyksti, ttai kryptis jau iš anksto išrinkta. Cikliškas buferis. Nedidelė sparti konvejerio išrankos etape veikianti atmintis. Saugoma n paskutinių išrinktų instrukcijų. Prieš šakojimąsi tech. įr. patikrina ar jame nėra įsiminta šakojimosi krypties. Aptikus, sekanti instrukcija išrenkama iš cikliško buferio. Šakojimosi nuspėjimas ir būdai: • Nuspėjimas netaikomas, • Nuspėjimas nuolat taikomas, • Nuspėjimas pagal operacijos kodą, • Nuspėjimas taikomas/netaikomas jungiklis, • Šakojimosi istorijos lentelė. Pirmieji trys neįvertina programos vykdymo iki šakojimosi instrukcijos atsiradimo. Kiti priklauso nuo vykdymo priešistorijos ir vadinami dinaminiais. Uždelstas ššakojimasis. Konvejeriavimo efektyvumą galima padidinti automatiškai sutvarkant instrukcijas taip, kad visos šakojimosi instrukcijos atsirastų vėliau negu tai buvo iš anksto numatyta.

8) VALDYMO ĮRENGINYS. Jeigu mašininių instrukcijų rinkinys yra žinomas, jose aiškus kiekvieno operacijos kodo efektas, suprantamas adresavimo mechanizmas ir žinomi visi vartotojo valdomi registrai, tai galima gana tiksliai nusakyti kokias funkcijas vykdys CPI. Apytikslis įtaisų ir procesų apsprendžiančių CPI vykdomas funkcijas sąrašas yra toks: 1. operacijos (operacijų kodai); 2. adresavimo būdai; 3. registrai; 4. įvesties/išvesties modulio interfeisas; 5. atminties modulio interfeisas; 6. pertraukčių apdorojimo struktūra. Pirmieji 3 įtakoja sudarant CPI instrukcijų rinkinį. 4,5 priklauso nuo kompiuterio sisteminės magistralės. 6– dalinai nuo kompiuterio sisteminės magistralės ir dalinai nuo galimybių suteiktų CPI operacinei sistemai. Taigi sąraše išvardinti įtaisai ir procesai apsprendžia ką ir kaip turi daryti CPI, t.y. apsprendžia funkcinius reikalavimus CPI. Mikrooperacijos. Pagrindinė kompiuterio funkcija – programų vykdymas. Jas vykdant įvyksta instrukcijų ciklų seka vykdant kiekviename cikle po vieną mašininę instrukciją. Kiekvienas ciklas sudarytas iš smulkesnių etapų tokių, kaip instrukcijos išranka, netiesioginio adresavimo ciklas, vykdymas ir pertrauktis. Projektuojant valdymo įrenginį reikia gilintis i instrukcijų vykdymo procesą dar labiau ir ciklą smulkinti į dar mažesnius žingsnius, kur visada naudojami CPI registrai, seką. Šie žingsniai – mikrooperacijos – tai pačios elementariausios CPI vykdomos ooperacijos. Išrankos ciklas. Kiekvienas ciklas prasideda nuo išrankos ,kai instrukcija išrenkama iš atminties. Paprastai kompiuteryje yra 4 registrai: • Atminties adreso registras (AAR). Jis sisteminėje magistralėje prijungtas prie adresų linijų ir nurodo vykdomos skaitymo arba rašymo operacijos adresą atmintyje. • Atminties buferio registras (ABR). Jis prijungtas sisteminėje magistralėje prie duomenų linijų ir jame yra patalpinami saugojimui i atmint i arba paskutinieji nuskaityti iš atminties duomenys. • Programos