Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza















kafli - Bygging tlvu


loading...








ALTE DOCUMENTE

kafli - Bygging tlvu


3. kafli - Bygging tlvu

3.1. Helstu vlarhlutar

Gjrvi, minni, braut, klukka og tengibnaur

S tlva tekin sundur getur a lta nokkra kubba og vra ea rsir sem tengja saman. Innan hverjum kubbi er ksilflaga sem inniheldur flki net rkrsa. essar rsir eru svo fngerar a r sjst ekki me berum augum.

Mikilvgustu vlarhlutar tlvu eru gjrvi, minni, braut og tengibnaur af msu tagi sem stjrnar samskiptum tlvunnar vi tki eins og skj, lyklabor, diska, ms, prentara ea arar tlvur.

Minni geymir forritin sem vlin vinnur eftir og ggnin sem eim er beitt . Gjrvinn framkvmir skipanirnar forritunum. Brautin er ger r mrgum samhlia rafrsum sem tengja gjrvann vi minni og tengibna. Brautin liggur yfirleitt pltu sem kallast murbor. fastir henni eru einnig kubbar me rkrsum sem stjrna umfer um brautina. Oftast eru minni og gjrvinn einingum sem smellt er innstungur murborinu. sumum vlum eru minni og gjrvi lu fst vi a.

Nokku er misjafnt hvaa tengibnaur er fastur murbori. mrgum einmenningstlvum er tengibnaur fyrir lyklabor, ms, skj, diska og fleiri tki innbyggur murbori en stundum eru sum essara tengja pltum sem smellt er raufar v. Murbor einmenningstlvum hafa yfirleitt nokkrar raufar sem hgt er a nota til a bta tengibnai vi vlina.

nlegum tlvum er gjrvinn flginn einni ksilflgu. Slkur gjrvi kallast rgjrvi til agreiningar fr eldri og strskornari gjrvum. Minni er oftast nokkrum kubbum sem sitja saman bretti.

Myndin snir hvernig helstu hlutar tlvu tengjast. Fr v byrja var a framleia tlvur fyrir um a bil hlfri ld hafa r flestar haft megindrttum essa smu byggingu sem oft er kennd vi von Neumann og kllu von Neumann arktektr.

Text Box: minni


egar tlva er gangi skir gjrvinn skipun minni, framkvmir hana, skir svo nstu og framkvmir hana. Skipanirnar berast gjrvanum eftir brautinni og til a framkvma r getur urft a flytja ggn eftir essari smu braut milli gjrva og minnis ea einhvers tengibnaar. Hraa essarar atburarsar er stjrna af eins konar taktmli sem kallast klukka og er oftast innbyggur rgjrvann. Klukkuhrai tlvu er mldur megarium (sem einnig kallast megaHerz skst. MHz). 1 megari (.e. 1MHz) er milljn taktar sekndu.

Hrai tlvu

gjrva sem er 1000MHz slr klukkan eittsund milljnir (=109) takta sekndu. a er ru fremur essi vintralegi hrai sem gerir tlvur slk furuverk sem r eru. Hver einstakur atburur sem gerist inni vlinni er afskaplega einfaldur. Mynstur r tvenns konar merkjum ea rafboum (sem vani er a tlka sem tlur formi tvundakerfis) frast milli vlarhluta og eim eru framkvmdar einfaldar reikniagerir. Til a vinna flknari verk eins og a birta einn bkstaf skj ea lesa innsltt fr lyklabor arf tlva a framkvma fjlda skipana. Okkur virist stafur birtast skj smu andr og slegi er lyklabori vegna ess a skipanirnar eru framkvmdar sekndubroti.

Ef klukka tlvu slgi 1 takt sekndu og keyrsla forrita vri ngu hg til a vi gtum s framvinduna skipun fyrir skipun tti okkur trlega lti til koma. a sem tekur 1000MHz tlvu eina sekndu a gera tki 109 sekndur sem eru um a bil 30 r. a liu margir dagar fr v smellt er hnapp lyklaborinu ar til stafur birtist skjnum.

Allar tlvur hafa svipaa hfileika. r geta unni allt hugarstarf sem hgt er a vinna eftir nkvmri forskrift ea algrmi. (Um etta verur fjalla nnar 7. kafla.) Framrun tlvutkninnar undanfarna hlfa ld hefur fyrst og fremst snist um a skapa sfellt smgerari, drari, traustari en umfram allt hravirkari tlvur.

Hr eftir eru taldir upp helstu atrii sem hafa 13513p1523n hrif hve hravirk tlva er:

      Klukkuhrai. Hann er eins og fyrr segir mldur megarium. Flestar nlegar einmenningstlvur eru me nokkur hundru megaria klukku. Intlvur og drar leikjatlvur eru ganga hgar.

