TVY 2

TVY 2

210 = 1024 = 1k = 1ki (kilo informaticky) 211 = 210+1 = 2*210 = 2k 212 = 210+2 = 22*^210 = 4k

220 = 210*210 = 1k*1k = 1M = 1Mi 235 = 230+5 = 25*230 = 32G

-> zopakovat min. rok, umocňování dvojky

John Von Neuman a Harvardská struktura PC


von neuman

adresace paměti

  • neuman - jeden paměťový prostor pro data a instrukce

alokace paměti

  • určujeme kde budou proměnné uloženy
  • deklarace a definice

harvard

  • zvlášť paměť pro data a zvlášť pro instrukce
  • rychlejší, málo paměti

minimalizace výrazů - úprava výrazů, vénovy diagramy, kanafovy mapy

stack - část operační paměti do které se ukládají zejména návratové adresy při odskoku do podprogramu (pro pokračování v programu), registry, proměnné funkcí atp.
- paměť typu LIFO - SAM - sekvenční paměť

Zákony booleovy algebry (pro minimalizaci): a*1 = a a+1 = 1 a*0 = 0 a+0 = a a+a = a a+a = a a*a = a ....

De Morganovy zákony a+b (neg) = a(neg)*b(neg)

-> zopakovat -> sekvenční a kombinační obvody (++ příklady) -> tří stavový obvod

třístavový obvod

sběrnice (bus) - je skupina signálových vodičů, kterou lze rozdělit na skupiny řídicích, adresových a datových vodičů v případě paralelní sběrnice nebo sdílení dat a řízení na společném vodiči (nebo vodičích) u sériových sběrnic. Sběrnice má za účel zajistit přenos dat a řídicích povelů mezi dvěma a více elektronickými zařízeními. Přenos dat na sběrnici se řídí stanoveným protokolem.
impedance - odpor který klade prostředí proudu -> Z (střídavé proudy), R (pro stejnosměrné)
budič sběrnice - přesun dat dovnitř/ven, odpojení vedlejších sběrnic

30.9. -> písem. opakování ^

(švp -> aby vlk se nažral a koza byla celá)

PROCESORY

ACC - akumulátor -> shifty (posunutí)
ALU - aritmetickologická jednotka
TEMP - temponary
SWR - výsledek z ALU
Parita - kontrola sudá/lichá
Carry - přenos řádu
GPR - mezivýsledky
Segment registrs - určují segment - části paměti
Stack pointer - ukazuje na určitou adresu v paměti (LIFO, FIFO) | registr v mikroprocesoru který ukazuje na adresu stacku kde je návratová adresa z podprogramu
Instrakční pointer - prochází jednotlivé segmenty | registr v mikroprocesoru který ukazuje na adresu následující instrukce

rozdíl mezi PC a IP -> (obsahují) PC - celá adresa, IP - offsetová adresa

Nibble - čtveřice bitů

8bit registr -> <-128;127>

7-20
  ^^
+20  00010100
-20  11101011
            1
    ---------
     11101100


     00000111
     11101100
     --------
     11110011 ~ -13
     --------
     00001100
            1
     --------
     00001101 = 13

Program COUNTER

zjednodušení:

  • assembler
  • instruction pointer
  • zjednodušení na 1 Byte

Stack

MOV - přesun ADD - sčítání ANL - součin JMP - nepodmínění skok (adresa) CALL - (adresa) RET - návrat s podprogramu

krok prováděná instrukce Program COUNTER (IP) Stack Pointer Stack
0 - 100 500 17
1 100 MOV 101 \/ \/
2 101 MOV 102 \/ \/
3 102 ADD 103 \/ \/
4 103 CALL 200 104 4FF A58
5 ----"---- 104 4FF 104
6 ----"---- 200 --"-- --"--
7 200 ADD 201 - -
8 201 RET 202 4FF 104
9 201 RET 104 - -
10 201 RET 104 500 17
11 104 CALL 300 105 4FF 104
12 104 105 4FF 105
13 104 300 4FF 105
14 300 CALL 202 301 4FE 105
15 300 301 4FE 301
16 300 202 -"- -"-

