ساختمان کامپیوتر

صفحه 1:
عنوان ارائه : ‎ae‏ ۳ ‎las‏ ] در ارائة دهتدكان : حامد حامدى - احسان سلطانى زیر نظر استاد ارجمند : = جناب آقای مهندس انجیدنی 1۳5 Gg 

صفحه 2:
يردازنده : قلب هر سيستم كامييوترى است بطوريكه كامييوترها را اغلب بنام پردازنده آن مى شناسند يردازنده هاى معروف مربوط به شركت Spread 2 a) =) پردازنده ها با شماره هابی مشخص می شوند » اجرای دستور العملها و ۱ Co ar ee : سرعت . ظرفيت حافظه . و جنبه هاى ديكر با هم متفاوتند . يردازنده هاى-- 6.8086 0286:80386.80486.8018قءاز پردازندههایی هستند که قبلا/موره استفاده قرارامی گیرند . اکه با ورود سا ار ينتيوم برو أزادور خارج شدند . 

صفحه 3:
ریز پردازنده ها : -80286.80186.8086 : +316 ™ ۴ بیتی : ۰80486 80386 * وظیفه پردازنده ها : ۱ شمارنده برنامه " روكشاتى دستور : ترجمة و واكشى علوندهاى آنْ حافظهة ۷ ثبات ۰ تغییر وضعیت فلگ های متصل به پردازنده 

صفحه 4:
يردازنده به 2 بخش تقسيم مى شود : تر ب ردان رسام (CU) ‏اس‎ ۴ لا : عملیاتمحاسیاتی منطقیو شیفنوا لنجام م‌دهد . ۴ لأن) : دستورلتو دادم ها را دریافتک رده و آدیس‌را برلی ‎NU‏ را ل بر © كذركاه ذاذه و درس : كثار كاه (ذاخلى ( داخل يرك ردنا ) مجموعه اى اكزسيم ها موازى است كه داده ها را بين بخكش هاى مختلف يردازنده انتقال مى دهد . 

صفحه 5:
or ببس« وجود دارند که مستقیما به واحد کنترل و واحد محاسبه و ‎Fe pene EU Deny eee Sie ye eas‏ دستیابی به حافظه است و دستوراتی که فقط از ثبات ها ‎agin ERIE‏ رز رز ها دای تست و حافظه هاى 816:32 بيتىَ ) 

صفحه 6:
or " ساعت : هر عملى كه يردازنده انجام مى شود بايد توسط يىك ساعت داخلی همگام شود مگر چرخه ساعت یا ماشین نام و برحسب ميليون جرخه در ثانيه است (4(/1112 " كه در اغلب يردازنده ها اصلى ينتيوم در 85 400 ‎Pas‏ 

صفحه 7:
ols 1D) OCs) CV Gare " ۴ سگفت : سگفت کد . داده ۰5 05 اضافی ‎an‏ سره ور بل ره رز ‏® ثبات هاءى عمومى : 876 : اين ثبات در اعمالى كه نياز به ا اا ل اا كيرد . ثبات 406 به 2 بخش سمت جب ( بالايى ) و بافت ‏ال ا 0 

صفحه 8:
Be ۴ یر باه عمولابه ع و ب لير دو مورد لستفاده قرار می‌گیرد و به نبانیایه معرمفلسنلیت تباتدر محاسباتفيز به كار مورود. " 76) : ثبات شمارنده براى كنترل تعداد دفعات حلقه تكرار مورد استفاده قرار می گیرد . 

صفحه 9:
ثبات های ‎Ey‏ eo ee ce Sent il SS ee ie ‏سکمنت داشته باشیم . سگمنت ناحیه ای از حافظه است که‎ ‏اكت‎ ‏شروع مى شود . اندازه سكمنت مى تواند تا »1 64 باشد. هر‎ ‏برنامه اسمبلى مى تواند تا جهار نوع سكمنت داشته باشد كه‎ ‏ار ور‎ . ‏ى اضافى . هر برنامه مى تواند جندين سكمنت داشته باشد‎ 

صفحه 10:
SS, ESS * دستورالعمل های زبان ماشین که باید اجرا شوند ‏ در اين دشم وار ل از ار الك برنامه » در ابتداى اين سكمنت قرار دارد . اكر كد برنامه بزرك باشد ( بيش از |64 ) مى تواند از جند سكمنت كد استفادة ‎ky‏ .= * سگمنت داده ها : * داده ها و ناحیه های کار برنامه ها در این سگمنت قرار می گیرند .اگر برنامه به بیش از یک ناحیه داده نیاز داشته باشد . مى تواند ان ها را تعريف و استفاده كند . 

