Главная память - это место, где хранятся команды и данные, которые должны быть обработаны процессором немедленно.
· ПЗУ (только для чтения)
· ОЗУ (оперативная память)
· Кэш
· Регистрации
Память ПЗУ.
· Содержит инструкции по запуску и обслуживанию машины. В настоящее время он реализован в FLASH и может обновляться непосредственно в схеме.
Оперативная память.
· Хранит данные и программы, которые собирается запустить процессор.
· Оперативная память обычно медленнее процессора.
Кэш-память.
· Быстрее, чем оперативная память, но дороже.
· Он размещается между микропроцессором и оперативной памятью.
· Он служит для временного хранения тех данных, которые обрабатываются чаще.
· Кэш уровня L1 обычно упаковывается внутри одного процессора и работает на той же скорости, что и процессор.
· Улучшает производительность системы.
Вторичная память
Вторичная память - это место, где хранятся данные и инструкции для архивирования на неопределённый срок.
Жесткий диск:
Основная вторичная память, структура которой представляет собой диски с магнитным супер-файлом. Их размер измеряется в ГБ.
Дискетки: их емкость измеряется в КБ и МБ.
CD-RW: его емкость колеблется от 650 МБ до 700 МБ.
CD-DVD: емкость диска колеблется от 4 Гб до 18 Гб.
Жесткий диск: емкость от 1 до 64 Гб.
Другие типы автобусов.
ISA: старые карты.
PCI: современные карты.
IDE: жесткие диски/CD/DVD.
SCSI: жесткие диски сервера.
AGP: видео и видеокарты.
Компьютеры LAPTOP.
Частые операции.
Наиболее распространенные виды операций.
Память процессора: Данные передаются из памяти в центральный процессор или наоборот.
I/O CPU: Данные передаются с устройств ввода на CPU или с CPU на устройства вывода.
Обработка данных: ЦПУ должен выполнять арифметические или логические операции, используя блок арифметической логики (ALU).
Control (Управление): команда может указать, что последовательность операций может быть изменена, например: изменить IP-адрес, чтобы указать на новый адрес.
Цикл обучения.
В своей основной работе все современные компьютеры следуют процессу, который остался неизменным с тех пор, как фон Нойманн представил свою модель. Мы называем этот процесс "Цикл обучения". Все компьютеры имеют два основных компонента:
1. Центральный процессор.
2. Память.
Функция процессора заключается в выполнении программ, хранящихся в оперативной памяти, что достигается путем выполнения следующих действий:
Фаза поиска: процессор считывает команду из памяти.
Фаза декодирования: декодирует OPCODE команды.
Фаза выполнения: выполняет команду.
Этот цикл повторяется с каждой командой программы, сохраненной в памяти. После загрузки команды в ИК-диапазон и декодирования ее блоком управления, определяющим действия, за которыми необходимо следовать, начинается цикл выполнения. Шаги, выполняемые для выполнения цикла команд, зависят от типа обрабатываемой команды, то есть, в зависимости от кода операции или опкода, определяется, какие шаги должны выполняться.
Пример адреса LDA.
Данная команда загружает регистр A с сохраненными в памяти данными.
Адресом данных является адрес.
Процессор выполняет фазу поиска:
T1: Адрес шины <- IP-адрес
T2: IP <- IP+1
T3: ИК-код работы <-
Код операции декодирования:
Выполняет инструкции.
Адрес LDA: Фаза Исполнения.
Микро-операции, генерируемые блоком управления:
T1: Адрес <- IP-адрес
T2: IP <- IP + 1
T3: Z <- B2
T1: Адрес <- IP-адрес
T2: IP <- IP + 1
T3: W <- B3
T1: Адрес шины <- WZ
T2 и T3: данные ACC <-
Совершенствование цикла обучения.
Первые микропроцессоры полностью обработали одну команду, прежде чем перейти к следующей команде. Процессор ищет команду декодирования и выполняет ее, затем переходит к следующей команде, повторяя тот же процесс поиска, декодирования и исполнения.
Обратите внимание, что пространство между центральным процессором и памятью использовалась недостаточно.
С другой стороны, для современных процессоров была разработана технология трубопроводов. Трубопроводы сегодня являются наиболее распространенным способом внедрения процессоров, поскольку они увеличивают пропускную способность системы. Идея, лежащая в основе конвейера, заключается в том, что в то время как первая команда выполняется одновременно декодированием cо второй и поиском третьей; таким образом достигается перекрытие процессов.
Многоступенчатый трубопровод.
Первыми введенными в эксплуатацию трубопроводами были трехступенчатые. Этот тип конвейера использует все ресурсы системы, но может возникать с пиктограммами, из-за которых команды не будут выполняться до тех пор, пока не будет выполнена предыдущая. Таким образом, процессор может выполнять по одной команде за цикл, а не каждые 3, как это было раньше. Известно, что с помощью технологии конвейера процессор может выполнять все этапы цикла команд параллельно. Например, процессор Intel 80386 использует шестиступенчатый цикл выполнения.
Шесть этапов и части процессора, которые их выполняют, идентифицируются в следующей последовательности:
· Блок интерфейса: получает доступ к памяти и обеспечивает ввод-вывод.
· Блок предварительного поиска: получает машинный код, предоставленный блоком интерфейса, и вставляет его в очередь команд.
· Блок декодирования команд: декодирует команды из очереди команд, генерирующей микрокод.
· Блок исполнения: выполняет микрокод, сгенерированный блоком декодирования.
· Блок сегментации: преобразовывает логические адреса в линейные адреса.
· Единицы измерения страницы: преобразование линейных адресов в физические адреса и ведение списка последних просмотренных страниц.