Blokové schéma počítače a POST (power on self test)

studený start - testují se všechny součástky jestli se něco nezměnilo a zda vše funguje správně
teplý start - řada testů se vynechává -> předpokládá se, že neproblěhla důležitá změna

chybová hláška

0FFFFH : 0000H (0 - prázdná množina)
--\/--   --\/--
  CS       IP

POST

  • ověřuje schopnost celého systému a je potřeba aby test probíhal v určitém pořadí
  • než se provede post -> zkontroluje se co vyvolalo restart (rozhodnutí pro studený/teplý start)

I.

  1. test registrů a instrukcí procesoru
  2. test systémového řadiče
  3. řadič paměti (umí vypočítávat adresy a zkontrolovat co je v OS obsazeno a co ne)
  4. inicializace řadiče přerušení
  5. inicializace časovače
  6. kontrola biosu, přizpůsobení požadavků
  7. kontrola OP do 64kB (k ukládání mezivýsledků testu)

    (chyby se projevují pípáním)

II.

  1. proces postu se předá grafické kartě (obrazovka se začne rozsvěcovat)
  2. zkontroluje svoji paměť a poté předá zpátky
  3. testuje se OP do 1MB (hledání fatální chyby -> nemožnost pokračování)
  4. testování OP nad 1MB (zde může již nastat chyba, testování do chyby -> konec paměti)
  5. test DMA (direct memory access) - přístup do paměti bez procesu
  6. přechod do protective módu a zpět
  7. testy jednotlivých zařízení (klávesnice, disků, portů, koprocesorů...)
  8. test schopnosti zavedení zavaděče systému

III.

  1. vyvolání přerušení 19Hexa (obrátí se na master boot record aby zjistil určitou adresu a pak se mohl zavést os) a vlastní zavedení OS (zavaděč zavede zavaděč aby zavedl OS)

Nastavení desky -> jumpery, switche, plug & play (při konfliktu, může stačit prohodit karty)

(nač používat okna když existují dveře) (mez stínu vrženého je obrazem meze stínu vlastního)

MainBoard

timer - pracuje nezvávisle na činnosti procesoru
(N)MI - (non)mask interAKT (přerušení činnosti mikroprocesoru) -> NMI - se musí vždy provést (kritické přerušení)
INT control (řadič přerušení)

  • periferie pošle požadavek na přerušení -> rozhoduje o přerušení (zda požadavek pošle cpu nebo ne -> dle priorit)
  • uloží data do stacku
  • procesor dokončí rozpracovanou instrukci, zjistí si od INT controleru číslo přerušení (zjistí adresu instrukce programu přerušení -> tyto adresy jsou v tabulce vektoru přerušení)

    DMA (direct memory access)

  • hw procesor (řadič sběrnice) umožňující přenosu blokových zařízení bez účasti procesoru
  • přenos dat mezi periferií a pamětí
  • programujeme kanál - s kterého zařízení na které zařízení se bude přenášet, počet bajtů které se bude převádět, oznámení pomalejší periferie že je připravena k přenostu
  • po přenosu 1 Bytu se sníží počet o jedničku
  • odpojení, vrátí činnost procesoru

PnP

  • způsob konfigurace desek pomocí SW

Power management

  • záležitost OS, musí ho podporovat HW PC
  • řízení odběru proudu jednotlivých součástí PC (nejdůležitější u notebooků) -> snižování frekvence, napětí

konec kapitoly ^

Struktura procesorů a počítačů

Pojmy:

  • proces - aplikovaný program na procesoru
    • stádia:
      • nespuštěn (rezidentní programy -> čekající na popud pro spuštění např.: viry, programy obsluhující myš...)
      • probíhající
      • pozastaven
      • dokončen (ohlásí OS skončil jsem (dobře/špatně/pros­tě -> dle toho co vrátí (return)))

