Arvutid I eksamiküsimuste vastused Eero Ringmäe mai 2002 õj = Teet Evartson I Digitaalloogika 1._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 ......
MIKROSKEEMIDE VALMISTAMISE TEHNOLOOGIAD. * DTL (Drod Transistor Logic) - 3 osa: 1). kombinaator, mis realiseerib loogikafunktsiooni. 2). Taastaja, mis taastab õiged nivood. 3) puhver väljundi hargnemisteguri tõstmiseks. 1) on dioodidest, 2) ja 3) on transistorid. Dioodidel on takistus,seetõttu tekib väljundisse igal juhul mingi pinge (U=IR), seetõttu teda ei tarvitata. Liiga vana versioon lihtsalt. * TTL (Transistor Transistor Logic)- sama, mis DTL, aga 1). osa on samuti transistoritega. (Bipolaarne tehnoloogia). Suur edusamm- dioodide asemel transistorid. Tarbib vähem voolu ja kiirem. * STTL (Schollky TTL e. Low TTL)- kasutatakse Soti dioodi. Pannakse transistori ette diood, et transistor ei küllastuks, kuna küllastunud transistori sulgemine võtab kauem aega. Järelikult on TTL- st kiirem. * ECL- (Emitter Coupled Logic)- bipolaartransistoridel põhinev, kiiretoimeline. Väga kiire. * MOS (Metal Oxyde Silicon)- unipolaarne tehnoloogia...
11 loendurid (Counter)................................................................................................................... 13 Protsessor .......................................................................................................................................14 Protsessori üldstruktuur............................................................................................................. 14 käsuloendur (PC - Program Counter, IP - Instruction Pointer)............................................. 16 käsuregister (IR - Instruction Register)................................................................................. 17 käsudekooder (Instruction Decoder)......................................................................................18 juhtautomaat (CU - Control Unit)..........................................................................................18...
See mälu koosneb teatud arvust registritest, millest igaüks on teatud suuruse ja funktsiooniga. Tavaliselt on kõik registrid ühesuurused. Iga register saab sisaldada üht numbrit, kuni teatud maksimumini, mis on määratud registrite suurusega. Registritest saab lugeda ja kirjutada väga suurel kiirusel, sest need asuvad CPU sees. o käsuloendur (PC - Program Counter, IP - Instruction Pointer) Kõige tähtsam register, mis osutab järgmisele instruktsioonile, mis on vaja kinni püüda ja täide viia. Tegelikult ei loe see register midagi, nimi on natuke rappaviiv. o käsuregister (IR - Instruction Register) Ka üks tähtis register, mis sisaldab (omab) instruktsiooni, mida antud hetkel täide viiakse. o käsudekooder (Instruction Decoder)...
Kõige lihtsamalt suudab aritmeetikaseade liita, teostada logikatehteid ja nihutada, kõik ülejäänu on tegelikult teostatav nende tegevuste kombinatsioonidena. Registrites hoitakse andmeid (registrid on tegelikult seega protsessori sees olevad mälukohad), milliseid on mälust loetud, mida soovitakse aritmeetikaseadme abil töödelda ning mällu jälle tagasi kirjutada. Teatud registrid on erilise ülesandega: käsuloendur (peab meeles järgmise käsu asukohta), olekuregister (lipud) peab meeles viimase tehte tulemi iseärasusi (registri ületäitumine, negatiivne tulemus, tulemuseks null jne), pinuviit (stack pointer). Osa registreid on ajutised registrid, neid kasutab ALU aritmeetika ja loogikatehete teostamisel vajalike vahetulemuste hoidmiseks. Kogu protsessori tegevuse ja erinevate protsessori osade omavaheliseks sünkroniseerimiseks...
PILET.............................................................................................................................................4 1. Trigerid.......................................................................................................................................4 2. Konveier protsessoris ja mälus...................................................................................................5 3. Suvapöördusmälud.....................................................................................................................5 2. PILET.............................................................................................................................................6 1. Loendurid...
Protsessi olek *Täitmise käigus satub protsess järgmistesse olekutesse: -Uus- protsess luuakse -Töös- selle protsessi käske täidetakse -Ootel- Protsess ootab mingi sündmuse toimumist -Valmis- protsess ootab, et tema käske täitma hakataks -Lõpetatud- protsessis olev programm on täidetud (edukalt või edutult) Protsessi juhtplokk *Iga protsessiga on seotud protsessi juht polkk (PCB) · Protsessi juhtplokk koosneb: · Protsessi number · Protsessi olek · Käsuloendur · Protsessori registrite seis · Protsessoriaja planeerimise info. · Mäluhaldus info · Arvepidamis info · I/O staatus · Omanikuinfo Katkestus *Katkestus iterrupt, interruption- Mingi protsessi, näiteks programmi, täitmise peatamine selle protsessi suhtes välise sündmuse toimel, nii et protsess saaks jätkuda. Katkestuse täitmine *CPU lõpetab pooleli oleva käsu. *PC ja PSW salvestatakse STACK-1...