      Bygging gjrva. a veltur byggingu gjrva hva miki gerist vi hvert klukkuslag. Gjrvi sem er byrjaur a skja nstu skipun minni mean hann er a framkvma skipunina undan vinnur hraar en gjrvi sem lkur einni skipun ur en hann byrjar eirri nstu. Gjrvi sem skir skipun og lkur vi a framkvma hana 1 til 4 klukkuslgum er a jafnai afkastameiri en gjrvi sem arf 10 til 20 klukkuslg fyrir hverja skipun.

      Breidd brautar rur v hva hgt er a flytja miki af ggnum milli vlarhluta vi hvert klukkuslag. drustu intlvur hafa 8 bita (vra) til gagnaflutninga og geta v aeins flutt tta stafa tvundatlu vi hvert klukkuslag. Slk vl arf nokkur slg til a koma einni vlamlsskipun fr minni til gjrva. Flestar nlegar einmenningstlvur og vinnustvar hafa 64 bita gagnabraut.

      Str minnis. egar tlva vinnur me strri forrit ea viameiri ggn en svo a allt rmist senn minni hennar ntir hn yfirleitt hluta af hrum diski fyrir sndarminni (.e. sem vibt til a geyma a sem ekki rmast minni stundina). Vlin arf oft a flytja ggn milli disks og minnis og iulega tefur etta mjg fyrir henni enda er mun seinlegra a lesa og skrifa disk en minni. Vl sem hefur strt minni verur mun sur fyrir tfum af essu tagi en vl me lti minni. Oft er v hgt a auka hraa tlvu mjg miki me v a stkka henni minni.

      Fltiminni. Flestir gjrvar geta unni hraar en svo a darar minniseiningar hafi vi a mata ggnum og skipunum. Minni er v flskuhls mrgum tlvukerfum. Til a bta r essu er sett fltiminni ( ensku cache) milli gjrvans og aalminnisins. a er iulega mun minna en aalminni en hravirkara enda byggt r drari einingum. Skipanir og ggn sem flutt eru fr minni til gjrva lenda fltiminni svo ar er iulega afrit af innihaldi ess hluta minnisins sem nlega hefur veri lesi r. hvert sinni sem gjrvinn les r minni ntir hann fltiminni ef a sem skja skal er ar, en aalminni a rum kosti. Flest forrit innihalda slaufur ar sem smu skipanir eru endurteknar aftur og aftur og innihald smu breytanna uppfrt hvert sinn. Slaufurnar eru tmafrekustu hlutar flestra forrita svo fltiminni sem rmar heila slaufu samt breytunum sem hn vinnur me getur auki mjg afkastagetu tlvu.

*

Hr hafa veri talin fimm atrii sem hafa mikil hrif afkastagetu tlva. Fleira mtti tna til. Hrai hrum diskum hefur til dmis veruleg hrif hve fljtt tlvur vinna. Vi msa tlvuvinnu munar lka miki um nettengingar, hve miki r geta bori af ggnum hverri tmaeiningu.

Afkst tlvu eru stundum mld MIPS. etta er ensk skammstfun fyrir Millions of instructions per second sem ir milljnir skipana sekndu.

Fram til essa hefur afkastageta tlva aukist r fr ri og sr ekki fyrir endann eirri run. Einhver efri mrk hljta a vera v hva vl me einni braut og einum gjrva getur unni hratt v bo geta ekki borist meira en ljshraa (sem er um a bil 3108 m/s) og sameindabygging efnisins setur v mrk hva vlarhlutarnir geta ori smgerir.

Eigi ggn a komast eftir 0,1m langri braut einu klukkuslagi vera a la 0,1m 3108m/s 3,33 10-10 sekndur milli slaga. Klukkuhrainn m ekki vera meira en 3000MHz. Eigi a sma braut sem gengur meiri hraa en etta verur a hafa hana styttri.

Ritminni og lesminni

egar tala er um minni tlvu er oftast tt vi vinnsluminni, .e. ritminni ( ensku RAM) sem venjulegri einmenningstlvu er yfirleitt nokkrir tugir megabta en getur skipt ggabtum drari tlvum. Auk ritminnisins hafa tlvur lesminni ( ensku ROM)[1] sem yfirleitt er nokkrir tugir klbta og geymir hluta af kerfishugbnai vlarinnar. Lesminni hefur breytanlegt innihald og tmist ekki slkkt s tlvunni. Gjrvinn getur lesi r v en ekki skrifa a. Hann getur hins vegar breytt innihaldi ritminnisins alla mgulega vegu og a tmist egar slkkt er vlinni.

