|
Kompyuterni tashkil etish tamoyillari
|
| bet | 6/6 | | Sana | 21.05.2024 | | Hajmi | 35,74 Kb. | | #247472 |
Bog'liq 1-Maruza Kompyuter arxitekturasining rivojlanish bosqichlari, za-fayllar.org2. 2. Kompyuterni tashkil etish tamoyillari
Arxitektura kompyuter Nexo uning ishlashi hisoblanadi - Custom savatni bir ta'rifi, jumladan, umumiy darajasiga Torus - dasturiy ta'minot, tizim buyruqlar, manzillar tizimi imkoniyati -, ta'lim, xotira tashkil va boshqalar arxitektura harakatlar tamoyillarini belgilaydi axborot kommunikatsiya va bir-biriga kompyuterning asosiy tarkibiy qismlari: Protsessor, asosiy xotira (OP), tashqi xotira qurilmalari (OVC) va periferik qurilmalar (PU). Protsessor va asosiy xotiraning kombinatsiyasi kompyuterning markaziy birligi (CU) deb nomlanadi. Arxitektura umumiyligi ular bilan turli xil kompyuterlarga imkoniyat yaratadi - foydalanuvchi nuqtai nazaridan sig'im.
Kompyuterning tuzilishi - bu funktsional to'plam - elementlar va ular orasidagi munosabatlar. Elementlar turli xil qurilmalar bo'lishi mumkin - asosiy kompyuter qurilmalaridan eng oddiy sxemalarga qadar. Kompyuter tuzilishi grafik vakili - bayon qilish uchun foydalanish mumkin blok sxemasi shaklida etsya, - kompyuterni soniyadan batafsil har qanday darajasida.
Hozirgi vaqtda boshqaruv markazining tashkil etilishiga qarab, kompyuter arxitekturasining ikki turi ajratib ko'rsatiladi:
1 fon Neyman me'morchiligi.
2 Garvard me'morchiligi.
Fon Neymanning tamoyillari(me'morchiligi)
Qo'ydi eng kompyuterlar uchun asos quyidagilar - 1945 amerikalikka belgilangan umumiy tamoyillari puflab - Perdah olim Jon von Neumann.
1. Dasturlashtirilgan boshqaruv tamoyili. Bundan pro deb quyidagicha - gramm jarayonlar amalga buyruqlar majmui iborat - muayyan izdoshi boshqa keyin rum avtomatik ravishda bir - NoSta.
Dastur buyruqlarini xotiradan olish buyruq hisoblagich yordamida amalga oshiriladi. Ushbu tugun protsessori ketma-ket tortib olindi - Chiva bu erda buyruqlar. Dastur ko'rsatmalar joylashgan, chunki har bir Drew xotirasiga - Xudo, keyin eng uyushgan jamoalar keyingi namunaviy zanjir - xotira hujayralari ketma.
Agar amal qilsangiz jamoasi keyingi borish kerak emas - sho'rva, lekin ba'zi boshqa jamoa ishlatiladigan shartli yoki yo'q -(shoxlangan) shartli o'tkazmalarni, dastur peshtaxta ichiga quyidagi buyruqni o'z ichiga olgan xotira joyini kiriladi. Dastur buyruqlarini xotiradan olish "to'xtatish" buyrug'iga erishgandan va bajarilgandan so'ng to'xtaydi.
Shunday qilib, protsessor dasturni avtomatik ravishda inson aralashuvisiz bajaradi.
2. Xotiraning bir xilligi printsipi. Dasturlar va ma'lumotlar bir xil xotirada saqlanadi. Shuning uchun kompyuter ma'lum bir xotira joyida saqlanadigan narsa - raqam, matn yoki buyruqni ajratmaydi. Yuqoridagi buyruqlar bilan yuqoridagi DATA - E kabi amallarni bajarishingiz mumkin. Bu butun imkoniyatlarni ochib beradi. Misol uchun, uning ijrosini davomida dastur, shuningdek, qayta ishlanishi mumkin - siz uning ayrim dasturi qoidalarda belgilash imkonini beradi ke. Bundan tashqari, mo - Gut dasturlaridan birining jamoasi boshqa dasturni bajarish natijasida olinadi. Ushbu printsip asosida radioeshittirish usullari -n Dastur matnini yuqori darajadagi dasturlash tili bilan ma'lum bir kompyuter tiliga tarjima qilish.