Võrreldes sekundaarsalvestitega on primaarsalvestite kasutamine kiirem. Primaarsalvesteis on kolme tüüpi: protsessori registrid, vahemälu ja põhimälu. (Vikipeedia) 1.1.1 Protsessori registrid Register on mälupiirkond keskprotsessoris, kuhu viiakse kõik andmed enne töötlemist. Registris võib olla ka üksnes mälupesa aadress, mitte andmed ise. (Vikipedia) Erinevatel registritel on ka erinevad ülesanded: käsuloendur tegeleb järgmise käsu asukoha meelespidamisega, olekuregister peab meeles viimase tehete tulemi iseärasusi, ajutisi registreid kasutatakse loogikatehete teostamisel ja vajalike vahetulemuste hoidmiseks. (heiki.tpt.edu.ee) 1.1.2 Vahemälu Vahemälu on vajalik sageli kasutatavate andmete ajutiseks säilitamiseks. Vahemälu suurus jääb 3 MB ja 12 MB vahele. Andmete lugemine vahemälust toimub palju kiiremini kui nende alalisest asukohast...
Akumulaator (register) on seejuures protsessori üldkasutatav register, mida kasutatakse enamike operatsioonide puhul vahepealse registrina. Muidugi eeldab see seda, et on vaja lisakäske akumulaatori ja B täitmiseks. Akumulaatori kõrval väga oluliseks registriks on käsuloendur (program counter), mille sisule liidetakse iga käsuvõtu järel +1 ja mis sisaldab täidetava või järgmise käsu aadressi. Erivajadusel (siirdekäskude puhul) saadetakse sellesse registrisse tavapärasest erinev siirdekoha aadress. Mikroprotsessor Tüüpilise mikroprotsessori struktuuriskeem (vaata järgmist joonist) sisaldab lisaks taktgeneraatorile juhtseadet (CU- Control Unit), aritmeetika- loogika seadet (ALU-Arithmetical and Logical Unit) ja hulga...
VALMIS TÖÖS OOTEL Joonis 1 Protsessi olekud PCB Protsessi juhtblokk Protsessi juhtplokk (Process Control Block) hoiab endas andmeid protsessi kohta, see peab olema igal prtosessil. Tavaliselt on juhtblokki kirjutatud järgnev info: Protsessi number Protsessi olek käsuloendur mäluhaldusinfo arvepidamis info 3 I/O staatus Omanikuinfo Ja palju muud Protsessidevaheline andmevahetus Protsessid saavad omavahel suhelda, saates sõnumeid, infot või programmijuppe. Protsess saab kasutada operatsiooni süsteemi käsklusi nagu sendmessage() ja getmessage()....
Trigeril on 2 stabiilset olekut, mis vastavad loogikalülitustele 0 ja 1. Trigeri olek vastab tema väljundsignaali väärtusele mingil ajahetkel. Sõltuvalt sisendsignaalist olek kas säilib või muutub vastupidiseks. Väljundeid on üldjuhul 2 QjaQ. Kasutatakse mäluelementidena registrites, loendurites jne. Informatsiooni salvestusviisi järgi jagunevad kaheks: asünkroonsed infot salvestatakse vahetult sisendisse antud signaalidega sünkroonsed võimalik vaid sünkroimpulsi(clock) olemasolul. Sünkroniseerimine kui trigeriga on ühendatud lubav sisend, mille kõrgel väärtusel(1) loetakse sisse uued sisendid ja toimuvad üleminekud, madalal olekul(0) on triger passiivne ja säilitab oma endise oleku. Sõltuvalt tööpõhimõttest ja ehitusest ja...
11 loendurid (Counter) ..................................................................................................................... 13 Protsessor ................................................................................................................................................ 14 Protsessori üldstruktuur ............................................................................................................... 14 o käsuloendur (PC - Program Counter, IP - Instruction Pointer) ............................................... 16 1 o käsuregister (IR - Instruction Register) ................................................................................... 17 o käsudekooder (Instruction Decoder) ....................................................................................... 18 o juhtautomaat (CU - Control Unit)...
*Uue alamprogrammi väljakutse tähendab seda, et peaprogrammi täitmine jääb teatud kohas poolikukst ning peale alamprogrammi töö lõpetamist peaprogramm jätkub samast kohast. *Alamprogrammide poole pöördumist on ideaalne rakendada pinumälu abil, vastava protsessi kirjeldus näeks lühidalt välja järgmine: (a)Esmalt inkrementeerub käsuloendur (PC = PC+1) ehk nt. (0004 => 0005) ning mälust kantakse käsuloendurisse(IR) järgmine käsk (oletame, et see on CALL käsk, mis viitab mälu asukohal 00FF olevale alamprogrammile). Käsuloendur inkrementeerub veelkord (PC = PC+1) e. (0005 => 0006). (b)Mälu mingis muus piirkonnas asuva pinu pinuviita (SP) dekrementeeritakse: SP = SP -1, et pinu tippu oleks võimalik lisada uus andmeelement. Viimane käsuloenduri väärtus...