Verkefni 3.1.a

Finndu t:

Hva gjrvinn tlvunni sem notar heitir.

Hva hann keyrir margra megaria hraa.

Hva gagnabrautin henni er brei.

Hva minni er strt.

Hva vlin framkvmir margar skipanir sekndu.

Bitar bti og or

Str minnis er oftast mld btum, klbtum, megabtum og ggabtum.

      Ggabti = 210 (=1024) megabti = 220 klbti = 230 bti.

      Megabti = 210 (=1024) klbti = 220 bti.

      Klbti = 210 (=1024) bti.

      Bti er 8 bitar.

Biti er tki sem getur innihaldi tv mismunandi gildi sem oftast eru tknu me 0 og 1, .e. tlustfunum sem notair eru tvundakerfinu, en stundum lka me satt og satt.

ar sem 1 bti er 8 bitar og hver biti rmar einn tlustaf tvundakerfi getur hvert bti minni tlvu geymt tlur bilinu fr 000000002 til 111111112 .e. allar tlur milli 0 og FF16 (= 25510). etta eru 25610 mismunandi tlur.

Auk mlieininganna biti og bti er str minnis stundum mld orum. Eitt or er s bitafjldi sem gjrvinn mehndlar senn. a er misjafnt eftir tlvugerum hva or er strt. Hafi tlva 32 bita gagnabraut og 32 bita gisti er elilegast a hn noti 32 bita or en su gagnabrautin og gistin 64 bita er hvert or lkast til 64 bitar ea 8 bti.

Brautin

Braut tlvu skiptist rj hluta sem kallast gagnabraut, vistfangsrs og stjrnbraut. Hvert hlf, ea bti, minninu hefur sitt nmer sem kallast vistfang. Vistfang fyrsta btis, ea hlfs, minninu er 0, ess annars 1, ess rija 2 o. s. frv. Hafi tlva t.d. 128 megabta minni er fyrsta bti nmer 0, nsta nmer 1 og a sasta nmer 227 - 1.

Gjrvinn flytur ggn milli sn og minnisins me v a senda vieigandi vistfang eftir vistfangsrsinni og bo eftir stjrnbrautinni sem segja til um hvort skrifa skal minni ea lesi r v. Ggnin sjlf eru svo flutt eftir gagnabrautinni.

Til ess a tta okkur betur v sem fer um essar rjr rsir skulum vi taka sem dmi a gjrvi sendi tluna 011100112 vistfang nmer 1040. Fyrst sendir hann tlu eftir stjrnbrautinni sem tknar a skrifa skuli minni. Jafnframt sendir hann tluna 1040 eftir vistfangsrsinni. essi bo opna lei eftir gagnabrautinni milli gjrvans og minnishlfs nmer 1040 og munstri 01110011 rennur eftir gagnabrautinni og sest minnishlfi.

eim tlvum sem hafa 8 vra gagnabraut er hgt a flytja 8 bita, ea 1 bti, senn milli hinna msu vlarhluta me v a setja einn bita hvern vr. Til a flytja munstri 01110011 er hleypt straumi vra nmer 1, 2, 3, 6 og 7 en ekki vra nmer 0, 4 og 5.

Sagt er a gagnabraut sem hefur 8 vra s 8 bita. Gagnabraut me 16 vra er sg vera 16 bita og 16 bita gagnabraut getur flutt 2 bti senn milli hinna msu vlarhluta. 32 bita gagnabraut getur flutt 4 bti senn og s hn 64 bita ber hn 8 bti senn.

Vistfangsrsin ber vistfang sama htt og gagnabrautin ber ggn. au eru tknu eins og tlur minni tlvunnar. 8 bita vistfangsrs getur v bori 256 mismunandi nmer. En minni flestra tlva er meira en 256 bti svo rf er breiari vistfangsrs. v breiari sem rsin er v fleiri mismunandi nmer getur hn flutt. Vi hvern vr sem btt er vi tvfaldast nmerafjldinn. (Af hverju skyldi hann tvfaldast?). Algengt er a vistfangsrs einmenningstlvu s 32 bita brei. a hve strt minni tlva getur nota rst af breidd vistfangsrsar.

Hafi tlva 32 bita vistfangsrs getur hn ntt 232 bta (= 4 ggabta) minni ef hn ess kost a vsa einstk bti. Geti gjrvinn hins vegar aeins stt og vista heil 32 bita (=4 bta) or er ng a nmera fjra hvert bti og 32 bita vistfangsrsin dugar til a nta 4  232 bta (=16 ggabta) minni.