3. Maqsadni belgilash printsipi. Strukturaviy ravishda asosiy xotira raqamlangan hujayralardan iborat; har qanday vaqtda protsessor BPE - Meni har qanday hujayra mavjud. Bu xotira maydonlariga nom berish imkoniyatini nazarda tutadi, shunda ularda saqlanadigan qiymat - teshiklar keyinchalik tayinlangan nomlardan foydalangan holda dasturlarni ishga tushirish jarayonida qo'llanilishi mumkin.
Garvard me'morchiligi.
U fon Neyman arxitekturasidan asosiy xotirani ikki qismga ajratish bilan farq qiladi: dastur xotirasi va ma'lumotlar xotirasi. Mikrokontrollarda ishlatiladi.
Zamonaviy kompyuterlarning strukturaviy diagrammalari
Agar biz tafsilotlardan mavhumlashtiradigan bo'lsak, zamonaviy kompyuterlarni ikki turga bo'lish mumkin:
1. Katta(universal) kompyuterlar.
2. Shaxsiy kompyuterlar.
Ma'lumotlarning haqiqiy ishlashini arifmetik mantiqiy birlik (ALU) va boshqaruv bloki (CU) o'z ichiga olgan protsessor amalga oshiradi. Ushbu kompyuterlarda yuqori tezlikda ishlaydigan protsessorning ko'p sonli nisbatan sekin ishlaydigan periferik qurilmalar bilan o'zaro ta'sirini tashkil etish muammosi paydo bo'ladi. Ushbu muammo ikki turga bo'lingan ixtisoslashtirilgan kirish-chiqarish protsessorlari (kirish-chiqish kanallari) yordamida hal etiladi:
1. Multipleks kanallar.
2. Tanlov kanallari.
Multipleks kanal bir vaqtning o'zida past tezlikli PU da ishlaydigan (bosma, skaner va hk) bir nechta xizmat qiladi.
Selektor kanali protsessor va xotirani ma'lumotlarning yuqori tezligida (magnit disklar, magnit barabanlar va boshqalar) ishlaydigan PUlar bilan bog'lab, bir vaqtning o'zida faqat bitta PU ishlashiga imkon beradi.
Bu kompyuter protsessori (CPU) va xotira birliklari(achigan) Inter - bir-biri bilan faoliyat va tashqi qurilmalar (bilan haligacha ichki orqali) - NIJ kanal, shuningdek, barcha qurilmalar uchun tizim manifold Common chaqirdi.
Jismoniy jihatdan, bu chiziq elektron simlarni ulash uchun rozetkalari bo'lgan ko'p simli chiziqdir. Tel simlari to'plami alohida guruhlarga bo'linadi: avtobus Adra - ca, ma'lumotlar uzatish avtobusi va boshqaruv avtobusi.
Yuqoriga ulangan atrof birliklari - maxsus orqali kompyuter paratus tekshiruvi, o'zlashtirdi - faoliyat bevosita nazoratidan bozhdayut protsessori - bu uskunalar vaniem.
Fon Neyman printsiplari
1. Ikkilik sanoq tizimidan kompyuterlarda foydalanish. O'nli sanoq tizimidan ustunligi shundaki, qurilmalar juda sodda bo'lishi mumkin, ikkilik sanoq tizimida arifmetik va mantiqiy amallar ham juda oddiy.
2. Kompyuter dasturlarini boshqarish. Kompyuterning ishlashi ko'rsatmalar to'plamidan iborat dastur tomonidan boshqariladi. Buyruqlar ketma-ket ketma-ket bajariladi. Xotirada saqlanadigan dasturga ega bo'lgan mashinaning yaratilishi bugungi kunda biz dasturlash deb ataydigan narsaga asos yaratdi.