صفحه 11:
& رم يشت : 325 ٠” ‏تر كسك أر زكر برناعة ]اسك‎ yg ner earners Sor ae ‏طور کلی » هر نوع اطلاعاتی که برای فراخوانی زیر برنامه های‎ . ‏لازم است در این سکمنت قرار می گیرد‎ * سگمنت اضافی : ۳ این سکمنت برای انجام عملیات بر روی ‎bas)‏ مورد استفاده قرار می گیرد و در اين اعمال »برای مدیریت آدرس دهی حافظه به كار مى رود . 

صفحه 12:
و دات داب بت تاش ار رت ر ره جرد ردص رد کال ر 6 بیتی اند . هر ثبات سکمنت ‏ آدرس شروع یک سکمنت را در ‎Ba (SEED) 63 as eng ee‏ ‎Conwy. Songs y |‏ ا ا ا ‎or‏ ۱ مورد استفاده قرار مى كيرد . ثبات 05(] ( ثبات سكمنت داده ها ) آدرس شروع ناحیه داده ها را در خودش نگهداری می کند به طوری که دستور العملهای برنامه برای مراجعه 

صفحه 13:
‎ORL Sells‏ اكفاك دي نكن باك ركرك ‏( ثبات سکمنت يشته ) آدرس شروع سكمتت يشته را نكيدارق ف ار ات ار ار گیرد و برنامه نویس کمتر به آن مراجعه می نماید . ثبات 25 ( ثبات سگمنت اضافی ) آدرس شروع سگمنت اضافی را نگداری ‎SLRS‏ 2 وصعلت اسكمنت ها و نات هاى أن ها را نشان مى دهد 

صفحه 14:
3 ‏های انديس‎ ENS " ثبات هاى انديس حاوى آفيسا داده ها و دستور العملها و در داخل سكمنت :ها مشتند منظور از أفست: فاصله متغير برح با دستور ‎ME‏ از ایندای ست ار اس در عار اتا نمونه ای از آفست یک دستور لعمل نشان داده شده است . تبات هائ اندشس دز بردارش رشته ها آرانه ها و ساي تساختمان داده ها كه حاوى جند عتصر هستئن مكوجب افزايش سرعت مى شوند . ثبات هاى انديس عبارتند از : ‎DI,S!,Sp,BP‏ 

صفحه 15:
‎ase Pointer ) st‏ این ثبات اذ ارفاك ‎Pointer et =‏ رت ای رات ‎ieee‏ . ازرنات كك ‎۱ pr Creal Severe eee oper ere | @rceegres | ‏ا‎ pares Pe ‏طریق‎ ‏* ثبات ( ۳۵۱۳۲۵۲ 5۱861) 5۳ ثبات 500 حاوی آفست بالای پشته ا ا پشته را ایجاد کنند . ‏و روا ما۱0 ۱۱ ‎A cert ce Ree eS Re coe)‏ ۱ دلیل آن را ثبات اندیس منبع گویند . ‎ ‎ 

صفحه 16:
و ) ‎ue! DI sts DI (Destination Index‏ رشته مقصد را در عمليات رشته اى نكتهدارى مى كند و به هميز دليل ثبات انديس مقصد نام دارد . " ثبات هاى وضعيت و كنترلى : " ثبات ( 01111 ‎Lea (asi UK Ko) alm‏ اين ثبات همواره ‎mower | yy‏ ل 1 5 , ۳ برای تعیین آدرس دستور بعدی به کار می روند . 