Minnisrmd og sndarminni

Flestar tlvur hafa minna vinnsluminni en breidd vistfangsrsar leyfir. Til dmis geta Intel Pentium rgjrvar ntt 64 ggabta minni. En vlar me Pentium rgjrva hafa yfirleitt ekki nrri v svo strt minni. Forrit sem keyr eru Pentium-vlum geta yfirleitt vsa vistfng eins og minni vlinni vri mun strra en a er raun og veru. etta er vegna ess a flestar tlvur nota hluta af hrum diski sem sndarminni. Tknin sem notu er vi etta byggist v a skipta minninu sur, sem gtu t.d. veri 16 klbti hver. Hugsum okkur a vinnsluminni s t.d. 64 megabti (= 226 bti) en forrit vsi vistfang me hrra nmeri t.d. 227. a sem gerist er a ein sa af minninu er skrifu "sndarminni" diskinum og san sem geymir bti me vistfang 227 stt af diskinum hennar sta. Vistfngum essum hluta minnisins er um lei breytt annig a nmeri 227 vsi anga.

Verkefni 3.1.b

Hva arf breia vistfangsrs til a nta 128 megabta minni?

Hva er hgt a mynda mrg mismundandi 32 bita or?

Stigveldi minnis

Tegund

minnis

Str

dmigerri

einmennings-

tlvu

Gisti gjrva

101 - 102 bti

Fltiminni

1015 - 1020 bti

Vinnsluminni

225 - 228 bti

Harur diskur

232 - 236 bti

Geisladiskar

229 - 234 bti

Forritarar geta lti sem ll vistfng vsi hlf vinnsluminni tlvunnar tt ef til vill s aeins hluti eirra ar senn, hluti sndarminni diski.

Eins og nefnt hefur veri hafa flestar tlvur fltiminni auk hins venjulega vinnsluminnis. Fltiminni er a v leyti eins og sndarminni a forritarar (arir en eir sem skrifa strikerfi) geta lti sem a s ekki til, flutningur a og r v fer fram sjlfkrafa bak vi tjldin, forritin vsa aeins vistfng eins og ll ggn og allar skipanir vru minni sem er ein halarfa af btum, nmeru fr 0 og upp r. Strikerfi og kerfishugbnaurinn lesminninu sj um a tlva hagi sr eins og hn s mun einfaldari a ger en rafeindavirki henni er raun og veru.

tflunni hr a framan er yfirlit yfir helstu tegundir minnis r eftir hraa. Klukkuhrai gjrvans stjrnar v hve hratt er hgt a uppfra ggn gistum hans, flutningur og r fltiminni tekur gn lengri tma, vinnsluminni er svo enn hgvirkara o. s. frv.

Ekki er ng me a hluti af diski geti veri sndarminni. a er lka hgt a nota hluta af vinnsluminni fyrir sndardisk og vista v skrr rtt eins og diski. En vi skulum lta etta liggja milli hluta. Yfirleitt er allt a minni sem forrit vsa me vistfangi einfaldlega kalla minni tt hluti ess s ef til vill staddur fltiminni um stund og annar hluti s sama tma aeins til sem sndarminni diski. Allt a sem geymir skrr er kalla gagnageymslur hvort sem a er hrum diski, geisladiskum ea ritminni sem er ntt sem sndardiskur.

Gjrvi

Gjrvi ( ensku CPU, central processing unit) ea miverk er mikilvgasta og flknasta eining hvers tlvukerfis. Nlegir gjrvar eru samsettir r milljnum smra og mjg flknu neti af rafrsum. tt eir su flgnir einni ksilflgu er hgt a skipta eim nokkra vlarhluta. eir helstu eru gisti, reikni- og rkverk ( ensku ALU, arithmetic logic unit) og striverk ( ensku control unit). Margir gjrvar hafa auk essa innbyggt fltiminni og srstakt reikniverk fyrir kommutluagerir ( ensku FPU, floating point unit).

Gisti ( ensku register) eru raun minnishlf til a geyma au ggn sem gjrvinn vinnur vi stundina. Hvaeina sem hann skir minni er flutt gisti og allt sem gjrvinn sendir eftir brautinni er sent r einhverju gisti. Auk nokkurra gagnagista til almennra nota hefur hver gjrvi srhf gisti, meal eirra mikilvgustu eru merkjagisti, skipanagisti og vistfangsgisti.

Vistfangsgisti geymir vistfang ess minnishlfs sem nst skal skja skipun til. Nmeri v hkkar sjlfkrafa hvert sinn sem skipun er framkvmd. Skipanagisti geymir skipunina sem gjrvinn er a framkvma stundina. Um lei og v er loki er nsta skipun stt og annig koll af kolli v innihald vistfangsgistisins hkkar hvert sinn sem skipun er framkvmd.