3. Kompyuter xotirasi nafaqat ma'lumotlarni saqlash uchun, balki dasturlar uchun ham qo'llaniladi. Bunday holda, ikkala dastur buyruqlari va ma'lumotlar ikkilik sanoq tizimida kodlanadi, ya'ni. ularning yozish usuli bir xil. Shuning uchun, ma'lum holatlarda, buyruqlar bo'yicha xuddi shu amallarni ma'lumotlardagi kabi bajarishingiz mumkin.
4. Kompyuter xotirasi hujayralarida ketma-ket raqamlangan adreslar mavjud. Istalgan vaqtda har qanday xotira katakchasiga uning manzili bo'yicha murojaat qilishingiz mumkin. Ushbu tamoyil dasturlashda o'zgaruvchilardan foydalanish imkoniyatini ochdi.
5. Dasturni bajarish paytida shartli sakrash imkoniyati. Buyruqlar ketma-ket bajarilishiga qaramay, dasturlar kodning istalgan qismiga o'tish qobiliyatini amalga oshirishi mumkin.
Ushbu tamoyillarning eng muhim natijasi, endi dastur endi mashinaning doimiy qismi bo’lmagani (kalkulyator kabi) deb atash mumkin. Dasturni o'zgartirish oson bo'ldi. Ammo uskunalar, albatta, o'zgarishsiz va juda sodda bo'lib qolmoqda.
Kompyuterning asosiy mantiqiy tarkibiy qismlarini ifodalovchi qurilmalar bir-biri bilan o'zaro ta'sirini me'morchilik turiga qarab belgilaydi. Me'morchilikning asosiy klassik turlari:
· Magistral,
· "Yulduz",
· Ierarxik.
Klassik arxitektura (fon Neyman arxitekturasi) - bu ma'lumotlar oqimi o'tadigan bitta arifmetik mantiqiy birlik (ALU) va ko'rsatmalar oqimi o'tadigan bitta boshqaruv bo’limi (CU) - dastur. Bu bitta protsessorli kompyuter.
Ushbu turdagi arxitektura umumiy avtobusga ega bo'lgan shaxsiy kompyuterning arxitekturasini o'z ichiga oladi. Barcha funktsional bloklar bu erda tizim avtobusi deb ataladigan umumiy avtobus bilan bog'langan.
Yulduzli arxitektura protsessor bevosita tashqi qurilmalarga ulanadi va ularning ishlashini boshqaradi deb taxmin qiladi. Har bir qurilma boshqasi bilan aloqa o'rnatishi mumkin. Ushbu usul mashinalarning dastlabki ikki avlodida ishlatilgan, ammo mashina qurilmalari sonining ko'payishi bilan bunday tashkilotni amalga oshirish juda qiyin bo'ladi.
Hozirda ierarxik arxitektura qo'llanilmoqda: protsessor boshqa periferik protsessorlarni yoki tashqi qurilmalarni boshqaradigan periferik protsessorlarga ulangan.
Kompyuterning arxitekturasi deganda uning mantiqiy tashkiloti, tuzilishi, resurslari, ya'ni hisoblash tizimining vositalari tushuniladi. Zamonaviy kompyuterlarning arxitekturasi magistral-modul printsipiga asoslanadi.
Modul printsipi iste'molchiga kerakli kompyuter konfiguratsiyasini tanlashga imkon beradi va agar kerak bo'lsa uni yangilaydi. Tizimning modulli tashkil etilishi magistral(avtobus) ma'lumot almashish printsipiga asoslanadi. Magistral yoki tizim shinasi - bu protsessor, xotira va tashqi qurilmalarni xotirani manzillash, ma'lumotlarni uzatish va xizmat ko'rsatish signallari bilan bog'laydigan elektron chiziqlar to'plami.
Ayrim kompyuter qurilmalari o'rtasida ma'lumot almashinuvi barcha modullarni birlashtiruvchi uchta ko'p bitli avtobuslar - ma'lumotlar uzatish shinasi, manzil shinasi va boshqaruv shinasi orqali amalga oshiriladi.
