1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ




Название1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ
страница5/13
Дата публикации21.03.2013
Размер1.25 Mb.
ТипДокументы
vbibl.ru > Информатика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

DVD (Digital Versatile Disk) - цифровой универсальный диск, который первоначально использовался лишь для записи видео. Этот диск внешне не отличается от обычного CD, однако имеет следующие важные отличия:

  • впадины меньшего размера;

  • более плотная спираль;

  • красный лазер.

Эти усовершенствования дали семикратное увеличение емкости (до 4,7 Гб) и более чем восьмикратное увеличение скорости считывания.

Постепенно набирают популярность DVD-R и DVD-RW.





Печатные символы ASCII наглядны. Они включают буквы верхнего и нижнего регистров, цифры, знаки пунктуации и некоторые математические символы.
UNICODE

Компьютерная промышленность развивалась преимущественно в США, что при­вело к появлению кода ASCII. Этот код подходит для английского языка, но не очень удобен для других языков. Во французском языке есть надстрочные знаки, в немецком - умляуты и т. д. В некоторых европейских языках есть несколько букв, которых нет в ASCII.

Первой попыткой расширения ASCII был IS 646, который добавлял к ASCII еще 128 символов, в результате чего получился 8-битный код под названием Latin-1.

Следующей попыткой был код IS 8859, в котором было введено понятие кодовой страницы. Кодовая страница - набор из 256 символов для определенного языка или группы языков.

Главным недостатком такого подхода является то, что программное обеспе­чение должно следить, с какой именно кодовой страницей оно имеет дело в дан­ный момент, и при этом нельзя смешивать языки. К тому же эта система не охватывает японский и китайский языки.

Группа компьютерных компаний разрешила эту проблему, создав новую систе­му под названием UNICODE, и объявила эту систему международным стандартом. UNICODE поддерживается некоторыми языками программирования, рядом операционных систем и многими приложениями.

Основная идея UNICODE - приписывать каждому символу единственное постоянное 16-битное значение, которое называется указателем кода. Так как символы UNICODE состоят из 16 битов, всего получается 65 536 ко­довых указателей.

Вся совокупность кодов разделена на блоки, каждый блок содержит 16 кодов. Каждый алфавит в UNICODE имеет ряд последовательных зон, отвечающих, например, за определенный язык или группу символов специального назначения (математические, к примеру).



Главной частью лазерного принтера является вращающийся барабан (в некоторых более дорогостоящих сис­темах вместо барабана используется лента) Перед печатью каждого листа барабан получает напряжение около 1000 вольт и окружается фоточувствительным мате­риалом. Свет лазера проходит вдоль барабана (по длине) почти как пучок элект­ронов в электронно-лучевой трубке, только вместо напряжения для сканирования барабана используется вращающееся восьмиугольное зеркало. Луч света модули­руется, и в результате получается определенный набор темных и светлых участ­ков. Участки, на которые воздействует луч, теряют свой электрический заряд.

После того как на нем нарисована строка точек, барабан немного поворачивается для создания следующей строки. В итоге первая строка точек достигает резервуара с тонером (электростатически чувствительным черным порошком). Тонер притяги­вается к тем точкам, которые заряжены, и так формируется визуальное изображе­ние строки. Через некоторое время барабан с тонером прижимается к бумаге, оставляя на ней отпечаток изображения. Затем лист проходит через горячие вали­ки, и изображение на нем закрепляется.

Теоретически путем смешивания го­лубых, желтых и сиреневых чернил можно получить любой цвет. Но на практике очень сложно получить такие чернила, которые полностью поглощали бы весь свет и в результате давали черный цвет. По этой причине практически во всех цветных печатающих устройствах используются чернила четырех цветов: голубого, желто­го, сиреневого и черного.

Самыми дешевыми являются цветные струйные принтеры. Они ра­ботают аналогично монохромным, но вместо одного картрид­жа в них находится четыре. Они хорошо печатают цветную графику, неплохо печатают фотографии и при этом не очень дорого стоят (картриджи при этом доволь­но дороги).

