Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Машино-ориентированный язык ассемблер: логические команды.Синтаксис и принцип работы команд переходов и команд управления циклами.Понятие о макропрограммировании. Макросредства языка ASSEMBLER.




Логические операции являются важным элементом в проектировании микросхем и имеют много общего в логике программирования. Команды AND, OR, XOR и TEST являются командами логических операций. Эти команды используются для сброса и установки бит и для арифметических операций в коде ASCII. Все эти команды обрабатывают один байт или одно слово в регистре или в памяти, и устанавливают флаги CF, OF, PF, SF, ZF.

and операнд_1,операнд_2 — операция логического умножения. Команда выполняет поразрядно логическую операцию И (конъюнкцию) над битами операндов операнд_1 и операнд_2 (если оба из сравниваемых битов равны 1, то результат равен 1; во всех остальных случаях результат – 0). Результат записывается на место операнд_1.

or операнд_1,операнд_2 - операция логического сложения. Команда выполняет поразрядно логическую операцию ИЛИ (дизъюнкцию) над битами операндов операнд_1 и операнд_2 (если хотя бы один из сравниваемых битов равен 1, то результат равен 1; если сравниваемые биты равны 0, то результат – 0). Результат записывается на место операнд_1.

xor операнд_1,операнд_2 — операция логического исключающего сложения. Команда выполняет поразрядно логическую операцию исключающего ИЛИ над битами операндов операнд_1 и операнд_2 (если один из сравниваемых битов равен 0, а другой равен 1, то результат равен 1; если сравниваемые биты одинаковы (оба - 0 или оба - 1) то результат – 0). Результат записывается на место операнд_1.

test операнд_1,операнд_2 — операция “проверить” (способом логического умножения). Команда выполняет поразрядно логическую операцию И над битами операндов операнд_1 и операнд_2. Состояние операндов остается прежним, изменяются только флаги zf, sf, и pf, что дает возможность анализировать состояние отдельных битов операнда без изменения их состояния.

Команда TEST действует аналогично команде AND, но устанавливает только флаги, а операнд не изменяется.

Результатом команды является установка значения флага нуля zf : если zf = 0, то в результате логического умножения получился нулевой результат, то есть один единичный бит маски, который не совпал с соответствующим единичным битом операнд_1; если zf = 1, то в результате логического умножения получился ненулевой результат, то есть хотя бы один единичный бит маски совпал с соответствующим единичным битом операнд_1.

not операнд — операция логического отрицания. Команда выполняет поразрядное инвертирование (замену значения на обратное) каждого бита операнда. Результат записывается на место операнда, т. е. устанавливает обpатное значение бит в байте или в слове, в регистре или в памяти: нули становятся единицами, а единицы - нулями. Если, например, pегистр AL содержит 1100 0101, то команда NOT AL изменяет это значение на 0011 1010. Флаги не меняются. Команда NOT не эквивалентна команде NEG, которая меняет значение с положительного на отрицательное и наоборот, посредством замены бит на противоположное значение и прибавления единицы.

операнда.

Синтаксис и принцип работы команд переходов и команд управления циклами.

По принципу действия, команды микропроцессора, обеспечивающие организацию переходов в программе, можно разделить на следующие группы:

1.Команды безусловной передачи управления: команда безусловного перехода; вызова процедуры и возврата из процедуры; вызова программных прерываний и возврата из программных прерываний.

2.Команды условной передачи управления: команды перехода по результату команды сравнения cmp; команды перехода по состоянию определенного флага; команды перехода по содержимому регистра ecx/cx.

3. Команды управления циклом: команда организации цикла со счетчиком ecx/cx; команда организации цикла со счетчиком ecx/cx с возможностью досрочного выхода из цикла по дополнительному условию.

Переходы бывают условными и безусловными. Если переход делается только тогда, когда выполнено некоторое условие, то такой переход называется условным, а если он делается независимо от каких-либо условий, то это безусловный переход. В ПК команды перехода не меняют флаги.

Безусловные переходы синтаксис: jmp [модификатор] адрес_перехода ––



безусловный переход без сохранения информации о точке возврата.

Адрес перехода представляет собой адрес в виде метки либо адрес области памяти, в которой находится указатель перехода. Всего в системе команд микропроцессора есть несколько кодов машинных команд безусловного перехода jmp. Их различия определяются дальностью перехода и способом задания целевого адреса.
Дальность перехода определяется местоположением операнда адрес перехода. Этот адрес может находиться в текущем сегменте кода или в некотором другом сегменте. В первом случае переход называется внутрисегментным, или близким, во втором — межсегментным, или дальним. Можно выделить три варианта внутрисегментного использования команды jmp:

прямой короткий; прямой; косвенный.