صفحه 17:
" ثبات فلك ها ( 1130/5 ) ثبات مخصوصى است كه بيت هاى أن وضعيت يردازنده مركزى يا نتيجه عمليات محاسباتى را نشان مى دهد هر بيت ثبات فلك مورد استفاده قرار كيرد و حالت فعلى كامييوتر و نتايج حاصل از يردازش را مشخص مى كند . (Clee). PSY 7 Evangel ows Emap pre my Ul @).V3 4,0 (42 ‏يه‎ ‏سا سح‎ gap Eco patel yee (Gle 

صفحه 18:
۴ بت 2 (ا مخفف ‎101661101١‏ و به معنوجهناستو ليزبيتبرلىكنترإعملل شته لومث[مقايسه يالنتقل[يشته ليىكه بيشاز يككلمهلندبه ار می‌رود .لگر لینب ینب رلبر با يكباشد. عملمقايسه ياشيفناز ‎i=‏ 9 و نه . عملمتایسه یاشیفتاز چیسه رلستلنجام ‎ee‏ مد اله ‎ess ‎7 rove pee ge] a gee wy WI 2118 re © " ‎Lie ell‏ را اس اما ی ار اه ای ال ‏كه تعناد شسیفتداده شسدم زیج ستو لگر صفربساشد سیانر لبراست ار تا ل ۱۳2 ‏نامنك. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 19:
و بت ار 2 4 a oat Auxiliary carry ais. ase sabes ‏محاسبات8 بيتويقم نقلودر‎ a EE et ‏ارب که‎ برلبر eed eS ae lie ‏اسد‎ ‎Li 0-1 ree oc ries 2 ae ‏كا‎ as ‏ل‎ i 7 Povey wae : 

صفحه 20:
all ees " | به معن ]0 لا116!1!! و به معنووقفه | م د كد د ل ‎ee ass oy so uals‏ 10) Guy ‏جا‎ " 0 مخففالا را ۱ ا 0 شدراز بسین‌سرود . ل ا كلد لیسیت؟0 است 

صفحه 21:
تبات های 32 بیتی : * تمام پردازنده های اینتل از 80386 به بعد » ثبات های 32 بیتی دارند . ( شکل 2-6 ) با استفاده از ثبات های 32 بیتی به فضای آدرس زيادى مى توان دست يافت در اين يردازنده ها ثبات هاى سكمنت 16 بيتى اند . اما توجه داشته باشيد كه دو ثبات جديد با نام 5آ ‎aGS,‏ ‏این پردازنده هااضافه شدند . همان طور كه در شكل 6- مى بينيد قسمت بالابی ثبات های عمومی 32 بیتی و نام گذاری نشدند .برای ‎BUF re Reel Cn sere Pearce) np Far ee ip pos a Nv Foon‏ نیمه پایینی قرار دهید سپس آن را به سمت پچ شیفت دهید . با دستورات شیفت در فصل 6 آشنا خواهید شد . 

صفحه 22:
نكته قابل توجه اين است كه سرعت يردازنده از سرعت حافظه بيشتر است ا ا لل 70 بردازنده اى ييشرفته از تكنيك هاى زير استفاده مى كنند تا دجار مشكل 0 و پردازنده باید ش بینی چند مرحله ای . در این روش هر پردازنده چند مرحله آینده را خيص مى دهد و جيزى را كه بايد بعدا انجام شود ييش بينى مى كند . ‎occ iia‏ ات لبق ‎a‏ أجراى ذهنى در اين خصوص از تنايج دو مورت قبلى براى اجراى ذهنى دستور العملها استفاده کند این ویژگی ها توسط برنامه تویسان قابل دستيابى نیست . 

صفحه 23:
0 ‏م‎ 45 ybwgd low 51 Sud b . ‏مارا همراهي نموديد‎ 

صفحه 24:


