1.Podstawowe bloki komputera:*pamięć(przechowywanie danych)*podsystem I/O(przesyłanie danych)* procesor (arytmometr-przetwarzanie danych)* procesor (układ sterujący-sterowanie)
2.Cechy procesorów CISC i RISC:
CISC:*procesor wykorzystujący bogaty zestaw (listę) instrukcji i liczne sposoby adresowania argumentów*charakterystyczną cechą jest zróżnicowana długość instrukcji (w bajtach) i czas ich wykonania *wszystkie działania ALU wykorzystują specjalny rejestr o nazwie „akumulator” (oznaczany jako a, A, ax, AX, acc, ACC)*procesory mają złożoną budowę, przez co zajmują większą powierzchnię „krzemu” i z reguły są wolniejsze*procesory np. Pentium, x51, H8SX;
RISC:*wszystkie instrukcje 32-bitowe w kilku formatach*architektura typu load-store*duża liczba rejestrów 32-bitowych ogólnegoprzeznaczenia (brak wyróżnionego akumulatora)*prosty sprzętowy układ dekodowania instrukcji (w CISC jest mikroukład - ROMs microcode)* przetwarzanie potokowe (pipelining)*wykonanie instrukcji w jednym takcie zegarowym;
3. Graficzne przedstawienie i opisac idee przetwarzania potokowego:
Pipelining sposób pracy procesora polegający na wykonywaniu kolejnych instrukcji, przy czym rozpoczęcie następnej nie wymaga zakończenia poprzedniej. Uzyskuje się dzięki temu pełniejsze wykorzystanie mocy obliczeniowej procesora. Wadą takiego rozwiązania jest dłuższy czas oczekiwania na zakończenie pierwszej operacji po chwili przestoju, gdyż dla potoku o długości n etapów minimalny czas oczekiwania wynosi n cykli zegarowych. Jedynym sposobem ograniczenia tego problemu jest zwiększanie częstotliwości taktowania układu oraz likwidowanie przerw w przetwarzaniu.
4. Budowa i przeznaczenie stosów:
Stos jest pamięcią typu LIFO (last-in-first-out. ostatni na wejściu, pierwszy na wyjściu,)
-Typowe zastosowania stosu:*przy wywołaniu podprogramu zapamiętuje adres powrotu do programu głównego*przy przejściu do programu obsługi przerwania zapamiętuje adres powrotu do przerwanego programu*służy do chwilowego przechowywania zawartości rejestrów w celu uwolnienia ich do innych zadań*może być użyty do przekazywania parametrów do podprogramów*Programista musi dbać o zbilansowanie liczby operacji zapisu i odczytu oraz o zachowanie właściwej kolejności zapisu i odczytu (odczyt wartości przebiega w odwrotnej kolejności niż przy zapisie)*Programista musi dbać o to, by stos nie rozrósł się nadmiernie i nie przekroczył limitu pamięci (stack overflow) – częsty błąd w przypadku programów rekurencyjnych lub przy wystąpieniu nieskończonej pętli.
5. Scharakteryzuj systemy operacyjne czasu rzeczywistego RTOS:RTOS-tworzone są na procesorach typu RISC. Są stosowane w systemach bezpieczeństwa(w samochodach do funkcjonowania poduszek powietrznych). Są to systemy, które zostały zaprojektowane tak aby spełnić wymagania narzucone na czas wykonywania zadanych operacji.
6. Scharakteryzować pamięć cache:inaczej pamięć podręczna, kieszonkowa. Jest to pamięc szybkiego dostępu. Procesor uzyskuje z niej w szybki sposób informacje. Jest to pamięc typu SRAM. Jest to dodatkowa pamięć bufora pomiędzy komputerem, a główną pamięcią komputera.
7. Wyjaśnij w jaki sposób następuje obsługa przerwania:Przerwanie lub żądanie przerwania – sygnał powodujący zmianę przepływu sterowania, niezależnie od aktualnie wykonywanego programu. Pojawienie się przerwania powoduje wstrzymanie aktualnie wykonywanego programu i wykonanie przez procesor kodu procedury obsługi przerwania.
8. Napisz cechy STM32: rozbudowany rejestr GPIO(wej/wyj),przetwarzanie potokowe 3 etapy pipelining, wysoka wydajność, lista instrukcji thumb, thumb2, ARM;
9. Omów właściwości interfejsów *Asynchroniczne- podczas transmisji muszą być zachowane stałe odstępu czasu pomiędzy przysyłanymi danymi. Przebieg transmisji kontrolują znaki dla każdej pary danych.*Synchroniczne- służy do połączenia magistrali biegnącej z jednostki centralnej z urządzeniami zew. Jeśli muszą być przesłane dane interfejs łączy się zarówno z urządzenie jak i magistralą danych jednostki centralnej, aby zsynchronizować przesyłanie danych.
10. Omów interfejs USB:USB-interfejs zew. szeregowy. Linie D+, D- służa do wysyłania i odbierania danych. Dane mogą być wysyłane z prędkością 1.1-12Mb/s; 2.0-480Mb/s, 3.0-4.8 Gb/s Cechy USB wszystkie transfery inicjowane przez hosta (pc), układy odpowiadają na zadanie hosta, zawartośćpakietów w ramkach ustala host, brak możliwości transfer każdy z każdym, Transfer w 1ms ramkach;
Zalety i wady RISC
Zalety:* mała „powierzchnia krzemu”*krótszy czas projektowania układu (technologiczny)* większa wydajność*łatwa możliwość implementacji przetwarzania potokowego
Wady:* bardziej złożony kod instrukcji (w porównaniu z CISC)* mała liczba trybów adresowania* brak kompatybilności z kodem x86*bardziej złożone kompilatory C
Adresowanie stosu* Jest używane przy dostępie do stosu*Przykłady
pop psw ;pobierz słowo wskaźników (flagi) ze stosu
push psw ;wyślij słowo wskaźników na stos* Adres szczytu stosu znajduje się w rejestrze wskaźnika stosu SP
Lista instrukcji
* Zbiór poleceń (instrukcji) zrozumiałych dla CPU* lista instrukcji powinna być funkcjonalnie pełna, tzn. umożliwiać zapis dowolnego algorytmu* Instrukcje są zapisywane w postaci binarnej* każda instrukcja ma swój unikatowy kod binarny (kod operacji)*W programach źródłowych zapisanych w języku asemblera zamiast kodów binarnych stosuje się zapis symboliczny operacji(*np. add, mov*Program źródłowy jest tworzony przy użyciu edytora tekstu jako plik ASCII)
Enumeracja- proces podczas którego urządzenie zostaje podłączone do systemu WSB: fizycznie podłączone do gniazda USB; Host rozpoznaje podłączenie urządzenia („pull-up” rezystor 1,5kΩ na lini D+); Host za pośrednictwem kontrol Eudpoint 0 przydziela adres i konfiguruje układ; Host ładuje sterowniki do rozpoznawanego układu
architektura- sposób organizacji elementów tworzących komputer, organizacja połączeń pomiędzy pamięcią, procesorem i urządz. Wej/wyj atrybuty komp. (widoczne dla programisty) instrukcje ilość pamięci, organizacja)
Interfejsy synchroniczne i asynchroniczne- w synchronicznym mamy takt zegarowy w asynchronicznym nie; Interfejs synch. Służy do połączenia magistrali biegnącej z jednostki centralnej z urządzeniami zewnętrznymi. Jeśli muszą zostać przesłane dane interfejs łączy się zarówno z urządzeniem jak i z magistralą danych jednostki centralnej, aby zsynchronizować przesył danych; Interfejs asynch. Podczas transmisji muszą być zachowane stałe odstępy czasowe pomiędzy przesyłanymi danymi. Przebieg transmisji kontrolują znaki dla każdej pary danych.