Arvutid I Eksami pletid (1)

1) Loendurid
Loenduriteks - Impulsside loendamiseks ette nähtud loogikalülitus. Loendur on register , millesse salvestatud arv sisenditele antud signaali mõjul muutub ühe võrra. Loendureid kasutatakse nii automaatikaseadmetes, kui ka arvutustehnikas. Loenduril on sünkroonsisend ja m väljundit. Iga impulsi saabumisel sünkrosisendisse muudab üks või mitu väljundit oma väärtust. Teadtud arvu väljundkombinatsioonide järel kogu väljundkombinatsioonide jada kordub. Loenduri sisse tulevad impulsid ning väljundiks on 0,1 kombinatsioonid. Erinevate väljundkombinatsioonide arvu nimetatakse mooduliks . Loendurit kasutatakse automaatikaseadmetes ja arvutitehnikas.
E- sisend , mis lubab loendamise
Kaks diagrammi - üks sünkroonse, teine asünkroonse jaoks.
Sünkroonne loendur - ümberlülitumine toimub samaaegselt v. paralleelselt.
Ümberlülitumisaeg on kogu aeg samasugune .
Kasut. arvutites andmetöötluses.
Asünkroonne - ümberlülitusaeg pole samasugune.
Uue kombinatsiooni ilmumine sõltub sellest, missugusele üleminek toimub.
Kasut. indikatsiooniseadmetes ja sagedusjagajates.
Kahendloendur – Kahepositsiooniliste trigeritega, st igal arvu kohal on kaks võimalikku olekut (0-väljalülitatud, 1-sisselülitatud)
Kümnendloendur - järjestikuskoodid on 0-9 ja moodul on 10. See tähendab , et loenduril on 10 erinevat kombinatsiooni, millega ta vastab sissetulevale impulsijadale.
Suvalise mooduliga e. grey koodiga loendurid – kõik järgnevad koodid on naaberkoodid. g= QI+ QI +1 Suvalise mooduliga e. naaberkoodid on koodid, mis erinevad teineteisest ainult ühe kahendjärgu poolest. Gray koodi puhul lülitub korraga ümber ainult 1 triger .
Reversiivne loendur - Loendur, mis loendab nii pos. kui ka neg. suunas. Loendussuuna muutmine sõltub sellest, kas ülekandeks kasutatakse trigeri otsest või inverteeritud signaali.
Ringloendur - Loendur, mis on moodustatud nihkeregistrist, kui selle väljund ühendada sisendiga.
2. Pinumälu(stack) realiseerimine ja kasutamine protsessoris.
Pinumälu – LIFO ehk Last in, first out. On mälu poole pöördumise viis, registrisse viimasena kantud andmed saab esiemsenas välja võtta. Tegemist on protseduuriga, mis tegeleb andmestruktuuride loeteluga, kus järjest kantakse andmed registrisse, mis uuesti pealt järjest vastavalt vajadusele välja võetakse. Andmete lugemiseks või kirjutamiseks läheb vaja vaid ühte binaarkujul olevat viitava arvuti mälupiirkonnale, kust register algab. Piltlikult võib kujutada seda kui protseduuri, kus pabereid lisatakse ühekaupa üksteise otsa ja vastavalt vajadusele võetakse neid sealt ühekaupa. Kui läheb vaja võtta välja 5 elementi epalt, tuleb esmalt ära tõsta tema peal olnud 4 elementi ning alles siis pääseb soovitud elemendile ligi.
3. Trigerid .
Triger – Mälu element, mis säilitab 1 biti informatsiooni. Triger on kahe stabiilse olekuga loogikalülitus (1 või 0). Trigeri olek vastab tema väljundsignaalile. Sõltuvalt sisendsignaalist säilitab triger endise oleku või muudab seda hüppeliselt. Trigeril tavaliselt 2 väljundit: otsene Q ja invertne. Tööpõhimõtte järgi jaotatakse trigerid seadesisenditega ehk SR- trigeriteks, loendussisenditega e. T-trigeriteks, andmesisenditega ehk D-trigeriteks ning universaalsisenditega e. JK-trigeriteks. Kui trigeri oleku muutmine toimub kasvõi ühe sisendi kaudu täiendava sünkroniseerimis signaali abil, nim. trigerit sünkroonseks, vastupidisel juhul aga asünkroonseks. Sõltuvalt tööpõhimõttest ning ehitusest liigitatakse trigerid ühe- või kahetaktiliseks. Triger on elementaarne salvestuselement, millel on 2 olekut. Kasutatakse mäluelementidena registrites, loendurites jne. Informatsiooni salvestusviisi järgi jagunevad 2-ks:
1) asünkroonsed - salvestatakse infi vahetult sisenditesse antud signaalidega.
2) sünkroonsed - see on võimalik ainult sünkroimpulsi olemasolul .
SR (set- reset ) , ühe ja kahetaktiline , antud on asünkroonne, S=R=1 on keelatud. Töötab: SR; Q(t), 00–>Q(t-1) , 01= 1, 10= 0, 11=-- .
R
S
Qt
0
0
Qt-1
ei muutu
0
1
1
Set
1
0
0
reset
1
1
keelatud
*a-sünkroonne | * sünkroonne
NB! Keelatud on anda mõlemasse sisendisse signaal 1.
Sünkroonne ühetaktiline SR-triger erineb asünkroonsest selle poolest, et trigeri olek muutub vaid kindlail sünkroimpulssidega määratud ajahetkeil. Lisaks infosisenditele S ja R on tal veel sünkroseerimis sisend C ( clock ). Sünkroniseeritud infosisend toimib hetkel, mil saabub sünkroniseerimis- signaal.
Kahetaktiline sobib sinna (skeemidesse), kus on vaja saada tagasisidet. Näiteks mälu vaatamine jne.
T (toggle), 1infosisendiga, iga järgmine impulss muudab trigeri oleku vastupidiseks, nn. loendustriger. Töötab: T; Q(t), 1= -Q(t-1), 0= Q(t-1)
D (delay), data 1 infosisend, väljundis kordab sisendi signaali, aga sünkroimpulsi võrra hiljem, saab säilitada lühiajaliselt infot. Töötab: CD; Q(t) , 0 - =Q(t-1) , 11= 1, 10= 0. D trigeril on sisendit – D andmesisend ja C clock sisend. Niikaua kui C=0, säilitab triger oma väärtust. Kui C=1, siis antakse trigerile D väärtus, kas 0 või 1, oleneb D väärtusest. Seega säilitab D triger oma väärtust seni kuni tuleb uuesti clock sisendisse1. Ehk kui C=1, Q=D ja C läheb nulliks(C=0), nüüd on trigeri väärtus Q=D kuni aja t pärast tuleb uuesti sisend C=1 ja siis saab Q väärtuseks jälle D väärtus.
JK (jump-key), samasugune nagu RS-triger, aint selle vahega et ei ole keelatud kombinatsiooni. Siin on lubatud J=K=1, mis muudab väljundi vastupidiseks. Töötab: JK; Q(t), 00= Q , 01= 0, 10= 1, 11= Q
J
K
Qt-1
Qt
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
MS (master-slave) – Kahetaktiline triger. Tegevus käib, kas läbi Slave’i või Master’i.