skaitiklis (PS). Jame yra sekančios išrenkamos instrukcijos adresas. • Instrukcijų registras (IR). Jame patalpinama paskutinė išrinkta instrukcija. Instrukcijos išrankos ciklo i vyki u sekos poveikį CPI registrams. Ciklo pradžioje programos skaitiklyje (PS) yra sekančios vykdomos instrukcijos adresas: šis adresas perkeliamas i atminties adreso registrą (AAR), nurodytas adresas iš AAR išdėstomas adresų magistralėje, valdymo įrenginys siunčia skaitymo READ komandą. Rezultatas atsiranda duomenų magistralėje ir kopijuojamas į atminties buferio registrą (ABR); vienetu padidinamas programos skaitiklio turinys (PS) ir taip pasiruošiama sekančiai instrukcijai. ABR turinys perkeliamas i instrukcijų registrą (IR); ABR. Elementarų instrukcijos išrankos ciklą sudaro: 3 žingsniai ir 4 mikrooperacijos. Mikrooperacijos metu siunčiami duomenys į registrus arba iš jų. Mikrooperacijas grupuojant laikytis 2 taisyklių : 1. Būtina atsižvelgti į įvykių nuoseklumą. Taigi AAR <— PS mikrooperacija turi įvykti prieš ABR <— Atmintis mikrooperaciją , 2. VVengti konfliktų. Negalima viename laiko intervale leisti skaityti ir rašyti. Netiesioginio adresavimo ciklas. Išrinkus instrukciją, išrenkami išeities operandai. Jei instrukcijoje adresas nurodytas netiesiogiai, prieš vykdymo ciklą turi būti įterptas netiesioginio adresavimo ciklas. Jam valdyti naudojamos tokios mikrooperacijos: t1 : AAR <— IR (adresas) t2 : ABR <— Atmintis t3 : IR(adresas) <— ABR (adresas). Instrukcijos adreso laukas perkeliamas į AAR; išrenkamas operando adresas. adreso laukas IR iš ABR atnaujinamas.Tada IR turi tiesioginį adresą, IR yra būsenoje, kur netaikomas netiesioginis adresavimas, ir yra paruoštas vykdymo ciklui. Pertraukties ciklas. Duomenų srauto valdymui reikia tokių mikrooperacijų: t1 : ABR <— PS; t2 : AAR <— Adresas, kur bus saugoma PS reikšmė; PS <— Pertraukt į apdorojančios procedūros pradinis adresas; t3 : atmintis <— ABR (senoji PS reikšmė ). Vykdymo ciklas. Procesorius instrukcijų rinkinį gali sudaryti N operacijos kodų ir galima gauti N skirtingų mikrooperacijų sekų. Sudėties ADD instrukcija: ADD R1, X. Atminties ląstelės X turinys sumuojamas su registro R1 turiniu: t1 : AAR<— IR (adresas); t2 : ABR <— Atmintis; t3 : R1 <— R1+ ABR. Instrukcijos adreso dalis įkeliama į AAR. 2)Tuomet skaitoma nurodytu adresu atminties ląstelė. Po to ALI sudeda R1 ir ABR turinius. Padidinti ir praleisti jeigu nulis –

ISZ X. Instrukcija atminties l stelės turinį X padidina 1 ir, jei dėl to gaunamas 0, sekančią instrukciją praleidžia: t1 : AAR <— IR (X ląstelės adresas); t2 : ABR <— Atmintis; t3 : ABR <— ABR + 1; t4 : Atmintis <— ABR, IF (ABR = 0) then (PS = PS + 1). Yra naujovė – sąlygos tikrinimo veiksmas. Ši mikrooperacija vykdoma tuo pat metu, kai atnaujinta ABR reikšmė rašoma atgal į atmint i (t4 laiko intervale).