Shaxsiy kompyuter modullarini magistralga jismoniy darajada ulanishi kontrollerlar yordamida amalga oshiriladi va dasturiy ta'minot darajasida drayverlar tomonidan ta'minlanadi. Tekshirish moslamasi ushbu signalni qabul qilishi va unga javob berishi uchun signalni protsessordan qabul qiladi va dekodlaydi. Protsessor qurilmaning reaktsiyasi uchun javobgar emas - bu tekshirgichning vazifasi. Shuning uchun tashqi kompyuter qurilmalarini almashtirish mumkin va bunday modullar to'plami o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi.
Ma'lumotlar shinasining bit kengligi protsessorning bit kengligi bilan, ya'ni protsessor bitta soat tsiklida ishlov beradigan ikkilik bitlar soni bilan belgilanadi.
Ma'lumotlar shinasidagi ma'lumotlar protsessordan istalgan qurilmaga ham, teskari yo'nalishda ham uzatilishi mumkin, ya'ni ma'lumotlar shinasi ikki yo'nalishli. Ma'lumotlar shinasi yordamida protsessorning ishlashining asosiy rejimlari quyidagilarni o'z ichiga olishi mumkin: xotiradan va tashqi xotira qurilmalaridan ma'lumotlarni yozib olish / o'qish, Arrange PTS cc ode- dan ma'lumotlarni o’qish, chiqish moslamasiga ma'lumotlarni yuborish.
Ma'lumot almashish uchun abonentni tanlash ushbu qurilmaning manzil kodini ishlab chiqaruvchi protsessor tomonidan amalga oshiriladi va RAM uchun - xotira xujayrasi manzil kodi. Manzil kodi manzil shinasi orqali uzatiladi va signallar bir yo'nalishda, protsessordan qurilmalarga uzatiladi, ya'ni bu shin bir tomonlama bo'ladi.
Axborot almashish xususiyatini belgilaydigan signallar va axborot almashinuvida ishtirok etadigan qurilmalarning o'zaro ta'sirini sinxronlashtiradigan signallar boshqaruv avtobusi bo'ylab uzatiladi.
Tashqi qurilmalar avtobuslarga interfeys orqali ulanadi. Interfeys deganda u va markaziy protsessor o'rtasida axborot almashinuvini tashkil etishni belgilaydigan shaxsiy kompyuterning har qanday tashqi qurilmasining har xil xarakteristikalari to'plami tushuniladi. Interfeyslar mos kelmasa (masalan, tizim shinasi interfeysi va qattiq disk interfeysi), tekshirgichlardan foydalaniladi.
Flinnning tasnifi
Ko'p protsessorli hisoblash tizimlari haqida to'liqroq ma'lumot berish uchun yuqori ko'rsatkichlardan tashqari, boshqa o'ziga xos xususiyatlarni ham nomlash kerak. Avvalo, bu ish faoliyatini yaxshilashga qaratilgan g'ayrioddiy me'moriy echimlar (vektorli operatsiyalar bilan ishlash, protsessorlar o'rtasida tezkor xabar almashinuvini tashkil etish yoki ko'p protsessorli tizimlarda global xotirani tashkil qilish va boshqalar).
Yuqori samarali tizim arxitekturasi kontseptsiyasi ancha kengdir, chunki arxitekturani tizimda ishlatiladigan ma'lumotlarni parallel ishlash usuli va xotirani tashkil qilish, protsessorlar o'rtasidagi aloqa topologiyasi va tizimning usuli deb tushunish mumkin. arifmetik amallarni bajaradi. Arxitektura majmuasini tizimlashtirishga urinishlar birinchi bo'lib 60-yillarning oxirlarida boshlangan va shu kungacha davom etmoqda.