Второй тип принтеров - принтеры с твердыми чернилами. В этих прин­терах содержится 4 твердых блока специальных восковых чернил, которые затем расплавляются.

Третий тип цветных принтеров - цветные лазерные принтеры. Они работают так же, как их монохромные, только они составляют четыре отдельных изоб­ражения (голубого, желтого, сиреневого и черного цвета) и используют четыре разных тонера.

Четвертый тип принтеров - принтеры с восковыми чернилами. Они содержат широкую ленту из четырехцветного воска, которая разделяется на отрезки разме­ром с лист бумаги.

Пятый тип принтеров работает на основе технологии сублимации. Здесь под сублимацией пони­мается переход твердых веществ в газообразные без прохождения через стадию жидкости. Таким материалом является, например, сухой лед (замороженный уг­лекислый газ). В принтере, работающем на основе процесса сублимации, контей­нер с красителями CYMK двигается над термической печатающей головкой, кото­рая содержит тысячи программируемых нагревательных элементов. Красители мгновенно испаряются и впитываются специальной бумагой.


На фазе арбитража шины определя­ется, какое из задающих устройств будет очередным. На фазе запроса на шину передается адрес. На фазе сообщения об ошибке подчиненное устройство передает сигнал об ошибке четности в адресе или о наличии каких-либо других неполадок. На следующей фазе центральный процессор проверяет, нет ли нужного ему слова в другом процессоре. Эта стадия нужна только в многопроцессорных системах. В следующей фазе задающее устройство узнает, где взять необходимые данные. На последней стадии осуществляется передача данных.


Синхронная шина содержит линию, которая запускается кварцевым генератором. Синхронная работа удобна, но еще более замедляет и без того низкую скорость шин. Асинхронная шина не содержит задающего генератора. Циклы такой шины могут быть любой требуемой длины и необязательно одинаковы по отношению ко всем парам устройств. Одной из проблем здесь является сложность организации асинхронной работы.

Чтобы предотвратить хаос, который может при этом возникать, нужен специальный механизм - арбитраж шины. Механизм арбитража может быть централизованным или децентрализован­ным. В первом случае имеется единственный арбитр шины, который определяет очередь ее использования (с помощью сигналов по специальным линиям).

Возможен также децентрализованный арбитраж шины. Например, компьютер может содержать 16 приоритетных линий запроса шины. Когда устройству нужна шина, оно запускает свою линию запроса.

Принципы работы шин различаются в соответствии со способами организации их циклов. Обычно за одно обращение к шине передается одно слово.

Еще один важный цикл шины - цикл для осуществления прерываний. Если нескольким устройствам одновременно требуется шина для передачи процессору сигнала прерывания, возникают проблемы разрешения конфликтов. Чтобы их избежать, каждому устройству приписывается определенный приоритет и используется централизованный арбитр (контроллер прерываний).



Кроме адресных и информационных выводов, процессор содержит также выводы управления. Их можно разделить на несколько категорий:

  • управление шиной - используются в основном для передачи управляющих сигналов памяти и устройствам ввода-вывода;

  • прерывание - используются для передачи сигналов процессору от устройств ввода-вывода;

  • арбитраж шины - предназначены для разрешения конфликтов шины;

  • состояние - могут использоваться для передачи информации о состоянии процессора, приема сигналов о состоянии устройств;

разное - используются, например, для взаимодействия с сопроцессорами.

^ 19. Примеры центральных процессоров: UltraSPARC II
Семейство UltraSPARC - это серия 64-разрядных RISC-процессоров (I, II, III). Они используются в рабочих станциях и серверах Sun, а также во многих других сис­темах.

В отличие от структуры Pentium II SEC, процессор UltraSPARC II представ­ляет собой самостоятельную микросхему.