عنوان ارائه : ساختمان کامپیوتر ارائه دهندگان : حامد حامدی -احسان سلطانی زیر نظر استاد ارجمند : جناب آقای مهندس انجیدنی بهمن 1385 ساختمان کامپیوتر ‏ ‏ ‏ پردازنده :قلب هر سیستم کامپیوتری است بطوریکه کامپیوترها را اغلب بنام پردازنده آن می شناسند پردازنده های معروف مربوط به شرکت Intelمی باشند . پردازنده ها با شماره هایی مشخص می شوند ‌ ،اجرای دستور العملها و پردازش داده ها ‌،امکاناتی که هر کدام از پردازنده ها ارائه می دهند از قبیل :سرعت ،ظرفیت حافظه ،و جنبه های دیگر با هم متفاوتند . پردازنده های ،80286،80386،80486 ،80186 ،8086از پردازندههایی هستند که قبًال مورد استفاده قرار می گیرند .که با ورود نسل جدید پنتیوم – پنتیوم پرو از دور خارج شدند . ریز پردازنده ها : ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ 16بیتی ،80286،80186،8086 : 32بیتی ،80386 ،80486 : وظیفه پردازنده ها : واکشی دستور بعدی :قرار دادن آن در صف اجرا و بازسازی شمارنده برنامه روکشانی دستور :ترجمه و واکشی علوندهای آن حافظه اجرای دستور :انجام محاسبات مورد نیاز ،ذخیره در حافظه ثبات ،تغییر وضعیت فلگ های متصل به پردازنده پردازنده به 2بخش تقسیم می شود : ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ واحد محاسبه و منطق ()ALU واحد کنترل ()CU : ALUعملیات محاسباتی ،منطقی و شیفت را انجام می دهد . : CUدستورات و داده ها را دریافت کرده و آدرس را برای ALUرمز گشایی می کند . گذرگاه داده و آدرس :گذرگاه داخلی ( داخل پردازنده ) مجموعه ای اگزسیم ها موازی است که داده ها را بین بخش های مختلف پردازنده انتقال می دهد . ثبات ‏ :در داخل پردازنده مرکزی حافظه های سریعی بنام ثبات ها وجود دارند که مستقیمًا به واحد کنترل و واحد محاسبه و منطق متصل هستند چون دستیابی به ثبات ها سریع تر از دستیابی به حافظه است و دستوراتی که فقط از ثبات ها استفاده می شوند بسیار سریع تر از عملوندهای حافظه است ( . حافظه های ،8،16،32بیتی ) ثبات ‏ ‏ ساعت :هر عملی که پردازنده انجام می شود باید توسط یک ساعت داخلی همگام شود مگر چرخه ساعت یا ماشین نام و برحسب میلیون چرخه در ثانیه است ()MHZ که در اغلب پردازنده ها اصلی پنتیوم در . MH 400 hsj ثبات ‏ ‏ ‏ ‏ عمومی DX-CX-BX-AX : سگفت :سگفت کد ،داده ds ، ESاضافی اندیس DI, SI, SP,BP : ثبات ها ی عمومی : AX :این ثبات در اعمالی که نیاز به ورودی – خروجی و محاسبات زیاد است مورد استفاده قرار می گیرد .ثبات AXبه 2بخش سمت چپ ( باالیی ) و بافت راست ( پافیی ) تقسیم می شوند . ثبات ‏ ‏ : BXاین ثبات معموًال به عنوان اندیسی برای توسعه آدرس مورد استفاده قرار می گیرد و به ثبات پایه معروف است ایت ثبات در محاسبات نیز به کار می رود . : CXثبات شمارنده برای کنترل تعداد دفعات حلقه تکرار مورد استفاده قرار می گیرد . ثبات های سگمنت : ‏ قبل از بررسی ثبات ها ی سگمنت باید نگاهی به مفهوم سگمنت داشته باشیم .سگمنت ناحیه ای از حافظه است که آدرس شروع آن بر 16قابل قسمت است و از مرز پاراگراف شروع می شود .اندازه سگمنت می تواند تا 64kباشد .هر برنامه اسمبلی می تواند تا چهار نوع سگمنت داشته باشد که عبارتند از :کد ،سگمنت داده ها ،سگمنت پشته و سگمنت ها ی اضافی .