1966 yilda M. Flinn (Flinn) hisoblash tizimlari me'morchiligini tasniflashga nihoyatda qulay yondashishni taklif qildi. Bu oqim tushunchasiga asoslangan bo'lib, u protsessor tomonidan qayta ishlangan elementlar, buyruqlar yoki ma'lumotlar ketma-ketligi sifatida tushuniladi. Tegishli tasniflash tizimi ko'rsatmalar oqimlari va ma'lumotlar oqimlari sonini hisobga olishga asoslanadi va to'rtta me'moriy sinflarni tavsiflaydi:
SISD = Yagona ko'rsatma yagona ma'lumot
MISD = Bir nechta ko'rsatmalarning yagona ma'lumotlari
SIMD = Yagona ko'rsatma bo'yicha bir nechta ma'lumotlar
MIMD = Bir nechta ko'rsatmalar bir nechta ma'lumotlar
SISD (bitta buyruq oqimi / bitta ma'lumot oqimi) - bu bitta buyruq oqimi va bitta ma'lumotlar oqimi. Ushbu sinf ketma-ket bajarilgan ko'rsatmalarning faqat bitta oqimini qayta ishlashga qodir bo'lgan bitta markaziy protsessorga ega bo'lgan ketma-ket kompyuter tizimlarini o'z ichiga oladi. Hozirgi vaqtda deyarli barcha yuqori unumli tizimlar bir nechta markaziy protsessorga ega, ammo ularning har biri o'zaro bog'liq bo'lmagan ko'rsatmalar oqimlarini bajaradi, bu esa SISD tizimlarining bunday tizim komplekslarini turli xil ma'lumotlar maydonlarida ishlaydi. Quvurlarni boshqarish buyruqlarni qayta ishlash tezligini va arifmetik amallarni bajarish tezligini oshirish uchun ishlatilishi mumkin. Vektorli tizimlar uchun vektorli ma'lumotlar oqimi yagona bo'linmaydigan vektorlar oqimi sifatida qaralishi kerak.
MISD (bir nechta ko'rsatmalar oqimi / bitta ma'lumot oqimi ) - bir nechta ko'rsatmalar oqimi va bitta ma'lumotlar oqimi. Nazariy jihatdan, ushbu turdagi mashinalarda bir nechta ko'rsatmalar bitta ma'lumot oqimida bajarilishi kerak. Hozirgacha ushbu sinfga tushadigan bitta haqiqiy mashina yaratilmagan.
SIMD (bitta ko'rsatma oqimi / bir nechta ma'lumotlar oqimi) - bitta buyruq oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi. Ushbu tizimlarda odatda 1024 dan 16384 gacha bo'lgan juda ko'p protsessorlar mavjud bo'lib, ular qattiq konfiguratsiyada turli xil ma'lumotlar bo'yicha bir xil ko'rsatmalarni bajarishi mumkin. Bitta bayonot ko'plab ma'lumotlar elementlarida parallel ravishda bajariladi.
MIMD (bir nechta ko'rsatmalar oqimi / bir nechta ma'lumotlar oqimi) - bir nechta ko'rsatmalar oqimi va bir nechta ma'lumotlar oqimi. Ushbu mashinalar ma'lumotlarning turli oqimlarida parallel ravishda bir nechta ko'rsatmalar oqimini bajaradi. Yuqorida aytib o'tilgan ko'p protsessorli SISD mashinalaridan farqli o'laroq, ko'rsatmalar va ma'lumotlar bir-biriga bog'liqdir, chunki ular bitta vazifaning turli qismlarini aks ettiradi. Masalan, MIMD tizimlari asosiy vazifani bajarish uchun zarur bo'lgan vaqtni qisqartirish uchun bir nechta kichik topshiriqlarni parallel ravishda bajarishi mumkin. Ushbu sinfga kiradigan tizimlarning xilma-xilligi Flinnning tasnifini to'liq etarli emas. Darhaqiqat, NEC-dan to'rtta protsessor SX-5 ham, Cray T3E ming protsessor ham ushbu sinfga kiradi.
Savollar
1. Kompyuter arxitekturasi nima? Kompyuterning umumiy tuzilishi nima?
2. Zamonaviy kompyuter arxitekturasi tamoyillari?
3. Kompyuterlarni tasniflash usullari? Maqsad bo'yicha tasniflash?
4. Avlodlararo qiyosiy tahlil o'tkazing?
5. Kompyuter arxitekturasini qanday tamoyillar belgilaydi?
6. Parallel protsessorli arxitektura qanday?
7. Qaysi arxitektura ko'p mashinali hisoblash tizimi deb ataladi?
8. Ochiq arxitektura bilan yopiq arxitekturaning farqi nimada?
http://fayllar.org
|
| |