Merkjagisti geymir upplsingar um tkomu reikni- og rkagera. dmigerum gjrva er til dmis einn biti merkjagisti sem fr gildi 1 ef samanburur innihaldi tveggja annarra gista leiir ljs a au innihaldi smu tlu og 0 ef samanbururinn leiir ljs a au innihaldi lkar tlur. Arir bitar merkjagistinu geyma svo upplsingar um hvort summa ea margfeldi tveggja annarra gista rmast v rija ea hvort hn er jkv ea neikv.

Gisti til almennra nota hafa yfirleitt smu breidd og gagnabraut tlvunnar annig a s gjrvi gerur fyrir 32 bita gagnabraut hefur hann 32 bita gisti. Hr eru Pentium gjrvar undantekning v eir hafa 64 bita gagnabraut en 32 bita gisti.

egar tlva er gangi rllar starfsemi gjrvans stugt sama hring takt vi sltt klukkunnar: Skipun er stt r minni skipanagisti; striverki tlkar hana og virkjar vieigandi hluta reikni og rkverks til a framkvma skipunina, tkoman lendir svo einhverju gistinu.

Einfaldir gjrvar ljka einni skipun ur en s nsta er stt. Flknari gjrvar hafa margar fribandinu senn, skja eina mean nnur er framkvmd og niurstu eirrar riju skila gisti. Sumir gjrvar (eins og t.d. Intel Pentium) hafa jafnvel tvfalt reikniverk og geta v framkvmt tvr skipanir r forriti samtmis egar ekki er rf a nota tkomuna r eirri fyrri sem inntak fyrir seinni.

Vlaml

Skipanirnar sem gjrvi hlir eru svoklluu vlamli. Hver tegund gjrva hefur sitt srstaka vlaml svo forrit sem hgt er a keyra vl me einni ger gjrva er ekki hgt a keyra tlvu me ru vsi gjrva.

tt til su mrg og lk vlaml eiga au mislegt sameiginlegt.[2] Orin eru yfirleitt 8, 16 ea 32 bita munstur (.e. runur r tknunum 0 og 1) og setningar eru myndaar r nokkrum slkum munstrum ar sem a fyrsta er skipun en au sem eftir koma vistfng, tlur ea anna sem skipuninni skal beitt . Hver skipun mlir fyrir um afar einfalda ager. a er hgt a skipta eim 3 meginflokka:

1.      Gildisgjf, afritun og flutningur. Einstakar skipanir geta sagt gjrva a flytja bti ea or fr tilteknum sta minni eitthvert gagnagisti ea milli tveggja gagnagista ea fr gagnagisti til vistfangs minni. Einnig er hgt a rita tilteknar tlur gisti ea vistfang minninu.

2.      Reikni og rkagerir. Skipanir af essu tagi lta gjrva framkvma einhverjar agerir innihaldi gagnagista ea vistfangs minni. essar agerir geta til dmis veri samlagning, margfldun, samanburur innihaldi tveggja gista ea rkagerir eins og ekki ea og. r eru framkvmdar af reikni- og rkverkinu og tkoman lendir yfirleitt einhverju gagnagisti. tkomur slkra agera hafa lka oft hrif innihald merkjagistis t.d. annig a biti fi gildi 1 ef samanburur leiir ljs a tvo gisti hafi sama innihald en 0 ef innihald eirra er lkt.

3.      Hlaup og kll. Skipanir essum flokki lta gjrva breyta innihaldi vistfangsgistis. Sumar eirra lta hann breyta v skilyrislaust en arar segja honum a breyta v aeins a tiltekinn biti merkjagisti s hlainn. annig er til dmis hgt a segja gjrva a hkka nmeri vistfangsgistinu um 100 ef tiltekinn biti merkjagisti er hlainn. Me essu mti er mgulegt a lta gjrva framkvma skipanir annarri r en r standa minninu og hlaupa til og fr forriti alla mgulega vegu.

Me skipunum af essu tagi er hgt a forrita slaufur (.e. endurtekningu) einhvern veginn svona:

1000 Setja 100 gisti A.

1001 Setja 0 gisti B.

1002 Bta 1 vi gisti B.

1003 Lta bita n merkjagisti vera 1 ef A = B.

.

1006 Setja 1002 vistfangsgisti ef biti n merkjagisti er ekki 1.

Hr eru sett slensk or sta vlamlsskipana og tlurnar til vinstri eiga a segja hvar minninu skipanirnar eru. Vi hugsum okkur a vistfng 1004 og 1005 innihaldi einhverjar skipanir ( r su ekki sndar hr) og a biti n merkjagisti s upphaflega stilltur 0. essi forritsbtur endurtekur 100 sinnum skipanirnar fr 1004 til 1005. Skipunin me vistfang 1006 er svokalla hlaup (ea stkk, ensku jump).