4. Adresseerimisviisid.
Otsene adresseerimine – operandid vahetult järgnevatel mäluaadressidel
Vahetu adresseerimine – operandide aadressid sõltumatud ning antakse eraldi aadressiga kas registermälus või põhimälus
Kaudne adresseerimine – käsukoodis on aadressi aadress, operandide vahetamise võimalus CPU-de vahel
Autoinkrementne adresseerimine – pinumälust lugemiseks (pop) .. aadress saadakse registermälust, sellele lisatakse operandi mõõt & tulemus läheb pinumälu järgmisesse aadressi
Autodekrementne adresseerimine – registrist lühike aadress, mille järgi pinumälust operandid (aadressist lahutatakse op. mõõt) & resultaat pinusse
Segmenteerimine – kk + aadress segmendis .. kui kõik andmed on ühes mälusegmendis, segmentidevaheline liikumine käsuloenduri abil
Indekseerimisega adresseerimine – aadressibaas & indeks + nihe -> kui palju peab edasi liikuma, leidmaks operande, indeksiregister (selles pikk aadress)
Baseerimisega adresseerimine – käsukoodiga antakse ainult nihe, aadressibaas asub baasiregistris
Baseerimise ning indekseerimisega adresseerimine – nii indeksi- kui baasiregistrid
Suhteline adresseerimine – käsukoodiga antakse nihe
5.LCD, LED, OLED ja plasma kuvarid.
6. Dekooder
Dekooder - Lülitus, mis on ette nähtud etteantud sisendkoodi muundamiseks soovitud väljundkoodiks. Ta tunneb ära sisestatava kahendarvu ja annab signaali vastavasse väljundisse.
Dekoodri ülesanneteks on muundada kahendkoodis arv niisuguseks koodiks, millega saab aktiveerida nõutava mälupesa, juhtida number- või tähtindikaatorit, tunda ära mitmesuguseid kodeeritud signaale jne. Kuna dekoodri väljundisse ühendatavad seadmed on erinevad, siis kasutatakse nende juhtimiseks ka erinevaid dekoodreid. Näiteks on indikaatoritest levinumad 7-segmendilised vedelkristall- ja valgusdioodindikaatorid ning 10 numbrilised huumlahendusindikaatorid. Seitsme segmendilise indikaatori dekoodril on reeglina 4 sisendit ning 7 väljundit, kümnenumbrilisel aga 4 sisendit ja 10 väljundit. Üldjuhul on dekoodril nii mitu sisendit n, kui mitu kohta on sisendisse antaval kahendarvul. Maksimaalne väljundite arv võrdub kombinatsioonide arvuga 2n. Dekoodreid koostatakse peamiselt OR loogika elementidest.
Suure sisendite arvu korral kasutatakse dekodeerimiseks kaskaadlülitust, kus esimese astme dekooder aktiveerib ühe teise astme dekoodri ning see omakorda ühe väljundi.
7.Käsuformaadid – 0, 1, 2, 3 ja 1,5 aadressiga arvutid .
3 aadressiga arvuti – käsukood + I operandi pikk aadress + II operandi pikk aadress + resultaadi pikk aadress A=B+C
2 aadressiga arvuti – käsukood + I operandi pikk aadress (resultaat läheb sinna) + II operandi pikk aadress B=B+C
1,5 aadressiga arvuti – käsukood + I operandi pikk aadress + resultaadi lühike aadress (registriaadress)
1 aadressiga arvuti – käsukood + I operandi aadress. Ac – akumulaatorregister. 1 operand asub mälus, teine operand ning resultaat samal akumulaatorregistri aadressil
Käsusüsteem :
andmeedastuskäsud – MOV, LOAD , STORE
aritmeetika-loogika käsud – AND, OR, SUB, MUL
siirete käsud –JMP, CALL, RET
pinumälu, I/O-seadmete, CPU juhtimise käsud – PUSH, POP, IN, OUT, NOP
8. Summaator : Järjestik, parallel, kiire ülekanne.
Summaatoriks nim. arvuti loogikalülitust, mis on ette nähtud arvkoodide aritmeetiliseks summeerimiseks. Mitmejärgulise kahendarvu summaator koosneb mitmest ühejärgulisest summaatorist. Arvu summeerimisel tuleb lisaks kahe summeeritava arvu vastavatele järkudele liita nendega ka nooremate järkude summeerimisel tekkinud ülekanne. Seega on ühejärgulisel summaatoril kolm sisendit ning 2 väljundit. (kaks sisendit ja kolm väljundit?)
Poolsummaator - ei arvesta liitmisel eelmisest järgust tulenevat ülekannet. Kasutades kahte poolsummaatorit, on alati saadav üks täissummaator.
Täissummaator - arvestab liitmisel eelmisest järgust tulenevat ülekannet
Jada ülekandega e. järjestikülekandega summaatoris moodustatakse väljundsignaal arvukohtade järjestikku summeerimisega, alates kõige nooremast (parempoolsest) kuni kõige vanema ehk vasakpoolsemani välja. Arvukoha summeerimiseks ja ülekande moodustamiseks kulub teatud aeg, mida ülekande seisukohalt võib vaadelda hilistumisena. Kuna ülekanne toimub järjestikku, siis aeglustab see summaatori tööd. Suure kohtade arvu korral on koguhilistumine võrdne hilistumise summaga üksikutes kohtades.
Rööpülekandega e. paralleelülekandega summaatorid töötavad palju kiiremini kui jadaülekandega summaatorid. Mitmekohalise kahendarvu summeerimisel moodustatakse ülekanne korraga kõigi kohtade jaoks. Seetõttu ei kulu ülekandeks lisaaega ning summaator töötab kiiremini kui jadaülekande korral.
Kiire ülekandega summaatorid - nende puhul on rakendatud rööpülekannde põhimõtet kombineeritult koos jadaülekandega. Ülekanded on moodustatud kõigi kohtade jaoks korraga.
9.Multipleksor ja demultipleksor.
Multipleksor - Kujutab endast andmeselektorit. Multipleksoril on mitu sisendit ja üks väljund. Sisendid jagunevad infosisenditeks ja juhtsisenditeks, kusjuures infosisendite arv määrab ära juhtsisendite arvu ning vastupidi. Vastavalt juhtsignaalile kommuteeritakse multipleksori väljundisse signaal ühest infosisendist. Kommuteeritavate infosisendite arv võrdub 2n, kus n on juhtsisendite arv. Järelikult saab kahe juhtsisendiga ehk kahebitise koodiga kommuteerida 4 sisendit, kolme juhtsisendiga 8 sisendit jne.Piisava arvu sisenditega multipleksori abil saab realiseerida suvalisi loogikafunktsioone.
Demultipleksor - Kommutaator, millel on üks infosisend ja mitu väljundit. Juhtsisendite arv sõltub väljundite arvust ja vastupidi. Vastavalt juhtsignaalile kommuteeritakse infosisendi signaal ühte väljundisse. Väljundite arv on 2n, kus n on juhtsisendite arv. Järelikult saab kahe juhtsisendiga ehk kahebitise koodiga kommuteerida 4 sisendit, kolme juhtsisendiga 8 sisendit jne
10. Andmeedastus protokollid : sünkroonne, asünkroonne jne.
Sünkroonne – clock reguleerib, millal andmed loetakse
Asünkroonne – Siinitsükkel = 'mälu aadress valmis' genereerib 'mem. read' signaali, lisaks saadetakse sünkrosignaal, mille peale paneb mälu andmed valmis. Kui andmed käes, saadab prose teise sünkrosignaali, mis eelmised maha võtab.
Tagasisideta siin – DAtaValid signaal, mille peale võib siini teises otsas asuv seade hakata andmeid lugema
Tagasisidega – DAtaValid signaal, millele vastu võõtev seade annab DataACcepet signaali. Signaalide kestvusaeg ei sõltu üksteisest
Täieliku tagasisidega – Andmed valmis genereerib DataValid, mis loob DataAccepted. Viimase ilmumisel kustutatakse 2 esimest.
Ootetsüklite lisamisega.. kui DataAccepted signaali pole tulnud, ei võeta mälu aadressi signaali address busilt ära.
Grupi andmeedastus – antakse count .. arv, mitu tsüklit tuleb teha & esimene aadress.. ülejäänud data võetakse järjestikustelt aadressidelt.