هر برنامه می تواند چندین سگمنت داشته باشد . سگمنت کد : ‏ ‏ ‏ دستورالعمل های زبان ماشین که باید اجرا شوند ،در این سگمنت قرار می گیرند ،بطوریکه ،اولین دستور اجرایی برنامه ،در ابتدای این سگمنت قرار دارد .اگر کد برنامه بزرگ باشد ( بیش از ) 64Kمی تواند از چند سگمنت کد استفاده کند . سگمنت داده ها : داده ها و ناحیه های کار برنامه ها در این سگمنت قرار می گیرند .اگر برنامه به بیش از یک ناحیه داده نیاز داشته باشد ، می تواند آن ها را تعریف و استفاده کند . سگمنت پشته : ‏ ‏ ‏ این سگمنت حاوی آدرس های برگشت از زیر برنامه است .به طور کلی ،هر نوع اطالعاتی که برای فراخوانی زیر برنامه های الزم است در این سگمنت قرار می گیرد . سگمنت اضافی : این سگمنت برای انجام عملیات بر روی رشته ها مورد استفاده قرار می گیرد و در این اعمال ،برای مدیریت آدرس دهی حافظه به کار می رود .  ثبات های سگمنت عبارتند از ‌ES,SS,DS,CS :و هر کدام ، 16بیتی اند .هر ثبات سگمنت ،آدرس شروع یک سگمنت را در خودش نگهداری می کند .ثبات ( csثبات سگمنت کد ) حاوی آدرس شروع سگمنت کد برنامه است که در آدرس دهی دستورات مورد استفاده قرار می گیرد .ثبات ( DSثبات سگمنت داده ها ) آدرس شروع ناحیه داده ها را در خودش نگهداری می کند به طوری که دستور العملهای برنامه برای مراجعه  به داده ها از آین آدرس استفاده می کنند ثبات SS ( ثبات سگمنت پشته ) آدرس شروع سگمنت پشته را نگهداری می کند این ثبات معموًال توسط سیستم مورد استفاده قرار می گیرد و برنامه نویس کمتر به آن مراجعه می نماید .ثبات ES ( ثبات سگمنت اضافی ) آدرس شروع سگمنت اضافی را نگداری می کند شکل 3 -2وضعیت سگمنت های و ثبات های آن ها را نشان می دهد ثبات های اندیس : ‏ ثبات های اندیس حاوی آفیسا داده ها و دستور العملها و در داخل سگمنت ها هستند منظور از آفست فاصله متغیر برچسب یا دستور العمل از ابتدای سگمنت آن است در شکل 4-2 نمونه ای از آفست یک دستور لعمل نشان داده شده است . ثبات های اندیس در پردازش رشته ها آرایه ها و سایر ساختمان داده هایی که حاوی چند عنصر هستند مکوجب افزایش سرعت می شوند .ثبات های اندیس عبارتند از : ‏DI,SI,Sp,BP  ‏ ‏ ثبات ) BP (Base Pointerاین ثبات حاوی آفستی از ثبات SS ( ثبات پشته ) است در فراخوانی زیر برنامه ها ـ که در فصل 7با آن ها آشنا شدید ) چنانچه پارامترها از طریق پشته به زیر برنامه منتقل شوند و از طریق ثبات BPقابل بازیابی خواهند بود . ثبات ) SP (Stack Pointerثبات spحاوی آفست باالی پشته است ثبات های sp , ssبا هم ترکیب می شوند تا آدرس کامل باالی پشته را ایجاد کنند . ثبا ت ) SI ( Source Indexاین ثبات برای عملیات رشته ای مورد استفاده قرار می گیرد .و آدرس رشتهخ منبع را نگهداری می کند به همین دلیل آن را ثبات اندیس منبع گویند .  ‏ ‏ ثبات ) DI (Destination Indexثبات DIآدرس رشته مقصد را در عملیات رشته ای نگهداری می کند و به همین دلیل ثبات اندیس مقصد نام دارد . ثبا ت های وضعیت و کنترلی : ثبات ) IP (Instruction Pointerاین ثبات همواره حاوی آفست دستور اجرایی در سگمنت کد است ثبات های IP , CSبرای تعیین آدرس دستور بعدی به کار می روند .  ‏ ‏ ثبات فلگ ها ( ) Flagsثبات مخصوصی است که بیت های آن وضعیت پردازنده مرکزی یا نتیجه عملیات محاسباتی را نشان می دهد هر بیت ثبات فلگ مورد استفاده قرار گیرد و حالت فعلی کامپیوتر و نتایج حاصل از پردازش را مشخص می کند . بیت : C Cمخفف CARRYبه معنی رقم نقلی است و این بیت حاوی رقم نقلی از آخرین بیت در انجام محاسبات و یا شیفت است این بیت را CFنیز می نامند .  ‏ ‏ ‏ بیت : D Dمخفف Directionو به معنی جهت است و این بیت برای کنترل اعمال رشته ای مثل مقایسه یا انتقال رشته ایی که بیش از یک کلمه اند به کار می رود .اگر این بیت برابر با یک باشد .عمل مقایسه یا شیفت از سمت راست به چپ و گرنه ،عمل مقایسه یا شیفت از چپ به راست انجام می شود این بیت را DFنیز می نامند . بیت : P Pمخفف Parityبه معنی توازن است و این بیت برای کنترل صحت اطالعات به کار می رود .اگر این بیت برابر با یک باشد بیانگر این است که تعداد شیفت داده شده زوج است و اگر صفر باشد بیانگر این است که تعداد بیت های شیفت داده شده فرد است .این بیت را PFنیز می نامند .  ‏ ‏ ‏ ‏ ‏ بیت : A Aمخفف Auxiliary carryو به معنی رقم نقلی کمکی است چنانچه در محاسبات 8بیتی رقم نقلی در بیت سوم ایجاد شود این بیت برابر با یک خواهد شد این بیت را AFنیز می نامند . بیت : Z Zمخفف ZERoبه معنی عالمت است و برای بررسی نتیجه عملیات محاسباتی به کار می رود اگر نتیجه عملیات منفی باشد این بیت برابر با یک وگرنه برابر یا صفر است این بیت را SFمی نامند . بیت : T Tمخفف Trapو به معنی قدم به قدم است چنانچه این بیت برابر با یک باشد اجرای برنامه به صورت دستور به دستور انجام شود این بیت این بیت را TFنیز می نامند .  ‏ ‏ ‏ بیت : I Iبه معنی Interruptو به معنی وقفه است اگر این بیت یک باشد سیستم به وقفه ها پاسخ می دهد و گرنه ئقفه ها را نادیده می گیرد نام دیگر این بیت IFاست . بیت : O Oمخفف Overflowو به معنی سرزیر است چنانچه در انجام محاسبات آخرین بیت ( بیت با ارزش ) به دلیل سر زیر شدن از بین برود .بیت Oبرابربا صفر خواهد شد .نام دیگر این بیت OF است . ثبات های 32بیتی : ‏ تمام پردازنده های اینتل از 80386به بعد ،ثبات های 32بیتی دارند ( .شکل ) 2-6با استفاده از ثبات های 32بیتی به فضای آدرس زیادی می توان دست یافت در این پردازنده ها ثبات های سگمنت 16 بیتی اند .اما توجه داشته باشید که دو ثبات جدید با نام GS, FSبه این پردازنده هااضافه شدند .همان طور که در شکل -6می بینید قسمت باالیی ثبات های عمومی 32بیتی و نام گذاری نشدند .برای نوشتن مقدار 16بیتی در نیمه باالیی این ثبات ها ابتدا باید آن را در نیمه پایینی قرار دهید سپس آن را به سمت پچ شیفت دهید .با دستورات شیفت در فصل 6آشنا خواهید شد .  ‏ ‏ ‏ نکته قابل توجه این است که سرعت پردازنده از سرعت حافظه بیشتر است و پردازنده باید منتظر بماند تا حافظه دستور العمل ها را ارسال نماید . پردازنده ای پیشرفته از تکنیک های زیر استفاده می کنند تا دچار مشکل نشوند . پیش بینی چند مرحله ای .در این روش هر پردازنده چند مرحله آینده را تشخیص می دهد و چیزی را که باید بعدًا انجام شود پیش بینی می کند . تحلیل جریان داده ها این کار بر اساس ارتباط بین دستور العملها صورت می گیرد . اجرای ذهنی در این خصوص از نتایج دو مورد قبلی برای اجرای ذهنی دستور العملها استفاده کند این ویژگی ها توسط برنامه نویسان قابل دستیابی نیست . با تشكر از شما دوستان كه حوصله به خرج داده و ما را همراهي نموديد . پايان