Einn mikilvgur flokkur skipana sem breyta innihaldi vistfangsgistis eru kll (eintala kall) undirforrit. Hvert slkt undirforrit endar skipun um a sna til baka ( ensku return). egar kalla er undirforrit er nmeri vistfangsgistinu sett geymslu og egar nst er gefin skipun um a sna til baka er a endurheimt. Ef vi hugsum okkur a vistfang 10000 geymi upphaf skipanarunu sem skir tlu r gisti C og ritar hana skjinn skrifar etta forrit tlurnar fr 1 upp 100 skj tlvunnar.

1000 Setja 100 gisti A.

1001 Setja 0 gisti B.

1002 Bta 1 vi gisti B.

1003 Lta bita n merkjagisti vera 1 ef A = B.

1004 Afrita gisti B gisti C.

1005 Kalla 10000.

1006 Setja 1002 vistfangsgisti ef biti n merkjagisti er ekki 1.

a kann a virast dlti trlegt a skipanir r essum rem flokkum dugi til a lta tlvur vinna hvaeina sem r gera. En flkin forrit sem tefla skk, spila lg, teikna myndir ea leita a ggnum diski eru samt samsett r vlamlsskipunum sem hver um sig ltur tlvuna gera skp lti. En me v a framkvma milljnir slkra skipana hverri sekndu getur tlvan unni flkin verk augabragi.

Tlva gangsett

Um lei og kveikt er tlvu fer eitthvert nmer vistfangsgisti, yfirleitt 0. tlvum af smu ger er etta alltaf sama nmeri. etta er vistfang ess staar minninu sem geymir fyrstu skipunina sem framkvma skal. a er vitaskuld lesminni tlvunnar v ritminni er tmt egar vlin er rst. egar essi fyrsta skipun hefur veri framkvmd er s nsta stt og annig koll af kolli ar til kemur a skipun sem segir gjrvanum a breyta nmerinu vistfangsgistinu, er stokki til forritinu og haldi fram fr eim sta.

essar fyrstu skipanir sem gjrvinn hlir eftir a kveikt er tlvunni lta hann yfirleitt framkvma nokkur prf sem skera r um a hvort vlin s lagi og skja san strikerfi af diski (ea e.t.v. geisladiski ea disklingi) hlaa v inn ritminni og breyta svo nmerinu vistfangsgistinu annig a vsa s fyrstu skipun strikerfisins. Eftir a er tlvan undir stjrn strikerfisins. a sr svo um a hlaa rum forritum minni. Um strikerfi verur fjalla nnar 5. kafla.

RISC og CISC

Nlegir rgjrvar skiptast tvo meginflokka sem kallair eru RISC og CISC. etta eru skammstafanir sem standa fyrir ensku orasambndin reduced instructions set computer og complex instructions set comuter.

Vlaml CISC-gjrva er flknara en vlaml RISC-gjrva og skipanirnar eru ekki keyrar beint vlbnainn heldur tlkaar af skipanatlki striverki gjrvans sem umritar r einfaldara ml, svokallaan rkta ( ensku microcode). Ein vlamlsskipun getur ori a nokkrum skipunum rkta. rktinn leikur beint rkrsir gjrvans. dmigerum CISC-gjrva tekur keyrsla vlamlsskipana mislangan tma. Flknustu skipanirnar vera a alllangri rktaromsu, r einfldustu a einni skipun rktanum og sumum CISC-gjrvum eru einfldustu vlamlsskipanirnar ekki tlkaar heldur keyrar beint rkrsir gjrvans.

Vlaml RISC-gjrva hefur fremur far og einfaldar skipanir en mti kemur a gjrvinn inniheldur rkrsir sem framkvma hverja skipun svo ekki er rf neinum skipanatlki. flestum RISC-gjrvum taka allar vlamlsskipanir sama tma.

Ef RISC og CISC-gjrvi ganga smu klukkutni framkvmir RISC gjrvinn fleiri skipanir tmaeiningu, v hann arf frri klukkuslg hverja skipun. mti kemur a sum verk sem hgt er a vinna me einni vlamlsskipun CISC-gjrva theimta margar vlamlsskipanir RISC-gjrva.

Sem dmi um algenga RISC-gjrva m nefna, PowerPC sem er nlegum Macintosh tlvum, Alpha fr DEC, og RISC 6000 fr IBM. Algengastu CISC-gjrvarnir eru msar tgfur af Pentium sem framleiddir eru af fyrirtkinu Intel og meal annars notair PC-tlvur.

ru vsi hnnun - margir gjrvar

tt flestar tlvur sem smaar hafa veri til essa byggi von Neumann arktektr eins og hr hefur veri lst hafa tlvufringar rannsaka msa kosti a sma vlar me mrgum gjrvum. Ef margir gjrvar vinna hli vi hli geta eir ef til vill sameiningu framkvmt fleiri skipanir tmaeiningu heldur en nokkur einn gjrvi getur. Nokku er um a drar tlvur eins og t.d. netjnar hafi tvo ea jafnvel fleiri gjrva.