SUBPROCESOR

  • skládá se s částí které pracují relativně samostatně
  • MU - část procesoru která se stará o organizaci OP
  • řadí se sériově nebo paralelně
  • názvy:
    • jeden -> skalární procesor
    • paralelně dva - superskalární procesor
    • sériově - pipeline (do 4řech kroků) -> pro více jak 5 kroků superpipeline
    • pipeline - každý subprocesor zpracovává jinou instrukci v jiné fázi

FPU

krok\sub. p. S1 S2 S3 S4
1 A - - -
2 B A - -
3 C B A -
4 D C B A
5 E D C B -> A
6 F E D C -> B

ARRAY

CISC (úplná sada instrukcí -> v assembleru)

  • vyhovující programátorům v assembleru

RISC (omezená sada instrukcí)

  • hw co nejjednodušší
  • v každém taktu musí být ukončena alespoň jedna instrukce
  • práce s pamětí dvě instrukce -> load, store
  • nemají akumulátor
  • větší počet registrů

Zásobníkové procesory

  • operandy umísťují přímo do zásobníku
  • pipelining má jen dva kroky

Procesory vyšších generací

  • vykonávání instrukcí mimo pozadí
  • cache
  • dokončování instrukcí mimo pozadí
  • branch prediction (předvídání větvení)
  • emulace RISC jádra
  • multithreading (hyperthreading -> po vykonání jednotlivých kroků znovu vyhodnotí rozdělení na jednotlivé thready)
  • více jádrové procesory -> lepší je více jader než více procesorů (je i nějaký vzorec s šíleným názvem pro výpočet využitelnosti počtu jader :D)

Multimediální operace

  • technologie MMX, 3DNOW – slouží pro urychlení multimediálních a komunikačních programů. Využívá přirozeného paralelismu v multimediálních a komunikačních algoritmech při zachování kompatibility se stávajícími operačními systémy a aplikacemi. Podstatou je zpracování mnoha kousků informace vykonáním jediné instrukce. To představuje paralelní zpracování, které velmi zvyšuje výkon. Tato technologie v kombinaci se superskalární architekturou poskytuje podstatný nárůst výkonu na platformě PC

Spekulativní výpočty

  • mohu dělat u výpočtů na výstupy, které se mění velmi pomalu. Provádí se ze starších vstupních hodnot a v případě, že se výrazně liší bude proveden nový výpočet, který nahradí ten starý

-> konec kapitoly ^

Vnitřní sběrnice

Local bus

  • je tvořena přímo výstupem z mikroP, umí se přizpůsobit mikroP frekvencí i šířkou přenášených dat. Signály z mikroP musí být elektronicky odděleny a posílány na vybuzení přípojných karet. Je-li sběrnici 33 MHzová, tak je nutno použít přenos do 33 MHz. Výstupní frekvence mikroP se musí dělit třemi. Frekvence musí být vždy podělena tak, aby vyhovovala frekvenci mikroP.

AGP

  • pro připojení grafiky
  • akcelerovaný grafický port

Card bus, Xpress bus

  • navazuje na PCI
  • připojování karet

Hyperplane

  • propojování multiprocesorových systémů

Cross Bar

  • odstraňují zásadní snižování výkonu připojením více zařízení na jednu sběrnici

Zobrazení dat

  • zobrazování znaků
  • ascii kód (7 bitový)
  • unicode (16 bitový)
  • skládání řetězců -> posloupnost znaků
  • čísla záporná zapisujeme ve dvojkovém doplňku

Zápisy reálných čísel

  • všechna čísla zobrazená na reálné ose ( 21/2 )
  • číslo se převede na normovaný tvar ( 1 platná cifra -> 1-9D ) + exponent -> o kolik byla posunutá des. čárka >> 0,035 = 3,5*10−2