Команды условных переходов

Микропроцессор имеет 18 команд условного перехода. Эти команды позволяют проверить: отношение между операндами со знаком (“больше — меньше”); отношение между операндами без знака (“выше — ниже”); состояния арифметических флагов zf, sf, cf, of, pf Команды условного перехода имеют одинаковый синтаксис: jcc метка_перехода

Команда сравнения CMP.Синтаксис команды:CMP операнд_1,операнд_2

Она сравнивает два операнда и по результатам сравнения устанавливает флаги, которые затем анализируются командами условного перехода.

Команды условного перехода и флаги

Мнемоническое обозначение некоторых команд условного перехода отражает название флага, с которым они работают, и имеет следующую структуру: первым идет символ “ j ”, вторым — либо обозначение флага, либо символ отрицания “ n ”, потом название флага.

Команды управления циклами LOOPx

Команды этого вида организуют циклические вычисления, используя регистр счётчика СХ по своему прямому назначению. В регистр СХ должно быть предварительно занесено количество повторений цикла. Эти команды реализуют классический цикл со счётчиком с постусловием.

Необходимо учитывать следующие особенности этой команды: 1) команда LOOP требует, чтобы в качестве счётчика цикла обязательно использовался регистр CX, при другом регистре команду применять нельзя; 2) начальное значение для CX должно быть присвоено до цикла, причём этому регистру надо присваивать ровно столько, сколько раз должен повторяться цикл; 3) поскольку команда LOOP ставится в конце цикла, тело цикла хотя бы один раз обязательно выполнится; 4) команда LOOP реализует только короткий переход, поэтому расстояние от неё до начала цикла не должна превышать 127-128 байтов (30-40 команд).

Команда LOOPNE обычно используется для поиска в некоторой последовательности первого элемента, имеющего заданную величину.

Примечания. Команда LOOPNZ, переход пока не нуль, - это та же команда, что и LOOPNE.

Команды LOOPE/LOOPZ LOOPNE/LOOPNZ по принципу своей работы являются взаимообратными. Они расширяют действие команды LOOP тем, что дополнительно анализируют флаг ZF.Это даёт возможность организовать досрочный выход из цикла, используя этот флаг в качестве индикатора. Типичное применение этих команд связано с операцией поиска определённого значения в последовательности или со сравнением двух чисел.

Понятие о макропрограммировании. Макросредства языка ASSEMBLER.

Макропрограммирование — разработка программ с использованием макросредств.

Макросредства включают макроязык, основа которого — средства определения и ис­пользования макрокоманд и средства макрогенерации; с их помощью макрокоманды пре­вращаются в макрорасширения — последовательность предложений, вставляемых в программу вместо макрокоманды.

Макрокомандапредложение языка, идентифицирующее набор простейших команд.

Макрокоманда используется со списком параметров. В определенном смысле макропрограмма — минимально возможный программный модуль, или макромо­дуль.

Расширение языка ассемблера за счет макросредств называют макроязыком.

Программа, написанная на макроязыке, транслируется в два этапа. Сначала она переводится на чистый язык ассемблера, т. е. преобразуется к виду, где нет никаких макросредств. Этот этап называется этапом макрогенерации, его осуществляет специальный транслятор - макрогенератор. На втором этапе полу­ченная программа переводится на машинный язык. Это этап ассемблирования, его осуществляет ассемблер.

Общая структура макрокоманды в As: имя macro[(формальные параметры)]

Тело макрокоманды

Имя endm

Макрокоманда или макрос описывается до основной программы. В самой программе вызов макроса осуществляется с использованием имени макрокоманды и фактических параметров, если они есть.

Имя [(фактич. параметры)]

Форм. параметры – параметры, описанные в макрокоманде общего вида.

Фактические параметры – параметры, которыми заменяются формальные параметры при работе программы.

 

Архитектура персонального компьютера (ПК): структура ПК; функциональные характеристики ПК. Средства управления внешними устройствами: базовая система ввода/вывода, система прерываний. Характеристики внешних устройств.