Instrukcijos ciklas. KKiekviena instrukcijos ciklo fazė gali būti dekomponuota į mikrooperacijų seką. Išrankos, netiesioginio adresavimo ir pertraukties ciklus vykdydavo tam tikra mikrooperacijų seka. Tuo tarpu vykdymo cikluose kiekvienos operacijos kodą atitindavo unikali mikrooperacijų seka. CPI valdymas. Prieš kiekvieno valdymo i renginio apibūdinimą būtina atlikti tokią analizę: 1. Nustatyti pagrindinius CP I elementus. 2. Apibūdinti CPI vykdomas mikrooperacijas. 3. Nurodyti valdymo i renginio atliekamas funkcijas, vykdant mikrooperacijas. CPI pagrindiniai funkciniai elementai: • ALI ; • registrai; • vidiniai duomenų keliai; • valdymo įrenginys. PProgramos vykdymas susideda iš atskirų operacijų vykdymo, įtraukiant CPI elementus. Kiekviena operacija sudaroma iš mikrooperacijų sekų. Visas mikrooperacijas galima suskirstyti: • keitimasis duomenimis tarp registrų; • duomenų siuntimas iš registrų į išorinį interfeisą, t. y. į sisteminę magistralę; • duomenų ssiuntimas iš išorinio interfeiso i registrus; • aritmetinių ir loginių operacijų vykdymas, taikant registrus įvesčiai ir išvesčiai. Valdymo i renginys atlieka 2 užduotis: • Nuoseklumo tvarkymas. • Vykdymas. Valdymo i renginys visas savo funkcijas vykdo panaudodamas valdymo signalus. Valdymo signalai. Valdymo i renginyje yra šie įėjimai: • Taktavimas {clock}. Kontroliuoja vienos mikroopreacijos vykdymą. • Instrukcijų registras. • Veiksmaženkliai {flags}. Nustato CPI būklę ir ALI rezultatą. • Valdymo signalai iš valdymo magistralės. Valdymo magistralė yra sisteminės magistralės dalis generuojanti signalus į valdymo. Valdymo įrenginio išėjimai yra šie: • Vidiniai CPI valdymo signalai. Yra 2 tipai : valdantys keitimąsi duomenimis tarp registrų ir suaktyvinantys specifines ALI funkcijas. • Valdymo signalai į valdymo magistralę 2 tipai : į atmintį ir į įvesties/išvesties modulius. YYra 3 tipai valdymo signalų: suaktyvinantys ALI funkcijas; tam tikrus duomenų kelius ir signalai esantys išorinėje, CPI atžvilgiu, sisteminėje magistralėje. Jie yra dvejetainiai signalai, siunčiami į tam tikrų loginių schemų įėjimus. Valdymo signalų pavyzdžiai. Pavienis CPI su vienu akumuliatoriumi ir duomenų keliai tarp atskirų elementų . Valdymo signalų keliai iš valdymo i renginio neparodyti. Valdymo įrenginys signalus gauna iš taktinio generatoriaus {clock}, instrukcijų registro ir veiksmaženklių {flags}. Kiekvieno impulso metu nuskaito savo įėjimus ir generuoja valdymo signalų visumą. Signalai siunčiami 33 kryptimis: • Duomenų keliai. Valdymo įrenginys valdo vidinius duomenų srautus. • ALI . Valdo ALI darbą siųsdamas valdymo signalus. • Sisteminė magistralė . Siunčia signalus išorėn į sist. magistral. linijas generuoja signalų sekas, kurios valdo mikrooperacijas. Įvykiams sinchronizuoti naudojami taktavimo impulsai. Valdymo i renginio schemotechninis i gyvendinimas. Yra 2 būdai: • Schemotechninis įgyvendinimas (valdymo įrenginys kaip kombinatorinė schema. Joje įvesties loginiai signalai transformuojami į atitinkamus išvesties loginius signalus, kurie ir tampa valdymo signalais); • Mikroprograminis įgyvendinimas. Valdymo įrenginio įvesties signalai. Pirmiausia išsiaiškinkime instrukcijų registrą . Valdymo įrenginys priima operacijos kodą ir pagal jį vykdo veiksnius – tiksliau savo išvestyje generuoja tam tikrą valdymo signalų kombinaciją . Loginei schemai supaprastinti kodą reikia pakeisti unikalia jo įėjimo signalo logine kombinacija. Šią funkciją vykdo dekoderis. Priima siunčiamą kodą ir tik viename išėjime generuoja signalą . Apskritai, dekoderis gali priimti n dvejetainių signalų ir sugeneruoti 2 n skirtingų dvejetainių išėjimo signalų. Kiekviena įvesties kombinacijų suaktyvina vienintelį unikalų išvesties signalą. Pagal taktinius impulsus kontroliuojama mikrooperacijų trukmė. Anksčiau buvo parodyta, kad valdymo i renginys instrukcijos ciklo metu tam tikrais laiko momentais generuoja skirtingus valdymo signalus. Taigi valdymo i renginio įėjime turėtų būti skaitiklis.

Related Posts