Процессор UltraSPARC II содержит 2 внутренних блока кэш-памяти: 16 Кбайт для команд и 16 Кбайт для данных. Вне кристалла про­цессора (как и у Pentium II) расположена кэш-память второго уровня. В отличие от Pentium II, про­цессор UltraSPARC II не упакован в общий картридж с кэш-памятью второго уров­ня, поэтому разработчики могут выбирать любые микросхемы для кэш-памяти второго уровня.

Однако из-за большей удаленности от процессора внешняя память работает медленнее. Кроме того, для обращения к внешней кэш-памяти требуется больше сигналов, поэтому среди выводов процессора UltraSPARC II обязательно должны быть выводы для управления кэш-памятью.

Вся основная память компьютера подразделяется на строки кэш-памяти (блоки) по 64 байта. В кэш-памяти первого уровня находятся 256 наиболее часто используемых строк команд и 256 наиболее часто используе­мых строк данных. В кэш-памяти второго уровня содержатся строки, не поместившиеся в первом уровне. Кэш-память второго уровня содержит линии данных и команд вперемешку. В специальной части кэш-памяти хранится также информация о том, какие строки находятся в кэш-па­мяти второго уровня.

Большинство рабочих станций Sun содержат синхронную шину на 25 МГц, ко­торая называется Sbus. К этой шине могут подсоединяться устройства ввода-вы­вода. Шина Sbus работает медленно и не подходит для памяти, поэтому компания Sun придумала другой механизм для соединения процессоров UltraSPARC II с памятью: UPA (Ultra Port Architecture - высокоскоростной пакетный коммутатор). UPA может реализовываться в виде шины, переключателя или сочетания того и другого.

^ 20. Примеры центральных процессоров: picoJava
При разработке встроенных компьютеров упор делается не на вы­сокую производительность, а на низкую стоимость.

PicoJava II представляет собой однокристальный процессор с двумя интерфейсами шины: один из них предназначен для шины памяти шири­ной в 64 бита, а другой - для шины PCI.Данный процессор может содержать кэш-память только первого уровня.

В микросхеме microJava 701 используется шина PCI (на частоте 33 или 66 МГц). Преимущество этой шины состоит в том, что она стандартна. Кроме того, существует большое количество сменных плат для этой шины. Хотя платы PCI не играют большой роли при создании сотовых телефонов, они важны для различных устройств большого размера (например, web-TV).

Система microJava II 701 обычно содержит флэш-память, которая хорошо подходит для хранения программ. Другая микросхема, которую также можно добавить к системе, содержит последовательные и па­раллельные интерфейсы ввода-вывода.

Кроме того, microJava 701 имеет 16 программируемых линий ввода-вывода, которые можно связать с кнопками, переключателями и лампочками прибора.

Наличие программируемых линий ввода-вывода на про­цессоре исключает необходимость использования программируемых контроллеров ввода-вывода, что делает прибор проще и дешевле.

В микросхему microJava 701 встроены также три программируемых тактовых генератора, которые могут быть полезны при работе приборов в реальном времени.

У данной микросхемы есть много других особенностей. Она, например, может переходить в режим ожидания (чтобы экономить заряд батарейки), содержит встроенный контроллер прерываний.


^ 21. Примеры шин: ISA и PCI
Шины соединяют компьютерную систему в одно целое. Шина ISA представляла собой небольшое расширение первоначальной шины IBM PC. Она уже практически не применяется в современных компьютерах. Наиболее используемой является шина PCI. Она шире, чем ISA, и функционирует с более высокой тактовой частотой. Шина USB обычно применяется в качестве шины ввода-вывода для периферийных устройств малого быстродействия.