Tilraunir hafa veri gerar til a sma tlvur me mjg mrgum gjrvum. Einn flokkur slkra vla er svokllu tauganet sem eru eins konar eftirlking af heila ea mitaugakerfi dri ea manni. Tauganet byggja mrgum einfldum gjrvum sem tengjast saman net annig a ttak fr sumum er inntak fyrir ara. Tauganet eru forritu me v a alaga hversu mikil hrif ttak hvers gjrva hefur vibrg annarra gjrva og me essu er reynt a lkja eftir v hvernig taugakerfi lfverum er tali bregast vi reiti.

Tlvur me mrgum gjrvum og tauganet eru ekki einu leiirnar til a sigrast takmrkunum hefbundins byggingarlags tlvum. Ein eirra leia sem mestar vonir eru bundnar vi er a lta margar venjulegar tlvur vinna saman. egar keyrslu forrits er dreift margar vlar er tala um dreifa vinnslu og tilraunir til a vinna umfangsmikil verk me eim htti hafa frst vxt samhlia hravirkari og betri nettengingum milli tlva. N egar fer fram verulega mikil dreif vinnsla Internetinu og tlvunetum missa fyrirtkja. tt samskipti milli tlva su margfalt hgari en samskipt milli minnis og gjrva smu vl getur a fltt sumum verkum mjg miki a dreifa vinnunni margar nettengdar tlvur.

3.2. Samband tlvu vi umheiminn

Jaartki og tengi

Til a hgt s a nota tlvu arf a tengja hana vi inntaks- og ttakstki svo hgt s a koma boum til hennar og hn geti komi upplsingum fr sr. Algengustu inntakstki einmenningstlva eru lyklabor og ms. Helstu ttakstkin eru skjr og prentari.

Tlvur eru yfirleitt tengdar fleiri vlum en eiginlegum inn- og ttakstkjum. Hr m til dmis nefna mtld, nettengi, og gagnageymslur bor vi geisladrif, hara diska og disklingadrif. Sum essara tkja eru afar flkin og stundum inniheldur stjrnbnaur eirra eina ea fleiri tlvur.

Tki sem eru tengd vi tlvu (eins og ms, lyklabor, prentarar, skjir, htalarar, mtld og hljnemar) kallast einu nafni jaartki.

venjulegri einmenningstlvu eru nokkur tengi sem hgt er a nota til a tengja margs konar jaartki vi vlina. Helstu tegundir slkra fjlnota tengja eru samhliatengi, ratengi, USB og SCSI braut.

Samhliatengi eru stundum kllu prentaratengi enda eru au mest notu til a tengja tlvur vi prentara tt mis nnur tki fist me tengisnru fyrir samhliatengi eins og til dmis utanliggjandi gagnageymslur og myndlesarar.

Ratengi eru oftast notu til a tengja ms vi tlvu. Mtld eru einnig oft tengd vi ratengi.

Flestar nlegar einmenningstlvur hafa USB tengi og eru au a taka vi af hefbundnum ratengjum. Nafni er skammstfun ensku orunum universal serial bus (sem mtti a me alhlia ratengibraut). Vi USB er hgt a tengja halarfu af tkjum annig a a fyrsta s tengt vi USB innstungu tlvunni, a nsta vi USB innstungu v o. s. frv. Einnig eru til USB tengibox me mrgum innstungum. egar slkt tki hefur veri tengt vi USB tengi tlvu er hgt a tengja eitt jaartki hverja innstungu v og lta tlvuna nta au ll samtmis. Fjlmargar gerir jaartkja tengjast tlvu um USB m.a. gagnageymslur, myndlesarar, prentarar og ms.

SCSI braut er einkum notu til a tengja tlvur vi gagnageymslur. Hn er mjg hravirk og hentar vel sem tengibnaur fyrir hara diska egar rf er miklum hraa. Hgt er a tengja nokkur tki halarfu smu SCSI brautina.

Algengt er a PC-tlvur hafi eitt samhliatengi, tv ratengi og tv USB-tengi. Hgt er a bta r spjaldi me SCSI-tengi.

Auk tengja til almennra nota hafa flestar tlvur srhfan tengibna fyrir skj og lyklabor. hljkortum sem fylgja mrgum vlum eru srhf tengi fyrir htalara, hljnema og hljmflutningstki.