Компьютер – это программно-управляемое автоматическое устройство для выполнения любых видов работы с информацией. В состав компьютера входят: процессор, память, устройства ввода, устройства вывода. У компьютера имеется внутренняя и внешняя память. Внутренняя – оперативная память. Внешняя – долговременная память – используется для длительного хранения информации. Работа компьютера управляется программой, которая во время своего выполнения находится во внутренней памяти. Основной деталью персонального компьютера является микропроцессор. Это миниатюрная электронная схема, созданная путем сложной технологии, выполняющая функцию процессора ЭВМ. В состав микропроцессора входят арифметико-логическое устройство (АЛУ); устройство управления (УУ) и группа регистров.

АЛУ-часть микро­процессора, которая осуществляет арифметические и логические операции. АЛУ обеспечивает выполнение основных операций по обработке информации. Помимо арифметического устройства, АЛУ включает и логическое устройство, предназначенное для операций, при осуществлении которых отсутствует перенос из разряда в разряд.

УУ - формирует и подает во все блоки процессора в нужные моменты времени определенные сигналы управления, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ. Устройство управления содержит регистр команд, дешифратор команд и управляющее устройство, в состав которого входит управляющая память.

Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, называются внешними устройствами. Каждое внешнее устройство взаимодействует с процессором ПК через специальный блок, который называется контроллером.

Главными характеристиками персонального компьютера является тактовая частота и разрядность процессора, объем внутренней памяти. Режим работы процессора задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Частота в 1 мегагерц соответствует миллиону тактов в секунду. Разрядностью процессора называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком. Одной из основных причин успеха IBM PC является так называемый принцип открытой архитектуры, примененный к конструкции этих машин. Он предусматривает возможность дополнения имеющихся аппаратных средств новыми компонентами без замены старых. Можно заменять старые компоненты старыми без замены всего ПК, можно собирать ПК по отдельным частям. Основной принцип работы ЭВМ был предложен Джоном фон Нейманом и получил название принципа программного управления, согласно которому переработка машиной исходных данных в конечный результат производится в соответствии с заранее составленной и введенной в память машины программой.

Базовая система ввода/вывода размещается в постоянной памяти компьютера и является одновременно аппаратной частью и частью операционной системы.

Первая функция BIOS - автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. Основная часть времени тестирования тратится на проверку ОЗУ. При обнаружении ошибки на экран выводится сообщение о найденном сбое оборудования.

Вторая функция BIOS - вызов блока первоначальной загрузки операционной системы с диска, выполняется по окончании тестирования. Загрузив в ОЗУ блок первоначальной загрузки, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь, загружает другие модули операционной системы.

Третья функция BIOS - обслуживание прерываний. Основным принципом работы компьютера является принцип, базирующийся на системе прерываний. Система прерываний - это совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих процесс переключения с одной программы на другую и возврат к продолжению прерванной программы за счет операций процессора, называемых прерыванием. Прерывание - это операция процессора, состоящая в сохранении состояния процессора, предшествовавшего прерыванию, и установлении нового состояния. Это состояние запоминается в регистрах процессора и называется - слово состояния процессора, которое состоит из последовательности битов, значение которых отражают текущее состояние процессора и выполняемой им программы. Прерывание это реакция процессора на некоторое условие, возникающее в процессоре или вне него. Реакция выражается в прекращении выполнения текущей команды для обработки возникшего условия. Прерывание иногда позволяет обработать такое условие специальной программой и вернуться к прерванной программе. Прерывания бывают трех видов: аппаратные (нажатие клавиши); логическое или процессорное (деление на ноль);- программные (команды ввода/вывода).

Каждое прерывание имеет уникальный номер от 0 до 255 и с ним связана определенная программа, призванная обслуживать возникшую ситуацию. На BIOS возложена задача - обслуживать прерывания нижнего уровня, т.е. тех, которые требуют непосредственного управления аппаратными компонентами компьютера. Это прерывания с номерами от 0 до 31. Прерывания с номерами от 32 и выше относятся к прерываниям верхнего уровня и обрабатываются модулем обработки прерываний MSDOS.SYS. BIOS является "программной оболочкой" вокруг аппаратных средств компьютера, предоставляет возможность другим программам, а также и самой операционной системе, обращаться к внешним устройствам компьютера через механизм прерываний.

Внешние устройства (ВУ). От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователя­ми, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть класси­фицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:•внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;•диалоговые средства пользователя;•устройства ввода информации;•устройства вывода информации;•средства связи и телекоммуникации:

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства рече­вого ввода-вывода информации.