Andmeedastus konveierina.. uus mäluaadress pannakse aadressisiinile enne, kui eelmise andmed on kohal
Mux-tud
11. Konveier protsessoris ja mälus.
Käsu täitmise protsessoris võib jagada teatud sõltumatuteks etappideks. Näiteks on siin käsk jagatud neljaks etapiks:
1) IF Instruction Fetch (Käsu laadimine ) + Instruction Decode
2) OF Operand Fetch (Operandi laadimine)
3) OE Operand Execute ( Operatsioni täitmine ALU-s)
4) OS Operand Store ( Resutaadi salvestamine )
Programmi täitmine ilma konveierita:
Vaadates nüüd käsu täitmist selgub , et iga etapi täitmisel töötab ainult 20% riistvarast, samas kui 80% ei tee midagi. Siin on üks käskude täitmise efektiivsuse tõstmise võimalus, mille on arvutustehnikasse toonud RISC ideoloogia, nimelt konveier.
Teeme nüüd protsessori nii, et need neli käsu täitmise etappi oleksid kõik sõltumatud, ligilähedaselt sama kestvusega. Nüüd saame peale seda kui esimene käsk on läbinud esimese etapi ja jõudnud teise, alustada juba teise käsu juures esimese etapi täitmist. Kuivõrd etapid on sõltumatud saame siis, kui esimene käsk on kolmandas etapis ja teine käsk teises alustada juba kolmanda käsu juures esimese etapi täitmist jne. Seega ei ole siin suurenenud ühe käsu täitmise kiirus kuid tänu käskude täitmise paralleelsusele täidetakse neid keskmiselt ajaühikus rohkem. Samuti on siin kogu protsessor pidevalt koormatud . Analoogiline on konveieri töö tootmises.
Konveieriga programmi täitmine (Pipeline):
12.Süvapöördusmälud.
Random access memory –suvapöördusmälu( iga sõna poole pöördumine nõuab ühepalju aega sõltumatta tema sukohast mälus)
Muutmälude (RAM - random access memory) põhiliigiks on pooljuhtmälud, mis koosnevad trigeritest või muudest mäluelementidest. Muutmälud on toitepingest sõltuvad ning jagunevad kahte liiki, staatilisteks ja dünaamilisteks. Staatilises muutmälus kasutatakse iga infobiti salvestamiseks ühte trigerit, mis säilitab infot seni, kuni säilib toitepinge . Kuna staatilises mälus säilib salvestatud informatsioon ka pärast mälust lugemist, püsides seal toitepinge olemasolu korral kui tahes kaua, siis nimetatakse niisugust mälu staatiliseks. Lihtsaima staatilise muutmälu struktuur on joonisel. Mälul on 1024 aadressi ja tema kogumaht on 1024 bitti ehk 1024 pesa. Iga bitt on salvestatud trigerisse ning triger valitakse rea- ja veerudekoodri abil. Mälu juhtimiseks kasutatakse järgmisi signaale:
R/W = 1, (read/write) määrab ära lugemisrežiimi;
R/W = 0, määrab ära kirjutusrežiimi;
CS = 0, (chip select ) lubab mälukiibist bitte lugeda (D0) või sellesse kirjutada (D1);
CS = 1, mäluelement on süsteemi tööst välja lülitatud ning ei reageeri aadressi A9...A0 koodile ega signaalile R/W.
Andmesõna pikkuseks on tavaliselt 8, 16, 32 jne bitti. Vastavalt andmesõna pikkusele valitakse ka mäluelementide ühendamisviis.
Dünaamilises muutmälus säilib info MOSFET-transistori paisu mahtuvuse elektrilaenguna. Tavaliselt säilib see laeng lekkevoolu tõttu väga lühikest aega. Seepärast tuleb info säilitamiseks laengut perioodiliselt näiteks iga 2 ms järel uuendada (regenereerida). Dünaamiline muutmälu on staatilise mäluga võrreldes lihtsama ehitusega (ühe biti salvestamiseks läheb vaja umbes kaks korda vähem elemente), suurema toimekiirusega ning tarvitab tööks vähem energiat.
Dünaamilisi muutmälusid regenereeritakse harilikult regenereerimissignaaliga REG ja koos sellega toimub mälu kõigi ridade järjestikune adresseerimine. Tavaline lugemine ega kirjutamine pole regenereerimise ajal võimalik, samuti ei saa regenereerimist alustada lugemise ega kirjutamise tsükli ajal. Regenereerimishetke kindlaksmääramine, kõigi rea- aadresside etteandmine, lugemise ja kirjutamise blokeerimine jms operatsioonid teevad dünaamiliste pooljuhtmälude kasutamise võrreldes staatiliste mäludega keeruliseks, sest nad nõuavad lisaelemente.
Dünaamiliste muutmälude eeliseks on väike hind ja võimsustarve. Neid saab valmistada väga suure integratsiooniastmega, mis võimaldab toota suure mälumahuga kiipe. Seepärast ehitatakse arvutite ja mikroprotsessorsüsteemide suuremad mäluseadmed tavaliselt dünaamilistest mälukiipidest. Kõigi muutmälude üheks oluliseks puuduseks on salvestise hävinemine toitepinge väljalülitumisel. Selle puuduse vältimiseks kasutatakse avariitoidet (katkematu toite allikaid ) ning muid mäluseadmeid, kus informatsioon säilib teatud aja ka ilma toitepingeta.
13. Riistvara tegevus alamprogrammide poole pöördumisel.
14.Spetsiaalse riistvara realiseerimine.
Programne realisatsioon + riistvaraline realisatsioon: CPU-ga ühendatakse siine mööda mikrokontroller (RAM, ROM, CLK, CPU + pordid), selle külge omakorda riistvaraline skeem / trükkplaat . Tegevust kontrollib multifunktsionaalne CPU oma programmide ja algoritmidega, infot edastab spetsiaalne kontroller. Odav, laiendatav, aeglane, kohmakas. Võimalik ka puhtalt riistvaraline lahendus --> sellisel juhul luuakse iseseisev trükkplaat, mis sobib ainult antud ülesande lahendamiseks.
Ülesande püstitamine --> projekteerimine --> mikroskeemi valmistamine --> Application Specific Integrated Circuit. Kallis, kiire, sobib suurte andmekoguste ning ekstremaalsete rakenduskohtade jaoks.
Programmeeritav loogika: Tehnoloogiad : SRAM tech – StaticRAM trigerid ühendatakse mux-ga. AntiFuse tech – programmeeritavad maatriksid, milles saab erinevaid programme luua, põletades programmaatoriga maatriksi sõlmedest 'fuse' ühendusi. metall -amorfne_räni-metall ühendused .
EPROM tech – Erasable Programmable Read Only Memory – EPROM transistorid, millel npn-ühenduse paisu ning pooljuhi vahel on veel teine, nn ujuvpais, mis ei lase laengul transistorist hajuda, kuid võimaldab andmeid UV-kiirgusega kustutada .
(näiteks segmentindikaatori juhtimine püsimäluga --> sisenditeks on aadressid 1..2..3 etc)
Programmeritavad maatriksid: PLA – Programmable Logic Array
Enamasti ei lähe vaja mitme muutuja Boole 'i funktsiooni muutujate kõigi kombinatsioonide kasutamist – seega sisaldavad dekoodrid jms elemendid ülearuseid transistoreid. Konjunktsioone realiseeriv maatriks + disjunktsioone realiseeriv maatriks. AND-OR-NOT – f.- nide süsteemi jaoks. PLA põhimõte – tehakse maatriks, mille veergudeks sisendelemendid ja nende inversioonid, ridadeks pingestatud ühendused. Igas sõlmes asub transistor , mille kollektor on trükitud äärmiselt peene juhtmena (põleb läbi pingel +2Vh). Vastava programmaatoriga saab teatud ühenduskohtades connectionid läbi põletada ning panna maatriksi väljundina realiseerima mingi kindla Boole'i funktsiooni DNK-d.