Kiud(fibers,handels) Objektid Tegum-kogum protsesse ühiste kvootide ja limiitidega Protsess lõimede ressursside konteiner Lõim koodi täitmine protsessis Kiud kergeim lõim, täielikult juhitav kasutaja keskkonnast Protsesss juhtplokk · Iga protsessiga on seotud protsessi juhtplokk (PCB Process Control Block) · Protsessi juhtplokk koosneb o (protsessi number) o Protsessi olek o Käsuloendur o Protsessi registrite seis o Protsessoriaja planeerimise info o Mäluhaldusinfo o Arvepidamisinfo o I/O status o Omanikuinfo Kontekstivahetus · Selleks, et uuele protsessile ruumi teha, tuleb salvestada tema hetkeseisu info ja sisse lugeda uue oma. Seda protsessi nimetatakse konteksti vahetuseks. · Ühelt protsessilt teisele lülitumisel tuleb salvestada vana protsessi olek ja laadiada uue protsessi salvestatud olek...
Arvutid I eksamiküsimuste vastused Eero Ringmäe mai 2002 õj = Teet Evartson I Digitaalloogika 1._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 ......
Qt = S + -R * Qt-1Trigeril on 2 stabiilset olekut 1 ja 0. Olekuks nimetatakse trigeri väljundi väärtust antud ajakhetkel. Sõltuvalt sisendsignaalist muudab triger oleku vastupidiseks või säilitab endise oleku. Sünkroniseerimine kui trigeriga on ühendatud lubav sisend, mille kõrgel väärtusel loetakse sisse uued sisendid, toimuvad üleminekud, madalal olekul aga on triger passiivne, säilitades oma endise oleku. Vastasel juhul võiksid erinevate elementide ja kombinatsioonide erinevad viited väjundit mõjutada. Esifront vs tagafront. Ühe- vs kahetaktiline triger (MS-triger) master ja slave pool ... kahetaktilisse on kokku ühendatud 2 trigerit, et sünkroniseerimisel nulli haaramist elimineerida... slave lülitub esimesel taktil, master järgneval SR Set-Reset Triger ... seadesisendiga triger T-triger Toggle triger .. sisendisse impulsi andmisel muudab oleku vastupidise...
~ 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...
TRIGERID Mäluelement, mis säilitab 1 biti infot. Kahe stabiilse olekuga loogikalülitus (1 või 0). Olek vastab väljundsignaalile. Sõltuvalt sisendsignaalist säilitab endise oleku või muudab seda hüppeliselt. Tavaliselt 2 väljundit: otsene O ja invertne Õ. Tööpõhimõtte järgi jaotatakse: Seadesisenditega ehk SR-trigerid Loendussisenditega ehk T-trigerid Andmesisenditega ehk D-trigerid Universaalsisenditega ehk JK-trigerid SÜNKROONNE TRIGER (flip-flop) oleku reguleerimine sisendite baasil toimub vaid taktiimpulsi mõjul. ASÜNKROONNE TRIGER (latch) info salvestatakse vahetult sisenditesse antud signaalide põhjal. Sõltuvalt tööpõhimõttest ja ehitusest liigitatakse ühe- või kahe-taktilisteks. Ühetaktiline: puuduseks, et ei võimalda samaaegselt infot vastu võtta ja edastada. Kahetaktiline: master-slave, kokku ühendatud kaks trigerit, et sünkroonimisel nulli haarami...
Konveier protsessoris ja mälus. Konveier kiirendab protsessori tööd, kuna võimaldav mitut käsku täita paralleelselt. Ta ei suurenda üksiku käsu täitmise kiirust. Ilma konveierita protsessori töös täidetakse käske jadamisi. Konveier täidab paralleelselt, kui ühe käsu käsuloendur on saatnud käsu aadressi mälu poole, et saada käsukood, siis ta laeb endasse järgmise käsu ja saadab ka selle teele. Samal ajal toimub juba esimese käsu salvestamine käsuregistrisse ja sellele järgneb käsu dekodeerimine. Virtuaalmälu ( lehekülgedeks jagamine, segmenteerimine). Virtuaalmälu on mäluhaldustehnoloogia, mis kasutab nii arvuti riistvara kui ka tarkvara. Virtuaalmälu eesmärgiks on laiendada aadressiruumi ehk mäluaadresside hulka, mida programmid kasutada saavad...
Tüüpiline üheaadressiline käsk ADD B tähendab näiteks seda, et registri B sisu tuleb liita akumulaatorregistri sisule ja tulem panna sinnasamasse. Akumulaator (register) on seejuures protsessori üldkasutatav register, mida kasutatakse enamike operatsioonide puhul vahetulemuse hoidmiseks. Muidugi eeldab see seda, et on vaja lisakäske akumulaatori ja B täitmiseks. Akumulaatori kõrval väga oluliseks registriks on käsuloendur (program counter), mille sisule liidetakse iga käsu täitmise järel käsu pikkus ja mis sisaldab täidetava või järgmise käsu aadressi. Erivajadusel (siirdekäskude puhul) saadetakse sellesse registrisse tavapärasest erinev siirdekoha aadress. 8 2.1. Mikroprotsessor Tüüpilise mikroprotsessori struktuuriskeem (vaata järgmist joonist) sisaldab lisaks...