Видеомонитор (дисплеи) –– устройство для отображения вводимой и выводи­мой из ПК информации.

Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода — это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, по­зволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройства речевого вывода — это различные синтезаторы звука, выполняющие пре­образование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации относятся:• клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;• сканеры — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в уст­ройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравне­ния с эталонными контурами специальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в после­довательности двухмерных координат;• манипуляторы (устройства указания): джойстик — рычаг,• мышь — для ввода информации на экран дисплея;

К устройствам вывода информации относятся:

принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель;• графопостроители (плоттеры) — для вывода графической информации из ПК на бумажный носитель.

Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с прибора­ми и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, модемы).

С е т е в о и адаптер является внешним ин­терфейсом ПК и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции се­тевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор (модем).

Средства мультимедиа(multimedia — многосредовость) — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

Дополнительные схемы.К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные воз­можности микропроцессора: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.

Математический сопроцессор широко используется для ускоренного вы­полнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодирован­ными десятичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригонометрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно (совмещение во времени) с основным МП, но под управлением пос­леднего. Контроллер прямого доступа к памяти освобождает МП от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК. Без этого контроллера обмен данными между ВЗУ и ОЗУ осуществля­ется через регистр МП, а при его наличии данные непосредственно передаются между ВЗУ и ОЗУ, минуя МП. Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних уст­ройств (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД и др.); освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.

86. Архитектура персонального компьютера (ПК): оперативная память (ОЗУ), организация ОЗУ, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), типы ВЗУ и организация данных на них.

Основная память содержит оперативное (RAM – память с произвольным доступом) и постоянное (ROM) запоминающие устройства. Оперативное запоминающее устройство предназначено для хранения информации, непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК. ОЗУ – энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется. Основу ОЗУ составляют большие интегральные схемы, содержащие матрицы полупроводниковых запоминающих элементов (триггеров). Запоминающие элементы расположены на пересечении вертикальных и горизонтальных шин матрицы; запись и считывание информации осуществляется подачей электрических импульсов по тем шинам матрицы, которые соединены с элементами, принадлежащими выбранной ячейке памяти. Конструктивно элементы оперативной памяти выполняются в виде отдельных микросхем типа Dip (двухрядное расположение выводов) или в виде модулей памяти типа SIP(однорядное расположение выводов), или, что чаще, SIMM (модуль памяти с одноразрядным расположением выводов). ПЗУ также строится на основе установленных на материнской плате модулей (кассет) и используется для хранения неизменяемой информации: загрузочных программ и операционной системы, системы ввода-вывода.

В последние годы в некоторых ПК стали использоваться полупостоянные, перепрограммируемые запоминающие устройства – Flash-память. Flash-память – энергонезависимое устройство. Она может быть полезной как для создания весьма быстродействующих компактных альтернативных НЖМД, так и для замены ПЗУ, хранящего программы BIOS, позволяя «прямо с дискеты» обновлять и заменять эти программы на более новые версии при модернизации ПК.

Структурно основная память состоит из миллионов отдельных ячеек памяти емкостью 1 байт каждая. Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный (отличный от всех других) адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство.

Адресное пространство – это совокупность ячеек памяти (обычно байтов), которые процессор в состоянии адресовать.

Размер адресного пространства ограничивает емкость памяти, которой может комплектоваться машина.

Основная память делится на две логические области:

- непосредственно адресуемую память, занимающую первые 1024 Кбайта ячеек с адресами от 0 до 1024Кбайта-1; расширенную память, доступ к ячейкам которой возможен при использовании специальных программ-драйверов.

Стандартной памятью называется непосредственно адресуемая память в диапазоне от 0 до 640 Кбайт.

Непосредственно адресуемая память в диапазоне адресов от 640 до 1024Кбайт называется верхней памятью. Верхняя память зарезервирована для памяти дисплея и постоянного запоминающего устройства. Однако в ней остаются свободные участки – «окна», которые могут быть использованы при помощи диспетчера памяти в качестве оперативной памяти общего назначения.

Расширенная память – это память с адресами 1024 Кбайта и выше. Непосредственный доступ к этой памяти возможен только в защищенном режиме работы процессора. Расширенная память может использоваться главным образом для хранения данных и некоторых программ ОС. Часто расширенную память используют для организации виртуальных дисков.

В зависимости от вида носителя все внешние запоминающие устройства можно подразделить на накопители на магнитной ленте и дисковые накопители.

Накопители на магнитной ленте бывают двух видов: накопители на бобинной магнитной ленте (НБМЛ) и накопители на кассетной магнитной ленте (НКМЛ – стриммеры). В ПК используют только стриммеры.

Диски относятся к машинным носителям информации с прямым доступом. Понятие прямой доступ означает, что ПК может «обратиться» к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию.

Магнитные диски (МД) относятся к магнитным машинным носителям информации. В качестве запоминающей среды у них используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния – два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1. Диски бывают жесткими и гибкими, сменными и встроенными в ПК. Устройство для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом. Все диски характеризуются своим диаметром, или, иначе, форм-фактором. Наибольшее распространение получили диски с форм-факторами 3,5”.

Информация на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Количество дорожек на МД и их информационная емкость зависят от типа МД, конструкции накопителя на МД, качества магнитных головок и магнитного покрытия. Каждая дорожка разбита на сектора. В одном секторе может быть записано 128, 256, 512 или 1024 байта. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер – это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.

При записи и чтении информации МД вращается вокруг своей оси, а механизм управления магнитной головкой подводит ее к дорожке, выбранной для записи или чтения. Для пакетов магнитных дисков и для двухсторонних дисков вводится понятие «цилиндр» - совокупность всех дорожек МД, находящихся на одинаковом расстоянии от центра.

На гибком магнитном диске (дискете) магнитный слой наносится на гибкую основу. Дискета диаметром 89 мм (3,5”) имеет жесткую конструкцию, тщательно защищена от внешних воздействий. Режим запрета записей на этих дискетах устанавливается специальным переключателем, расположенным в одном из улов дискеты. Каждую новую дискету в начале работы с ней следует отформатировать.

Форматирование – это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, записи маркеров и другой служебной информации.

В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа «винчестер». В этих накопителях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания-записи помещены в герметически закрытый корпус. Емкость таких накопителей благодаря чрезвычайной плотности записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает несколько тысяч мегабайт.

В современных винчестерах используется метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах в секторах размещается больше данных, чем в секторах внутренних зон.

Для того, чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в себя дорожки и секторы, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием. В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носитель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на секторы и нумеруют их. Форматирование низкого уровня предусматривает и маркировку дефектных секторов.

В настоящее время благодаря маленьким размерам, большой емкости и надежности все большее распространение получают накопители на оптических дисках.

Не перезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками ПЗУ. Запись информации на них возможна только вне ПК, в лабораторных условиях, лазерным лучом большой мощности, который оставляет на активном слое CD след-дорожку с микроскопическими впадинами.

Перезаписываемые лазерно-оптические диски с однократной и многократной записью. На этих CD лазерный луч непосредственно в дисководе компьютера при записи прожигает микроскопические углубления на поверхности диска под защитным слоем; чтение записи выполняется лазерным лучом так же, как и у CD-ROM.

Перезаписываемые магнитооптические диски используют лазерный луч для местного разогрева поверхности диска при записи информации магнитной головкой. Считывание информации выполняется лазерным лучом меньшей мощности.

В магнитооптических накопителях запись информации обычно осуществляется за два прохода, поэтому скорость записи значительно меньше скорости считывания.

Накопители на магнитной ленте были первыми внешними запоминающими устройствами вычислительных машин. В универсальных ЭВМ использовались и используются в настоящее время накопители на бобинной магнитной ленте, а в персональных ЭВМ – накопители на кассетной магнитной ленте.

Лентопротяжные механизмы для картриджей носят название стриммеров – это инерционные механизмы, требующие после каждой остановки ленты ее небольшой перемотки назад, что увеличивает и без того большое время доступа к информации на ленте, поэтому стриммеры нашли применение в ПК лишь для резервного копирования и архивирования информации с жестких дисков и в бытовых компьютерах для хранения пакетов игровых программ.

Основными информационными единицами при сохранении данных на внешних носителях являются:

- логическая запись - при хранении на внешних носителях является той же информационной единицей, что и при хранении в ОЗУ. Отличие состоит в том, что при хранении на носителе запись является минимальным и неделимым элементом представления данных. Это означает, что после размещения записи на носителе отсутствует доступ к ее отдельным полям, а операции переноса на носитель и считывание с него производятся целиком со всей записью. Запись может состоять из одного элементарного данного, группы данных или содержать структурированные данные. Единственной характеристикой отдельной записи является ее длина, а допустимыми операциями – перенос на носитель и считывание с него. После размещения данных на носителе они превращаются в физическую запись.

- физическая запись - это элемент поверхности носителя, на котором в соответствии с физическими принципами функционирования носителя размещаются данные, составляющие логическую запись.

Объединение физических записей образует файл.

- Файл - это определенным образом оформленная совокупность физических записей, рассматриваемая как единое целое и имеющая описание в системе хранения информации.

«Оформленная совокупность» означает, что, помимо непосредственно записей, файл всегда имеет имя и признак конца файла EOF; по имени файл отыскивается на носителе; признак EOF необходим, поскольку по нему устанавливается ближайшее к данному файлу свободное место, в которое можно вести запись следующего файла, а при пересылке данных с носителя в ОЗУ по нему определяется граница информационного массива. «Как единое целое» означает, что при обращении к файлу отсутствует доступ к отдельным его записям; файл записывается и считывается только целиком. «Описание в системе» означает сохранение на носителе не только самих файлов, но и сведений о них и их размещении; эти сведения используются в операциях с файлами.

Самым верхним уровнем представления данных на внешних носителях являются структуры файлов – каталоги - в них помещаются файлы, объединенные каким-то признаком, например, принадлежности к одной программной среде. Создает и поддерживает файловые структуры, определяет максимальный уровень вложенности каталогов, а также производит все операции с файлами и каталогами часть операционной системы компьютера – файловая система.

 

87. Архитектура персонального компьютера (ПК): структура и режимы центрального процессора (ЦП), функции его компонент (АЛУ, УУ, регистры, регистры буферной памяти – КЭШ память). Взаимосвязь микропроцессора и памяти компьютера.

Архитектура ЭВМ– это её логическая организация, структура и ресурсы. Архитектура определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ЭВМ: 1 центрального процессора; 2 периферийных процессоров; 3 оперативного ЗУ (запоминающего устройства); 4 внешних ЗУ; 5 периферийных устройств.

Микропроцессор (МП) – это центральный блок ПК, предназначенный для управления всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Функции процессора:

• обработка данных по заданной программе (выполнение над ними арифметических и логических операций) – функция АЛУ(арифметико-логического устройства);

• программное управление работой устройств ЭВМ – функция УУ(устройства управления).

регистры (процессорная память)–ряд специальных запоминающих ячеек.

Регистры выполняют две функции: кратковременное хранение числа или команды;выполнениенад ними некоторых операций.

В состав процессора входят:

устройство управления (УУ) – формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций, формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство получает от генератора тактовых импульсов.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией;

Микропроцессорная память (МПП) – служит для кратковременного хранения информации, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины.

Важнейшие регистры: 1)счетчик команд (служит для автоматической выборки команд программы из

последовательных ячеек памяти, в нем хранится адрес выполняемой команды); 2)регистр команд и состояний (служит для хранения кода команды).

Интерфейсная система микропроцессора – реализует сопряжение и взаимосвязь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода – аппаратура, позволяющая подключить к процессору другое устройство ПК.

Регистровая Кэш-память - это высокоскоростная память сравнительно большой емкости, являющаяся буфером между ОП и процессором и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. Регистры Кэш-памяти не доступны для пользователя, отсюда и название Кэш, в переводе с английского означает «тайник».

В Кэш-памяти хранятся данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным и позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. При выполнении программы данные, считанные из ОП с небольшим опережением, записываются в Кэш-память. По принципу записи результатов различают два типа Кэш-памяти:

Кэш память «с обратной записью» - результаты операций, прежде чем их записать в ОП, фиксируются в Кэш-памяти, а затем контроллер Кэш-памяти самостоятельно перезаписывает эти данные в ОП; Кэш-память «со сквозной записью» – результаты операций одновременно, параллельно записываются и в Кэш-память, и в ОП.

Команда–это элементарная операция, которую должна выполнить ЭВМ. Команда содержит:

1 код выполняемой операции; 2 адреса операндов; 3 адрес размещения результата. 4 Выполнение команды разбивается на следующие этапы: 5 из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается команда, (при этом содержимое счётчика команд увеличивается);

• команда передаётся в устройство управления регистр команд); устройство управления расшифровывает адресно





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 710; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2021 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.057 с.) Главная | Обратная связь