Kasutaja poolt programmeritavad maatriks- struktuurid : FPGA – Field Programmable Gate Array
Maatriks loogikaelementidest (AND, NOT, OR, ..), mille ümber, maatriks välimiste elementidena asuvad sisend-väljundblokid. Luues maskiga? ühendusi maatriksi sees ning paigutades sisendid-väljundid, saab skeemi panna realiseerima mistahes Boole'i f.-ni.
Loogikablokid: Look-up Table – mingi register, SRAM, ROM, whatever, milles on võimalik säilitada seosed sisendite vahel. Kasutades sisendväärtuste kombinatsiooni aadressina, saab väljundiks vastava seose LUT-st. Mux-realisatsioon – andmesisenditeks loogilised '0' & '1', juhtsisenditeks f.-ni muutujad. Mux-de ühendused loovad vastavad loogilised seosed. I/O-blokid – reguleeritakse mux-de ning eripidi asetsevate dioodidega
FPGA arhitektuurid:
Sümmeetriline – maatriks
Row-based – ridades
Sea of gates – loogikablokid tihedalt üksteise kõrval
Hierarhiline
FPGA-del põhineva riistvara programmeerimine :
Riistvara kirjeldus (Boole'i f.-nid) --> Loogiline optimeerimine & minimeerimine --> Ülesande jaotamine (Technology mapping) --> Osaülesannete paigutus --> Trasseerimine --> Programmeerimine-konfigureerimine
Programne lahendus: Odav, aeglane, paindlik. Kasutusvaldkonnad peamiselt mitte väga nõudlike ning väikesemahuliste ülesannete juures.
Riistvaraline realistatsioon trükkplaadina: Kallis, keerukas, väga kiire, jäik. Sobiv suuremahuliste, andmerohkete ning ekstreemsetes oludes läbiviidavate ülesannete lahendamise jaoks. Väikeste tootmismahtude juures hirmkallis. Juba loodud skeemi ei saa ümber konfigureerida.
PLA: Paindlik, odav, säästlik, kuna kasutab optimaalset hulka kristalli pinda. Anti-fuse tehnoloogia vajab suhteliselt täpset tootmist, muidu võivad tekkida läbilöögid. Ühe ja sama algmaatriksiga võib eri maskide abil luua erinevaid skeeme . Väikesemahuline tootmine. Ülesanded, mis vajavad kiiret, ka ebatavalistesse füüsikalistesse tingimustesse sobivat riistvara.
FPGA: Kaustaja poolt programmeritav. Paindlik. Kasutab optimaalset hulka kristalli pinda.
15.Virtuaalmälu (Lehekülgedeks jagamine, segmenteerimine)
16. Registrid .
On hulk kokku ühendatud trigereid. Registrite tüübid = trigerite tüübid.
Võimaldab säilitada infot ühe sõna kaupa. Enamasti 8-, 16-, 24- ja 32-bitised registrid (säilitamaks sõnu 1, 2, 3, 4 Bytes).
Nihkeregister võimaldab infosõnu nihutada vasakule ja paremale, teisendades nii andmeid järjestik- ja paralleelkuju vahel. Registrit juhitakse vastavate trigerite Set Reset käskudega. Nihkeregister RS trigeritel Clock on kõigil ühtne. Sisend järjestikkujul = Set , selle inversioon = Reset, i trigeri otseväjund = i+1 Set, inversioonväljund = i+1 Reset. Paralleellaadimisega nihkeregistrid.
17. Vahemälu ( cache ) organiseerimine: Otsevastavusega , assotsiatiivne ja kogunassotsiatiivne.
Otsevastavusega vahemälu ( Direct -mapped cache):
Üks lihtsamaid vahemälu organiseerimise viise on otsevastavusega vahemälu. Info lugemine mälust toimub gruppidena (Line). Mälu on jagatud segmentideks (Set). Vahemälus on igale grupile oma koht. Antud näites on iga segment jagatud neljaks grupiks. Seega on vahemälus ruumi neljale grupile. Korraga saab vahemälus olla üks 0-s grupp, üks 1-ne grupp, üks 2-ne grupp ja üks 3-s grupp. Seejuures võib iga grupp olla ükskõik millisest segmendist. Korraga ei saa olla aga kahte 0-ndat gruppi, 1-st gruppi, 2-st gruppi ega 3-ndat gruppi erinevatest segmentidest. Selleks, et oleks võimalik kindlaks teha millisest segmendist mingi grupp on võetud, on vahemälus iga segmendi juures vastava segmendi number. Adresseerimine on lihtne ja ka suhteliselt odav, kuid kui vaja on näiteks 0-nda grupi infot erinevatest segmentidest, tuleb pidevalt teha ümberlaadimist. Vahemälu kontroller võrdleb mälu poole pöördumisel, kas vastava grupi juures on soovitud segmendi number. Kui on kokkulangemine (hit), siis pöördub protsessor vahemälu poole. Kui aga ei lange kokku, asendatakse vastav grupp teisega . Vajadusel (kui protsessor on antud gruppi midagi kirjutanud) kopeeritakse asendatav grupp ka põhimällu.
Assotsiatiivne vahemälu (Associative mapped cache):
Assotsiatiivne vahemälu ei ole jägatud segmentideks. Endiselt on olemas grupid. Nüüd võib vahemälus olla ükstaskõik milline grupp mälust. Otsimine vahemälust toimub grupi numbri järgi. Grupid ei ole järjestatud ja sellepärast kasutatakse assotsistiivmälu. Siin on vähem vaja põhimälu poole pöördumisi, kuid mälu ise on kallim. Otsevastavusega vahemälu korral oli alati teada, milline grupp tuleb asendada . Assotsitiivse vahemälu puhul tuleb see otsustada kontrolleril. Kasutusel on terve rida vastandlikke strateegiaid . Assotsiatiivse vahemälu uuendamise strateegiad :
LRU - Least Recently Used
LFU –Least Frequently Used
FIFO –First In First Out (kauem olnud andmed välja)
Random –juhuslik
Alati peab olema tagatud, et kui protsessor on infot vahemälus muutnud, siis jõuaks vastav muutus ka põhimällu. Vahemälu peab olema põhimälu koopia. Kasutusel on kaks erinevat strateegiat. Andmete kirjutamine vahemälust põhimällu :
Write- through , korraga muutused kirjutada vahemällu ja põhimälu (486)
Write- back , kirjutatakse põhimällu vahemälu grupi asendamisel.
Näide: Line on 16 baiti s.o. neli 32 bitist sõna. Mälu on 1 Mb ja seega koosneb 64 K linest.
Cache koosneb 4096-st linest. Et laetud cachesse võib olla laetud ükstaskõik milline 64 K lineston tag 16 bitine .
Kogumassotsiatiivne vahemälu (Set associative-mapped cache):
Set associative-mapped cache – kompromiss direct-mapped ja täielikult associative cache vahel.
18.Puutetundlikud ekraanid.
Takistusel põhinev: ekraani peal kilekiht, millel takistitega maatriks. Selle peal teine kile. Vajutus ekraanile muudab maatriksi mingi elemendi takistust: ridade ja veergude pingete skaneerimisega on võimalik kindlaks teha, kuhu vajutati. Alalisvool.
Mahtuvusel põhinev: Ekraani igas nurgas on vahelduvvool. Kui asetada sõrm vastu monoliitset klaasist ekraanipinda, muutub selle mahtuvus . Nurkade kaudu mahtuvusi arvutades ja trianguleerides, saab leida vajutuskoha koordinaadid.
19.Käsu täitmine protsessoris.
e. von Neumanni tsükkel .

käsukoodi laadimine (käsuloendurisse)

käsuleonduri modifitseerimine: PC:=PC+1
käsu aadress mälu aadressiregistrisse + read
mälupesa sisu mälu puhverregistrisse
mälu puhverregistrist kood käsuregistrisse + ALU-sse

Käsukoodi dekodeerimine

käsu täitmine
juhtautomaadi sisendid, mille käsudekooder aktiveeris
ALU seadistamine
20.Kombinatsioonskeemid ja järjestikskeemid.
Kombinatsioonskeem: digitaalskeem, milles, teades sisendite väärtusi, võime väljundid välja arvutada üheselt, väljundid on määratud üks-üheselt sisendite väärtustega.
Järjestikskeem: digitaalskeem, milles väljundi väärtus sõltub eelmistest, eelnevatel diskreetse aja hetkedel I/O-s olnud väärtustest – skeemil on mäluolek.
Positiivne vs negatiivne loogika. Täielikult vs mittetäielikult määratud Boole'i funktsioonid< Enamkasutatavaid järjestikskeeme
21. Juhtautomaat : Osa käsu täitmisel ja realiseerimine.
Juhtautomaat kujutab endast käsu täitmise algoritmi riistvaralist realisatsiooni loogikaskeemina. Peale üldosa vastab igale käsule , mida protsessor on võimeline täitma (kuulub tema käsusüsteemi), algoritmis oma haru. Käsu dekodeerimise järgi toimub mikroprogrammis hargnemine .Selle hargnemise realiseerimiseks peab juhtautomaati tulema käsudekoodrist info selle kohta, milline on täitmisele tulev käsk. Mõnede käskude täitmisel on vaja realiseerida mikroprogrammis hargnemisi, mis sõltuvad protsessori mõne teise osa seisundist. Näiteks on vaja teada korrutamise realiseerimisel liitmise ja nihutamise abil eelneva ALU operatsiooni tulemuse võrdumist nulliga.
Põhimõtteliselt on juhtautomaadi realiseerimiseks kaks võimalust:
1) jäiga loogikaga juhtautomaat: Jäiga loogika korral realiseeritakse algoritm loogikaskeemina kristalli pinnal ja iga muutus käsusüsteemis tähendab uue loogikaskeemi realiseerimist.
2) püsimälus säilitatava mikroprogrammiga juhtautomaat: Kui mikroprogrammi hoitakse püsimälus (näiteks Flash ), siis saab käsusüsteemis teha muudatusi ilma uut loogikaskeemi koostamatta. Kogu mikroprogrammi täitmine taandub sõnade lugemisele mikroprogrammi sisaldavast püsimälust. Mingil määral toimib see analoogiliselt programmi täitmisega protsessoris.
22.Mikroskeemide valmistamise tehnoloogiad.
Bipolaarsed tehnoloogiad:
dioodloogika: kokku ühendatud n-p pooljuhid lüliti avatud, kui vool kulgeb noole suunas. Väljundvoolu hergnevustegur – dioodide arv loogikaskeemis piiratud, kuna vastasel juhul võib ühte dioodi hakata läbima liiga suur vool ... summa eelnenud dioodidest * I ... vana, ei kasutata
TTL – Transistor-Transistor Loogika: bipolaarne transistor ... npn = emitter- base - collector ja pnp = emitter-base-collector ... viimane on negatiivse loogika näide (invertor)
kolme olekuga väljund: Enabled+x1+x2. Kui E=0, f=?
väiksema energitarbega & kiirem kui eelmine
STTL – Shotky TTL ... lisatud Shotky diood , kiire lülitumisega
IIL – Integrated Injection Logics ... suhteliselt madalam töökiirus, suurim elemenditihedus.. TTL modifikatsioon , milles kahe transistori pnpnp osad kokku ühendet
ECL – Emitter-Coupled Logic ... väga kiire bipolaartransistoritel põhinev loogika
Pooljuhtide tehnoloogia: MOS – Metal Oxide Semiconductor
n(channel)MOS transistor: pnp poljuhid, p-p pooljuhtide vahele tekib voolu juhtiv kanal, mis suleb transistori, kui pinge n-pooljuhi kohal = +V = H
p(channel)MOS transistor: npn pooljuhid, sama lugu, ainult nüüd asub gate p- pooljuhi kohal
CMOS – Complementary MOS ... kiire, voolutarve vaid lülitumishetkel
MOS on unipolaarne, energiatarve väike, suhteliselt aeglasem , kuid võimaldab suurt pakkimistihedust
23.Pooljuhtmälud.
Jagunevad kaheks:

Staatiline pooljuht -suvapöördusmälu:
Koosneb trigeritest vm positiivse tagasisidega elementidest. Andmed hävivad toite kadumisel. Kasutatakse protsessoris töötsüklite ajal vajaminevate andmete säilitamiseks. Chip, millel aadressisisend, data väljund ning ChipSelect, OutputEnabled ning Read/Write väljundid.

Dünaamiline pooljuht-suvapöördusmälu:
Koosneb mälumaatriksist, milles küljes rea aadressi ning veeru aadressi puhvrid. RowAddressSelect ning ColumnAddressSelect sisendid, R/W sisend. Andmed tuleb mingi aja jooksul refreshida, vastasel juhul imbub laeng transistoritest välja & andmed hävivad.
FastPageMode DRAM – mälus järjestikku paiknevad andmed paiknevad mälumaatriksi aktiveeritud rea järjestikustes veergudes.
ExtendedDataOutput DRAM – väljundis olev puhver lubab alustada uut pöördumist enne eelmise lõppu
Synchronous DRAM – jaguneb mitmeks pangaks, milledes saab iseseisvalt infot refreshida, sünkroonne süsteemi kellaga, genereerib ise järjestikused aadressid
Rambus DRAM – multibank DRAM + liideslülitus, edastab infot nii esi kui tagafrondist, kiire
Content Adressable Memory, CAM – assotsiatiivmälu
Double Data Rate DRAM – edastab infot nii esi kui tagafrondist
SIMM – 72 klemmi
DIMM – 168 klemm
24.RAID ja SSD kettad.
25. Analoog ja digital info. Analoog liides (DAC, ADC)
Lained (võnked) ja elektromagnetväljad on analoogkujul, st. nad on sujuvate võngete pidevad signaalid . Lained vees, helid, valgus, elektromagnetism ja praktiliselt ka kõik muu, millega puutume kokku looduses, on analoogkujul. Samuti ka elektrivool. Kõige moodsamad elektroonikakomponendid on digitaalsed, mis tähendab, et kogu töödeldav informatsioon on esitatud numbrite abil. Digitaalelektroonika väljendab kõiki väärtuse muutusi diskreetsete sammude mitte sujuvate võngetega.
Digitaal -analoog konverter – muudab kahendkoodis signaali pidevaks analoogsignaaliks. Paralleelkujul ülekantava signaali jaoks näiteks pingete summaator, mille abil saab määrata, kui mitu 'ühte' on antud signaalis. Või siis analoogimine, milles igas järgus paiknevale ühele antakse kindel pingenivoo (teistest suhteliselt erinev) ning pingete summeerimisega on võimalik määrata mistahes kood.
Analoog-digitaal muundur: analoogsignaal lastakse läbi mitme erineva takistusega dioodi. Vastavalt sellele, kui mitu dioodi on jõudnud diskreetimisel pingenivoole '1', leitakse koodimuunduris kahendkood. Pingete analüsaator .
Temperatuuriandur: Termopaar + ADC.. vastavalt termovoolu tugevusele.
Luksmeeter: pingeallikas + fotodiood + ADC .. vastavalt dioodi takistuse suurenemisele.
Spidomeeter: pöörlemisteljele on hulknurgakujuliselt paigutatud piesokristallid, nende deformatsiooni tõttu tekkinud elektriväli mõõdetakse ning läbi komparaatori leitakse selle väärtus.
26. Optilised mäluseadmed.
Info salvestamisel kasutatakse peegelduvat materjali, milles on augud (süvendid). Rada on CD-ROM-l spiraali kujuline (mitte kontsentrilised ringid nagu kõvakettal). Lugeva laseri positsioneerimine on analoogiline kõvaketta peade positsioneerimisega. Peegeldunud laseri kiir teisendatakse elektriliseks signaaliks
Süvendi sügavus on ¼ lainepikkusest. Kui laseri kiirest osa peegeldub ketta pinnalt ja osa süvendist, siis läbib süvendist peegeldunud kiir kaks korda ¼ lainepikkuse võrra pikema tee. Seega on need kaks osa kiirest nüüd vastas faasis ja kompenseerivad teineteist. Seega tuntakse ära mitte süvendid vaid hoopis üleminekud. Salvestamisel kasutatakse spetsiaalset 14 bitist koodi kus ei ole kunagi kõrvuti kahte ühte. Kuivõrd üleminek vastab ühele ei ole neid võimalik ka kõrvuti teha. Koodis on kahe ühe vahel vähemalt kaks nulli. Selleks, et kahe kõrvuti oleva koodid ei oleks lubamatult lähestikku on iga koodi vahel kolm bitti eraldajat. Laserit kasutatakse valgus allikana sellepärast, et laseri valgus on monokroomne ja kogu allikast lähtuv valgus pean olema samas faasis.
CD-R Sarnaneb ehituselt CD-ROM-ile, kuid põhimiku ja metallikihi vahel on valgustundlikust orgaanilisest materjalist (tsüaniin või seda sisaldavad segud) andmekiht. Põhimikku on pressitud pidev spiraalvagu, mille järgi kirjutav seade hiljem kirjutuslaserit positsioneerib (kirjutamiseks kasutatakse kõrge intensiiivsusega laserkiirt). Kirjutamisel tekitatakse vagudevahelisele alale “lohke”. Need ei ole tegelikult lohud, vaid materjali kerge sulatamisega mittepeegeldavaks muudetud piirkonnad, mida CD- seadme laser peab lohkudeks.
CD-RW andmekihi pind koosneb erilistest keemilistest komponentidest, mis võivad oma olekut korduvalt muuta ja säilitada, sõltuvalt temperatuurist. Materjali kuumutamisel ühe temperatuuriga ja seejärel jahutades, aine kristalliseerub ning teise temperatuuriga kuumutades, võtab aine mittekristalliseerunud oleku. Kui aine on kristalliseerunud , peegeldab ta rohkem valgust kui mittekristalliseerunult, seega saab kristalliseerunud pinda kasutada kui põhipinda "land" ja mittekristalliseerunud kohta lohuna "pit". Seega peab CD-RW seade kasutama korduvkirjutamisel kahte erinevat laserikiire võimsust.
27.Võrdlusskeem.
Võrdluskeem ehk komparaator , näitab operantide suuruse suhte. Lihtsalt võrdleb kahte arvu, kumb on suurem, või on hoopis võrdsed arv A on a1a0, arv B on b1b0, kui A ,kui A > B, siis G=1
,kui L=G=0, siis A=B
28.Analoog ja digital info. Helikaart.
Iga helikaardi aluseks on digitaalanaloogmuundur (DAC- Digital to Analog Converter), mis arvuti poolt digitaalsel kujul saadetava info kindla algoritmi järgi madalsagedusvõnkumisteks (helisagedusteks) muudab. Just temast sõltub otseselt taasesitatava heli kvaliteet. Helikaardi andmetes alati leiduv bittide arv (bit rate, bit depth) näitab tegelikult DACi poolt kasutatava "sõna" pikkust. Mida rohkem bitte, seda loomulikuma esituse saame.
Loomulik heli -(ja ka video-) signaal on analoogsignaal, mis tuleb kõigepealt viia digitaalkujule (digiteerida). Selleks kasutatakse analoogmuutuja muutumispiirkonna jagamist lõplikuks arvuks vahemikeks, millest igaühele omistatakse kindel numbriline väärtus
29. Magnetmälu seadmed.
Magnetiline info salvestus põhineb magnet materjali magnetiseerimises ünes või teises suunas. Selleks kasutatakse lugemis/ kirjutamis pead, mis on magnetmaterjalist ja mille peal on mähis. Juhtides mähisesse voolu ühes või teises suunas tekib ka vastava suunaline magnetväli. Magnet jõujooned kaarduvad materjalist välja sinna tehtud pilu kohal mis aga omakorda on salvestus materjali lähedal. Lugumisel aga indutseerib magnetvälja muutus mähises impulsse. Vool indutseeritakse selles kohas, kus toimub üleminek magneetimise ühelt suunalt teisele ja voolu suund sõltub sellest milises suunas on magnetvälja üleminek
30. Klaviatuur .
Klaviatuuri kõikide klahvide all on lülitid . Lülitid võivad olla kontaktidega või kontaktivabad. Kontaktide puhul on oluline vältida mustuse sattumist kontaktide vahele. Väga laialt on levinud klaviatuurid kus kasitatakse metaliseerirud plastmassist kilet mis täidab ühtlasi ka vedru ülesannnet. Klaviatuur moodustab maatriksi kus read on ühendatud väljund pordi külge. See tähendab, et klaviatuuri kontroller saadab sinna teatud skaneerimise koode. Veerud on ühendatud läbi kaitsva takisti toite nivooga (väärtus 1) ja samuti saab lugeda veergude väärtusi läbe sisend pordi klaviatuuri kontrollerisse. Kõigis horisotaalide ja vertikaalide ristumiskohtades on lülitid (klahvid). Iga lüliti küljes on klahv vastava numbri või tähega . Scan koodi saamiseks saadetakse vertikaal liinidel kood kus on väärtus 0 ainult esimesel ülemisel vertikaalil. Kõikidel teistel horisotaalidel on väärtuseks 1-d. Kui nüüd on mõni ülemise horisotaali klahv alla vajutatud, siis on ka vastaval vertikaalil väärtus 0. Kõigil neil vertikaalidel kus klahv ei ole alla vajutatud on väärtus üks. Kui alla on vajutatud klahv mõnel teisel horisontaalil, kus on väljund pordi kaudu väärtus üks, siis ei mõjuta nad vertikaali väärtust. Järgmiseks saadetakse horisontaalidele kood kus on järgmisel liinil null ja kõik ülejäänud ühed. Sellega kontrollitakse kas järgmisel horisontaalil on mõni klahv vajutatud. Sellisel moel kontrollitakse järjest kõiki horisomtaale. Kui on jõutud viimasele, siis algab protsess otsast peale. Teades horisontaalile väljastatud koodi ja vertikaalidelt loetud koodi saab kindlaks teha milline klahv on alla vajutatud. See ongi scan kood. Kui korraga on mõnel horisontaalil alla vajutatud rohkem kui üks klahv on ka vertikaalidel rohkem kui ühes järgus null. Valitakse välja neist üks ja vastav kood saadetakse protsessorisse. Kui see oli vale klahv siis selle parandamine on juba klaviatuuri kasutaja asi.
31.Mälu organiseerimine:Koostamine mitmest moodulist ja vaheldamine(Interleaving)
32.Erineva pöördus viisiga mälud : FILO, FIFO, assotsiatiivmälu, kahe pordiga mälu.
Pinumälu - LIFO e. “last in, first out”. registrisse viimasena kantud andmed saab esimesena välja Realiseeritud nihkeregistrite põhimõttel
Puhvermälu - FIFO e. “first in, first out”. registrisse esimesena kantud andmed saab esimesena välja.
Assotsiatiivmälu - “Content-Adressable Memory” – CAM, võimaldab ( üli )kiire otsimise. Erinevalt RAM'ist, kus antakse mälu aadress ja saadakse sisu; Siis assotsiatiivmälu puhul antakse sõne, CAM otsib oma kogu mälust, kas otsitavat sõne seal leidub. Kui leidub, tagastatakse loetelu , kust sõne leiti.
Kahe pordiga mälu – lugemine ja kirjutamine samaaegselt, ntx videomälu
33.Siirete( hargnemiste ) ennustamine. (Branch Prediction) Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust.
Ennustamisel saadakse tõenäosus, et järgmine käsk tuleb siirdekäsk .. reaalsuses vastab ennustusele sündmus 'järgmine käsk' (PC+1). Neli varianti:
siiret eeldati & see tuli --> T
siiret eeldati & seda ei tulnud --> F
siiret ei eeldatud & see tuli --> F
siiret ei eeldatud & seda ei tulnud --> T
34.Andmeedastus juhtimise süsteemid katkestustega ja ilma, prioriteedid .
Passiivne andmevahetus – I/O seadmete prioriteetide probleem lahendatakse korrapäraselt mux-'de kaudu. Seadme käest loetakse olekusõna ning järjestatakse andmevahetuseks ... polling.
Staatiline vs dünaamiline prioriteetide jaotamine
Katkestustega süsteem – katkestus = pöördumine alamprogrammi poole
CPU lõpetab poolelioleva käsu, PC ( process count) & PSW (process status word) pinumällu. PC-sse AP I käsk.
Polling + Interrupt – programne katkestuste lahendamine
Daisy chain – prioriteedid paika pandud riistvaraliselt (jäigalt) füüsilise asetusega
Interrupt controller – olekuregistris oleva juhtsõnaga saab prioriteete juhtida
Andmevahetus otsepöördusrezhiimis – Direct Memory Access
request data transfer (peripeheral) --> request DMA cycle (DMA controller) --> grant DMA cycle (CPU) --> grant data transfer (DMA controller) ---> transfer data (peripeheral)
DMA tsükli ajal on CPU olekus HALT.
Cycle stealing – DMA controller & CPU teevad siinitsüklid vaheldumisi .
35. Katkestused arvutis (Interrupt).
Arvutid kasutavad katkestusi (interrupts) mitmesugusteks ülesanneteks. Näiteks kui te vajutate mingile klahvile, saadab klaviatuuriprotsessor põhiprotsessorile ühe katkestuse . Katkestus on signaal, mis sunnib põhiprotsessorit oma tööd hetkeks katkestama ja täitma mingit muud ülesannet. Selleks salvestab protsessor oma hetkelise töö jätkamiseks vajalikud andmed ja asub seejärel sellele katkestusele vastavat ülesannet täitma. Mälu alguses, esimeses 1024 baidis asub tabel, mis sisaldab pikki viitasid iga katkestuse puhul täidetavale funktsioonile. Iga sissekanne sellesse tabelisse sisaldab 4 baiti (pika viida suurus). Seega sisaldab tabel täpselt 256 sissekannet. Kui te nüüd vajutasite näiteks mingile klahvile, siis katkestab protsessor oma hetkelise töö ja täidab sellele katkestusele (katkestus number 9) vastava ülesande. Selleks hangib ta katkestuste tabelist vastava (üheksanda) sissekande ja jätkab tööd sellelt aadressilt. Nimetatud aadressil asub tavaliselt operatsioonisüsteemi või BIOSi funktsioon, mis uurib järele, millisele klahvile vajutati ja väljastab vastava sümboli ekraanile. Peale selle funktsiooni täitmist jätkab protsessor oma endist tööd.
Katkestused on jaotatud järgmistesse gruppidesse:
Katkestused: 0 - 15 - Need katkestused kutsutakse välja arvuti poolt. Sellesse gruppi kuuluvad klaviatuuri ja muude seadmete jaoks vajalikud katkestused, ning mitmed süsteemi enda jaoks vajalikud katkestused. Süsteem omab iga sellise katkestuse jaoks sobiva BIOSi funktsiooni, mis on kõik salvestatud arvuti ROM -is. Operatsioonisüsteem (DOS) asendab sageli osa neist funktsioonidest oma funktsioonidega arvuti töö kontrollimiseks. Ka programm võib osa neist funktsioonidest asendada enda poolt loodutega .
Katkestused: 16 - 31 - Neid katkestusi kasutavad nii operatsioonisüsteem kui ka programm mitmesuguste seadmete (näiteks ekraani) kasutamiseks. Igale sellisele katkestusele vastab üks BIOSi funktsioon.
Katketused: 32 - 63 - Neid katkestusi kasutab operatsioonisüsteem. Programmid võivad nende katkestuste kaudu kasutada operatsioonisüsteemi funktsioone, näiteks failide avamiseks ja lugemiseks.
Katketused: 64 - 95 - Neid katkestusi kasutavad operatsioonisüsteem ja mitmed ohjurprogrammid oma ülesannete täitmiseks. Igale katkestusele vastab kas üks BIOSi või mingi ohjurprogrammi funktsioon.
Katkestused: 96 - 102 - Need katketused on reserveeritud programmide jaoks. Kuidas programmid neid kasutavad, ei ole kindlaks määratud.
Katkestus: 103 - 111 Seda katkestust kasutab laiendatud mälu ohjurprogramm.
Katketused: 112 - 119 - Neid katketusi kasutavad ohjurprogrammid
Katkestused: 128 - 240 - Neid katkestusi kasutab teie arvuti ROM -is salvestatud programmeerimiskeel BASIC , kui teie arvuti ROM üldse sisaldab keelt BASIC.
Katkestused: 241 - 255 - Neid katkestusi esialgu ei kasutata. Võibolla omistatakse neile mingi tähendus tulevikus.
36.Mälude klassifikatsioon .
37.RISC ja CISC protsessorid, mikroprogramm .
RISC – Reduced Instruction Set Computer
Vähe käske. Kiire. Interpreteeriv mikroprogramm puudub, käsk läheb kohe täitmisele. kiirem käsutäitmine (paralleelselt). fix käsuformaat – käsu lihtsam dekodeerimine. mälu poole ainult LOAD & STORE käsud (ühes käsus 3 registeraadressi). võimas registermälu. efektiivne andmevahetus alamprogrammidega. efektiivne siirdekäskude ja alamprogrammide juhtimine. lihtsad käsud
CISC – Complex Instruction Set Computer
Palju käske. Aeglane. Interpretaatori rolli täidab kristalli pinnal realiseeritud mikroprogramm.
~ 1 CISC-käsk = 5 RISC käsku
Tavaliselt on reaalsetes protsessorites RISC & CISC ideoloogia paralleelselt.
38. Protsessori üldstruktuur( Käsuloendur , käsuregister, käsudekooder, juhtautomaat, operatsiooniautomaat)
Protsessor teostab mitmesuguseid operatsioone mälus paiknevate käskude järgi. Protsessori koosseisu kuulub ALU, juhtautomaat-mikroprogrammautomaat, mitu registrit ning vahemälu. Käsuloenduri ülesandeks on järjestikuste käskude lugemine PC aadressi järgi. Käsuloendur saab järgneva käsu aadressi ???-st (juhtautomaadist arvatavasti ... või siis programmistilt). Saadab Read signaali ja mälu aadressi Mäluaadressi Registrisse, kus selle järgi leitakse mälust vastav pesa ja kirjutatakse selle sisu Mälu Puhverregistrisse, sealt omakorda käsukood ning operand(id) käsuregisreisse. Mälust saadud käsk säilitatakse käsuregistris kuni käsudekooder selle identifitseerib. Käsudekoodrist liigub vastavast väljundist signaal juhtautomaati. Juhtautomaat saadab juhtsignaalid operatsiooniautomaati. Operatsiooniautomaat loeb nõutud andmed oma suurde registermälusse ning saadab andmed ALU-sse, mis juhtautomaadi käskude järgi teeb vastavad tehted . Lippude register saadab samuti operande ALU-sse.