Samband vi minni

Tengibnaur sem tengir tlvu vi jaartki hefur agang a einhverjum hluta af minni hennar. Stundum eru minnisrsir tengibnainum sem taka yfir einhver vistfng vinnsluminninu og stundum hefur tengibnaurinn beinan agang eftir brautinni a einhverjum hluta vinnsluminnisins.

Forrit heimta ggn fr inntakstkjum me v a lesa r eim hluta minnisins sem tki tengist og au senda bo til ttakstkis me v a skrifa ann hluta minnisins sem tengdur er vi a. Sum tki hafa aeins nokkur bti af minni nnur meira. Skjtengi urfa til dmis ngilega strt minni til a vista upplsingar um lit hvers punkts skjnum. nlegum tlvum er litur hvers punkts tknaur me 3 til 4 btum af minni. Ef skjupplausnin er 600800 punktar og hver punktur fr 4 bti arf skjtengi 4600800 = 1.920.000 bti ea nstum 2 megabti. Fyrir meiri upplausn arf strra skjminni.

minni tlvu er skjmynd aeins runa af tlum. Forrit sem teiknar skjinn gerir v raun ekkert anna en a hringla me tlur skjminninu. Tnar sem sendir eru hljkorti eru lka bara tlur minninu og egar lami er stafina lyklaborinu lenda tlur eim hluta minnisins sem tengdur er vi lyklaborstengi.

Sigurur Nordal hitti svo sannarlega naglann hfui egar hann bj til slenska ori tlva ri 1964 yfir a sem ensku kallast computer og Danir nefndu datamaskine. Ori beygist eins og vlva og rtt eins og vlvan galdrar me vlum (.e. vlubeini) galdrar tlvan me tlum. Fyrst hr er trdr um slenskt ml er rtt a minna lesanda a tlva heitir ekki talva. a or er ekki til.

Rof

hvert sinn sem jaartki arf athygli gjrvans a halda sendir a honum rof ( ensku interrupt) a er a segja tlu sem tknar a sinna urfi tiltekinni rf essa jaartkis. Rof er merki sem berst gjrva eftir srstakri rs. Hann bregst vi me v a ljka skipuninni sem hann er a framkvma og vista san innihald vistfangsgistis vinnsluminni og skja anga nmer sem rofi vsar og bendir vistfang fyrstu skipunar forritsbt sem bregst vi rf vikomandi jaartkis. Keyrslu essa bts lkur a gjrvinn endurheimtir nmeri sem var vistfangsgistinu egar rofi barst.

egar rof berst til gjrva hverfur hann fr v verki sem hann er a vinna og framkvmir skipanarunu, sem yfirleitt er anna hvort lesminninu ea hluti af strikerfinu og segir hvernig a bregast vi essu tiltekna rofi. A v bnu heldur gjrvinn fram fyrra verki ar sem fr var horfi. Vinna hans er rofin egar hann arf a sinna jaartkinu. ess vegna er ori rof nota yfir etta.

egar vi slum lykil lyklabori tlvu virist okkur sem stafurinn birtist strax skjnum. a sem raunverulega gerist er flkin atburars sem hefst v a nmer berst fr lyklabori minni og lyklaborstengi sendir gjrvanum rof. a verur til ess a hann framkvmir skipanarunu sem skir tluna r lyklaborsminninu. ur en stafurinn birtist skjnum arf a keyra nokkrar rtnur r strikerfinu sem m.a. para tluna vi staf r stafatflu og fra mynd af honum skjminni. Nst egar skjtengi les skjminni og uppfrir myndina skjnum (sem a gerir tugi skipta hverri sekndu) birtist stafurinn ar. eru ef til vill linir tugir millisekndna fr v smellt var hnappinn lyklaborinu. 10 millisekndum framkvmir tlva me afkst upp 100 MIPS heilar 1.000.000 skipanir. Hn hefur vari hluta essa tma til a keyra skipanir sem koma stafnum fr lyklaborinu skjinn en inn milli framkvmt nokkrar skipanir r forritum sem eru gangi og ef til vill svara rofi fr einhverju ru jaartki.

Til upprifjunar

1. Hva merkja skammstafanirnar:

CISC, MHz, MIPS, RAM, RISC, ROM, USB.

2. Hva eru:

Fltiminni, gagnabraut, gjrvi, klukka, merkjagisti, reikni- og rkverk, rof, skipanatlkur, skjminni, stjrnbraut, vistfangsgisti, vistfangsrs, rkti.



[1] Orin RAM og ROM eru enskar skammstafanir orunum random access memory og read only memory.

[2] Um vlaml verur aftur fjalla kafla 8.2.


Document Info


Accesari: 1222
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )