1. Jak dziala komputer
- wykonuje sekwencje rozkazow
- lokalizacja kolejnego rozkazu - licznik rozkazów PC
- lokalizacja pierwszego rozkazu - ustalona przez wytwórcę
- wykonanie skoku - przeładowanie licznika rozkazów
- gdzie znajduje się rozkazy (kody rozkazów) w pamięci operacyjnej (głownej ) komputera
- co to jest pamięć op. - uporządkowany zbiór jednostek informacji (słów)
- jak przebiega przetwarzanie kodu rozkazu - etapami:
- pobranie kodu rozkazu z pamięci (adres podaje licznik rozkazów - PC) do rejestru rozkazow
- dekodowanie - w celu wytworzenia: sygnałów sterujących (co należy wykonać), oraz wskazania argumentów - w pamięci operacyjnej lub rejestrach procesora (każdy procesor ma co najmniej 1 rejestr argumentów - akumulator) lub w kodzie rozkazu (arg. natychmiastowy)
- dostarczenie argumentów do jednostki wykonawczej (najprostszą jest ALU, inne FPU, SSE, MMX, ….) - z pamięci lub rejestru lub wytworzenie pełnego kodu argumentu z kodu skróconego
- wytworzenie wyniku
- przechowanie wyniku
2. PAMIĘĆ główna
Koncepcyjnie:
Uporządkowany zbiór słów
Każde słowo ma przypisany kolejny numer (adres) - może być wartością w dowolnym kodzie jednoznacznie reprezentującym liczby całkowite(NB, U2, kod spolaryzowany)
Rozmiar każdego słowa jest taki sam
Słowa nie mają żadnych etykiet
Interpretacja słowa z pamięci jest zadaniem i wyłącznym prawem procesora - zależy od bieżącego stanu przetwarzania
Strukturalnie:
Zbiór komórek (naproszą komórką pamięci to ładunek elektryczny w pojemności „pasożytniczej” tranzystora MOS, albo przerzutnik )
3. ADRESOWANIE
Tryb adresowania - sposób (przepis) wytworzenia adresu w przestrzeni logicznej
Przestrzeń logiczna:
- zbiór wszystkich możliwych lokacji, których adres można wytworzyć programie, zależy od rozmiaru wskaźników adresowych
Adresowanie bezpośrednie
- argument jest dostępny w kodzie rozkazu (adresowanie natychmiastowe, adresowanie przez domniemanie - zero elementowe) np. pomnóż przez rejestr Bx - zaw rej A
- argument jest wskazany w kodzie rozkazu - w rejestrze lub komórce pamięci
Adresowanie pośrednie(zawsze dotyczy słowa w pamięci):
- adres argumentu jest wyspecyfikowany w kodzie rozkazu, czyli wskazane są argumenty niezbędne do wytworzenia adresu 1 lub 2 rejestry GPR, stała przemieszczenia, wsp. skalowania
4. PAMIĘĆ PODRĘCZNA
Zasada lokalności
Co to jest PP (cache)
bufor pamięci podręcznej
mała pojemność (w porównaniu z pamięcią operacyjną PAO, (RAM) )
krótki czas dostępu
organizacja asocjacyjna (skojarzeniowa)
niezbędne jest etykietowanie informacji w PP
odwzorowanie - zbiór słów (bajtów) z PAO w zbiór słów w cache
jednoznaczne - każde słowo z PAO można skopiować tymczasowo tylko w jednej lokacji cache
sposoby odwzorowania - całkowicie skojarzeniowe (fully associative), bezpośrednie (direct mapped) lub (wielodrożne) blokowo - skojarzeniowe (set associative)
z przeplotem (do danej lokacji są przypisane słowa odległe od siebie o wielokrotn ość stałej 2n ) lub bez przeplotu (do lokacji przypisanych jest m=2p kolejnych słów)
cechy odwzorowań:
całkowicie asocjacyjne
totalny chaos- każde słowo może być w dowolnej lokacji
strategie obsługi - niewymyślne, byle jak i zawsze poprawnie
problem bardzo długi czas wyszukiwania słowa
bezpośrednie
pełny porządek - każde słowo z wyróżnionego podzbioru w PAO może być skopiowane w ściśle ustalonej lokacji
strategie obsługi - związane z częstością użycia słów w różnych lokacjach
problem - konflikt odwzorowania - efekt ping-ponga
blokowo skojarzeniowe - kompromis
pełny chaos w podzbiorach cache, porządek na poziomie podzbiorów (bloków) cache
każde slowo z wyróżnionego podzbioru w PAO może być skopiowane
4. PAMIĘĆ PODRĘCZNA - obsługa
problem spójności - zapewnienie kontroli stanu każdej linii cache
model MESI
zagrożenie spójności - akcja procesora/sterownika DMA
strategie obsługi
działania
wypełnienie linii
odczyt
zapis - tryby zapisu: WT(skrośny), CB(lokalny), a także WO (pierwszy WT, następne CB)
unieważnienie linii
PROCESY
Blok sterujący - element systemowej struktury danych (opis procesu) - „zgrubny” opis procesu
Informacje niezbędne do identyfikacji procesu
Zapotrzebowanie na pamięć (rozmiar zbioru roboczego)
Wskaźnik kontekstu procesora
(wskaźnik kontekstu pamięci)
kontekst procesora (systemowa struktura danych) - stan rejestrów procesora oraz wskaźników różnych powiązań
kontekst pamięci (systemowa struktura danych) - opis odwzorowania logicznej przestrzeni adresowej procesu w pamięci operacyjnej (słów w partycji procesu) lub stan słów pamięci (np. na dysku)
WYKONIANIE ROZKAZU
Etapy cyklu rozkazowego
Komunikacja z pamięcią
Działania podstawowe
- notaca asemblerowa - działanie argument, (argument) wynik
- sposób wykonania - wytworzenie warunków i sygnalizacja wyjątków wykonania
- algorytmy działań złożonych