Siirdekäsk – käsk, mis nihutab käsuleonduri aadressile, mis ei oleks olnud loenduri loomulik järgmine aadress.
Käsuleondur - Loendur, mis väärtustatakse teatud algtingimustega ja mida juhib programmist oma siirdekäskudega. Ülejäänud CPU töötab automaatselt.
Juhtautomaat: käsukood --> mikrokäsu aasressi register ---> mikroprogrammi mälu --> mikroprogrammi täitmine --> järgmise mikrokäsu aadress mikrokäsu aadressi registrisse / protsessori teiste osade juhtimine.
Sisendid, väljundid, olekud, üleminekud
Mealy automaat : väljundfunktsioon sõltub nii olekutest kui sisenditest
Moore'i automaat: väljundf.-n sõltub ainult olekust. algolek = lõppolek
operaatorsõlm – milles sooritatakse mingi tegevus
tingimuslik sõlm – hargnemine
Jäiga loogikaga juhtautomaat – milles algoritmi säilitatakse püsimälus
39.Aritmeetika . Loogika seade (ALU)
Aritmeetika-Loogikaseadme ülesandeks on mitmekohaliste kahendarvudega erinevate aritmeetiliste ja loogiliste tehete tegemine. Tehe , mida teha, määratakse juhtsisenditega, operandid andmesisenditega. Iga järgu jaoks arvutatakse väljundi väärtus iseseisvalt.
Sõltumata arvuti ja protsessori ehitusest on arvutis alati üks skeemiosa, kus teostatakse otsesed arvutustehted ja muu infotöötlus - nimelt aritmeetika-loogikaseade ehk ALU (Arithmetical and Logical Unit). Eri protsessoritel on üldiselt erinev tehete hulk ja valik, kuid tavaliselt hõlmab see aritmeetilisi (minimaalselt liitmine ja lahutamine) ning loogilisi tehteid (JA, VÕI, EITUS ) ja nihutusoperatsioone (kahendarvu bitid nihutatakse oma senise positsiooni suhtes kas vasakule või paremale).
40. Printer ja värvitrükk.
Printer - Perifeeriaseade arvutist tulevate andmete trükkimiseks mingile maisele kandjale.
maatriksprinter  (Dot matrix printer)
(Nõelprinter, mille prindipea sisaldab üht või kaht rida nõelu, millest moodustatakse tähekujundeid ja siis surutakse läbi tindiga immutatud lindi vastu paberit. Prindipea prindib rea algusest lõpuni, seejärel järgmise rea jne. Mida rohkem on nõelu, seda suurem on printeri eraldusvõime. Näit. 9 nõelaga saab mustandikvaliteedi ja 24 nõelaga kirjutusmasinakvaliteedi. Printimiskiirused ulatuvad 200 kuni 400 tähemärgini sekundis, mis vastab 90 kuni 180 reale minutis ). Kõgi löökprinterite juures tekitatakse kujund paberile löögiga läbi värvilindi (tindiga immutatud kangas ). Erinevus on selles kuidas ja millega teostatakse löök. Kõige levinum om maatriksprinter kus vastu värvilinti mille taga on paber lüüakse trüki peas olevate nõeltega. Peas võib nõelu olla parematel printeritel kuni 24. Kõiki nõelu saab juhtida solenoididega. Kui printeri juhtseade tekitab solenoidis voolu impulsi lööb vastav nõel vastu värvilinti mis tekitab omakorda emda taga olevale paberilepunkti. Selline odav aga lärmakas printer võimaldab trükkida ka lihtsamat punktidest koosnevat graafikat. Varem enimlevinud prontereid kasutatakse veel vaid seal kus on vaja saada prinditust ka kopeerpaberi koopia (näiteks maksekorraldused pankades).
laserprinter (Laser Printer)
Laserprinter töö põhineb seleen trumlil. Seleen on pooljuht materjal mis valguse toimel muutub juhiks. Trummel laetakse kõrgepingega (1). Edasi mõjutatakse trumli pinda valgusega (2). Valguse allikaks on laserprinteris laser ja koopiamasinas originaali peegeldus. Need kohad mis saavad rohkemvalgust muutuvad rohkem juhiks ja neilt kaob ka laeng. Nüüd pöörleb trummel edasi ja läheneb toonrile (3). Need kohad mis on rohkem laetud tõmbavad rohkem toonerit külge ja need mis said rohkem valgust ja on vähem laetud vähem. Seega moodustub toonerist trumlile kujund. Koopiamasinal on ta vastavalt peggeldusele aga pronteris koosneb punktidest. Seejärel surutakse trummel vastu puhast paberit (4). Edasi kuumutatakse tooner paberile (5) ja trummel puhastatakse toonerist (6). Seega laser on printeris ainult valguse allikas.
jugaprinter (Inkjet Printer)
tindiprits -printer. Idee meenutab natuke maariksprinerit ainult siin ei lööda trüki peas olevate nõeltega värvilinti vaid peas on pihustid millest pritsitakse paberile värvaine täppe. Pihusteid sisaldav trükipea liigub horisintaalselt paberi läheduses. Vertukaalne liikumine saadakse paberi kerimisega. Neist värvaine täppidest moodustatakse kujund. Suhteliselt lihtne on saada värvilist trükki .
Pihustamiseks on kaks võimalust:

• Piesokristalli pihusti mõjutatakse vooluga mille tulemusena ta muudab oma kuju ja paiskab tindi täpi pihustist väja.
  
• Trükipeas on takisti mis voolu impulsi toimel kiiresti kuumeneb ja paiskab paisunud tindi tilga pihustist paberile.
  

Viimasel meetodil on see hea omadus, et kuumenenud tint kuivab kiiremini.
värviprinterid
Priterites ei ole kasutatav RGB süsteem mis monitoride puhul võimaldas värve liita. Põhjuseks on see, et paber ei ole aktiivne valgusallikas nagu kuvari elektronkiire toru ja taust on valge mitte must. Valge värv teatavast peegeldav kõiki värvusi. Kasutatkse kolme värvi:•CYAN mis peegeldab kõiki värvusi peale punase.•MAGENTA mis peegeldab kõiki värvusi peale rohelise.• YELLOW mis peegeldab kõiki värvusi peale sinise.Kõigi nende kolme värvi summa peaks andma musta, kuid must ei ole eriti kvaliteetne. Arvestades, et silm on musta kvaliteedi suhtes vägatundlik on lisatud eraldi ka msut värv – blacK . Kokku saadaksegi värvisüsteem CMYK mida pronterites kasutatakse.
Õisprinter: ümmargune printpea, mille küljes ASCII märgid, pea pööratakse õigesse asendisse ning antakse impulss vastavale märgile, mis lööb läbi trükilindi jälje paberile.
Pallprinter: sfääriline printpea, mis pööratakse ümber rotating telje ja tilting telje vastava märgiga kohani ja lüüakse siis läbi trükilindi paberile.
Tindiprits: tindianumast pumbatakse tint peenesse torusse, kust lennutatakse see tilkade kaupa välja. Lennutajaks on piesokristall, mis elektriimpulsile reageerib deformatsiooniga. Väljalennanud tindtilk juhtakse horisontaalsete ning vertikaalsete laetud plaatidega õige kohani paberil .
41. Koodimuundur .
On loogikaskeem, mis teisendab sisendkoodi mingisse teise loogikasse. Näiteks positiivsest loogikast negatiivsesse loogikasse inversiooni läbi. Binary-Decimal.
Igale sisendjärgule vastab loogikaskeem, mis toimetab teisenduse .
42.Veakindlad koodid.