ISA:

Шина IBM PC была неофициальным стандартом систем с процессором 8088. Она содержала 62 сигнальные линии, из них 20 для адреса ячейки памяти, 8 для данных и по одной для сигналов считывания информации из памяти, записи информации в память, считывания с устройства ввода-вывода и записи на устройство ввода-вывода (8-разрядная). При разработке компьютера PC/AT с процессором 80286 фирмой IBM было принято решение не заменять, а расширить старую шину (для сохранения совместимости) (16-разрядная). В дальнейшем компьютерная промышленность ввела стандарт шины ISA (Industry Standard Architecture - стандарт­ная промышленная архитектура), которая по существу представляет собой шину PC/AT, работающую при частоте 8,33 МГц. Позднее шина ISA была расширена до 32 разрядов. У нее появились некоторые новые особенности (например, возможность параллельной обработки). Такая шина называлась EISA (Extended ISA). Для нее было разработано несколько плат.

PCI:

В 1990 году компания Intel разработала новую шину с гораздо более высокой пропускной способностью, чем у EISA. Новую шину назвали ^ PCI (Peripheral Component Interconnect - взаимодействие периферийных компонентов). Первая шина PCI передавала 32 бита за цикл и работала с частотой 33 МГц (время цикла 30 нс), общая пропускная способность составляла 133 Мбайт/с. Сейчас шина PCI работает с частотой 66 МГц, способна передавать 64 бита за цикл, а ее общая пропускная способность составляет 528 Мбайт/с. Платы PCI различаются по потребляемой мощности, разрядности и синхронизации. Старые компьютеры обычно используют напряжение 5 В, а новые - 3,3 В (шина поддерживает оба типа). Существует два типа плат: 32-битные и 64-битные. 32-битные платы содержат 120 выводов; 64-битные платы содержат те же 120 выводов плюс 64 дополнительных. Наконец, шины PCI и соответствующие платы могут работать с частотой 33 МГц или 66 МГц. (Различие состоит в том, что один из выводов связывается либо с источником питания, либо с “землей”). Шины PCI являются синхронными, как и все шины PC, восходящие к первой модели IBM PC. Шина PCI управляется централизованным арбитром. В большинстве случаев арбитр шины встраивается в один из мостов между шинами. От каждого устройства PCI к арбитру тянутся две специальные линии. Одна из них (с сигналом REQ#) используется для запроса шины, а вторая (с сигналом GNT#) - для получения разрешения на доступ к шине.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Похожие:

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconПараллельная обработка данных
Машины (эвм) разделяются на аналоговые(непрерывные) и дискретные машины, реализующие цифровые вычисления. Так как для обозначения...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconФизические основы элементной базы современных ЭВМ
Поколения ЭВМ и их элементная база. Роль полупроводниковых материалов в современных ЭВМ. Преимущества интегральных схем перед дискретными...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconАрхитектура ЭВМ связана с качествами машины, к-е влияют на ее взаимодействие...
Это обусловлено развитием техники. Зу ЭВМ имеет несколько уровней: 1 внутреннее зу – содержит информацию, обрабатываемую в нем в...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconМетодические указания по прохождению преддипломной практики и дипломному...
Методические указания к дипломному проектированию составлены и доц каф ЭВМ лебеденко Ю. И. и обсуждены на заседании кафедры ЭВМ факультета...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconКафедра «Электронных вычислительных машин» методические указания...
Методические указания к дипломному проектированию составлены и доц каф ЭВМ лебеденко Ю. И. и обсуждены на заседании кафедры ЭВМ факультета...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconПлан лекции: Виды и операции технического обслуживания Организация эксплуатации ЭВМ
Эвм силами и средствами персонала ЭВМ. При этом виде обслуживания предполагается проведение регламентных работ, контроль технического...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconПлан лекции: Задачи, решаемые вычислительными центрами Структура...
Создание вычислительных центров является способом повышения эффективности работы ЭВМ. Вычислительный центр объединяет технику различных...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconЛабораторная работа №1 по дисциплине «эксплуатацияэвми систем»
...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconКонтроль работы ЭВМ
Процесс определения технического состояния и поддержания работы ЭВМ включает 4 этапа

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconУрокам тема №1: этапы решения задач на ЭВМ. Алгоритмизация. Основные понятия. Блок-схемы
Программно дидактическое обеспечение: ЭВМ типа ibm. Turbo-Pascal Обучающие программы. Тесты

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница