نگاه کلی به سخت افزار

صفحه 1:
فصل اول نگاه ‎at‏ به سخت افزار 

صفحه 2:
:نگاه کلی به سخت افزار چهار عناصر اصلی سخت افزار: 4 پردازنده (می): کنترل و پردازش داده ها . حافظه اصلی: ذخیره داده ها و برنامه ها و نا پایدار. 2 مولفه هاى ورودی و خروجی: انتقال داده ها بین کامپیوتر و محیط خارجی . “© اتصالات داخلی سیستم: جهت ارتباط بین سه مولفه دیگر . 9 

صفحه 3:
واحد پردازش مرکزی اد ‎Proovessiny wit‏ حافظه واحد پردازش مرکزی 3 66 لعا تعره © 761 ‎sista‏ ‏دست رالعمل ‎HP CR‏ : 088 تلد مولفه ورودی و خروجی داده داده ِ : 

صفحه 4:
واحد پردازش مرکزی 0 : حاوودستوراهملوكه بايد ولكشىشود . : شباتدستور الهملحاوىآخريندستور اهملولكشىوشده . 8 : ثباادرس‌حافظه محل‌خولندن‌و نوشتن‌را مشخص‌میک ند . 8 ذباتمیانگیر حافظه‌در برگیرندم دادم لیلستکه قرار لستخولنده یا نوشته شود. 08 1/0: شباتآدرس‌ورودی‌خروجی‌مشخصک ردنیکدستگام ورودعیا خروجی‌خاص. 08 (/1: خبات‌میانگیر ورودی‌خروجییی رلیتبادل‌دادم بين پردازندم و مولفه ورودی‌خروجی, 

صفحه 5:
ثباتهای پردازنده حافظه سریعتر وکوچکتر از حافظه اصلی است که در داخل پردازنده قرار گرفته است. دو وظیفه آن: 0- مراجعه به حافظه اصلی را به حداقل می رساند. (قابل روئیت هستند) 0 کنترل عملیات پردازنده (ثبات کنترل و وضعیت ؛ اغلب قابل رویت نیستند) 

صفحه 6:
حافظه - شامل مجموعه ای از محل هایی است . که حاوی یک عدد دودویی است » که می توانیم دستورالعمل یا داده تفسیر شود که بوسیله شماره آدرس هایی ,برای آنها مشخص می شود مولفه ای ورودی / خروجی .داده ای میانگیر داخلی است جهت نگهداری داده ها تا زمان انتقال 

صفحه 7:
4 ثبات قابل روئیت برای کاربرد تباتی است که برنامه نویس می تواند به وسیله دستور العمل های ماشین به آنها مراجعه کند. 0- ثباتهای داده : برنامه ساز می تواند به بعضی توابع نسبت دهد. 2 ثباتهای آدرس : حاوی آدرس داده و دستورالعمل ها مي باشد. 0 ثبات کد وضعیت : بیتهای هستند که به عنوان نتيجه عمل ها توسط سخت افزار مقدار گذاری می شود. (بخشهایی از آن برای کاربر قابل روئیت نیست) ° 

صفحه 8:
ثبات های آدرس 0- ثبات شاخص ( ۷+ مقدار پا یه < آدرس موثر) 2 ثبات اشاره گر قطعه: حافظه به قطعاتی تقسیم شده و یک ثبات برای نگهداری آدرس پایه (محل شروع) قطعه استفاده می شود.ممکن است چند ثبات آدرس پایه وجود داشته باشد. ثبات اشاره گر پشته: تباتی خاص جهت اشاره به بالای پشته در حافطه اصلی . 

صفحه 9:
ثبات های کنترل وضعیت اين ثبات قابل روئیت برای کاربر نیست. برای کنترل عمل پردازنده به کار می روند. - ثبات کلمه وضعیت (۳6860)) :حاوی اطلاعات وضعیت. علاوه بر کد وضعیت شامل اطلاعات ذیل مي باشد - بيت فعال و غير فعال كردن وقفه. - بيت حالت كار بر/ سريرست. تخصيص جند صد يا هزاركلمه ازابتداي حافظه براى مقاصد كنترلي متداول است 9 

صفحه 10:
:جرخه دستورالعمل 0- جرخه واكشى: يى دستور را از حافظه مى خواند 0 چرخه دستورالعمل: اجراي دستورالعمل واكشي شده 0 

صفحه 11:
- ثبات جم آدرس حافظه که با بیثی واکشی شده را نشان مى دهد. - واكشى دستور العمل به ثبات ‎~1R‏ - معمولا يردازنده يس از واكشى دستورالعمل يى واحد به (20)اضافه مى كند. - ثبات :1 كداراى “6 بيت كه بيت اول عمل و سه بیت دیگر آدرس حافظه را مشخص می کند . - کد عمل : عملی را که با بیتی پردازنده انجام بدهد را نشان می دهد. a 

صفحه 12:
وقفه راهکاری است که به وسیله آن دستور العملی توسط پردازنده و پس از انجام عمل دیگر به روند ‎gale‏ ‏خود باز گردد. ae 

صفحه 13:
رایجترین وقفه ها 0 برنامه: وقفه ای است که در بعضی شرایط خاص یک دستورالعمل رخ می دهد مثل سر ریزء تقسیم بر صفر. زمان سنج: وقفه ای که توسط زمان سنج داخلی پردازنده تولید می شود. - ورودی/خروجی: اين وقفه به وسیله کنترل کننده ورودی وخروجی ایجاد می شود. ۴ نقص سخت افزار: این وقفه با سخت افزار تولید ميشود. aa 

صفحه 14:
{ ۰ ۰ عمال ریز پردازنده در یکی از چهار کرده ز :قر ار دارا د ~ 0- يردازنده - حافظه 9- يردازنده - ورودى/خروجى 2 پرداز: ۱ ۳ زش داده ها (محاسباتی به منطقی) ۴ کنترل ag 

صفحه 15:
پردازش یک وقفه 0 یک دستگاه یک علامت وقفه برای پردازنده می دهد. اجرای دستورالعمل جاری به پایان می رسد. - پردازنده اعلام وصول وقفه می کند. ‎pos (PEO) AUS cl sine -P‏ در بالای پشته کنترل قربار می دهد. ‏- پردازنده بر. اساس وقفه مقدار عم جدید را قرار می دهد. ‎06 

صفحه 16:
پردازش یک وقفه 9-باقیمانده اطلاعات وضعیت فرایند را ذخیره می کند. مسوقفه را پردازش می کند. بازیابی اطلاعات ثباتهایی که قبلا ذخیره شده, سم و رروم_قدیمی را دوباره پردازش کن. 6 

صفحه 17:
وقفه های چند گانه: (همزماني چند وقفه) دارای دو رویکرد: 6 پردازش ردیفی وقفه: در هنگام وقوع یک وقفه بقیه وقفه ها از کار بیفتند تا کار آن تمام شود. نکته منفی : اولویت نسبی به حساب نمی آید. a 

صفحه 18:
:وقفه ای چند گانه © بريدازش وقفه تو در تو: يكر وقفه تو 4 ‎١‏ : در تو: در صورتی که وقفه دیگری ر.< ‏اد واولويت بالايى داشت به بر ‎fot‏ 5 ‎es‏ برگرداننده و وقفه اول ‎06 

صفحه 19:
: چند برنامگی چون پردازنده نسبت به قسمت های دیگر سریعتر است برای استفاده حداکثر از آن می توان در یک زمان چند برنامه از کاربر فعال باشد. چند برنامگی: چند برنامه برای اجرا نوبت بگیرند. 06 

صفحه 20:
توضیحات درباره نمودار فوق با حرکت به سطوح پایین تر این سلسله مراتب: الف: کاهش هزینه در هر بيت ب: افزایش ظرفیت ج: افزايش زمان دسترسی د: کاهش تعداد دفعات دسترسی پردازنده به حافظه هه 

صفحه 21:
ثباتها:سریعترین و گرانترین و کوچکترین و نا پایدارند. حافظه اصلی:دارای آدرس یکتا و نا پایدار هسنند. با حافظه پنهان توسعه داده می شوند. حافظه پنهان: قابل روئیت برای کاربران نیست و ناپایدارند. eq 

صفحه 22:
: حافظه پنهان اين حافظه به دو صورت کارایی را افزایش می دهند: نوشتن های روی دیسک دسته بندی می شوند. بعضی از داده ها قبل از نوشتن به وسیله برنامه هایی مورد مراجعه قرار می گيرند. وه 

صفحه 23:
نقش حافظه نهان - ارائه سریعترین حافظه موجوی حافظه ای بزیرگ از انوع ارزان تر. حافظه هاي نیمه هادی - حاوی بخشی از حافظه اصلی است. وه 

صفحه 24:
اصول حافظه پنهان نحوه عملکرد: - ابتدا بررسی می شود که آیا کلمه در حافظه وجود دارد یا خیر؟ - اگر خیر بود یک بلوک را اخیتار کرده و در آن قرار می دهیم. - اگر بله بود به پردازش تحویل داده می شود. or 

صفحه 25:
: طراحی حافظه پنهان نکات کلیدی: -اندازه حافظه پنهان: با وجود اندازه کوچک تاثیر زیاد. -اندازه بلوک: واحدي از داده ها كه بين حافظه اصلی و پنهان مبادله می شود. -تابع نگاشت: هنگام فراخوانی بلوک جدید پدید می آید. ag 

صفحه 26:
: طراحی حافظه پنهان -الگوریتم تعویض: بلوكي که باید عوض شود را انتخاب مي کند (هنگام تعویض و باید دقت شود که کمترین استفاده در آینده را داشته باشد.) -سیاست نوشتن: زمان انجام عمل نوشتن را مشخص می کند. وه 

صفحه 27:
روشهای انتقال ورودی / خروجي سه روش زير وجود دارد: -ورودی/ خروجی برنامه سازی شده. -ورودی/ خروجی مبتنی بر وقفه. 0-دسترسی مستقیم به حافظه (00969) en 

صفحه 28:
:ورودی/خروجی برنامه سازی شده با مواجهه با دستور العمل ورودی / خروجی صادر می شود. عمل در خواست شده را انجام و بیت های مناسب از ثبات ذکر شده را مقدار گذاری می کند. مسئول استخراج داده ها از حافظه به دستگاه خروجی . مسئول ذخیره سازی داده ها در حافظه اصلی. وه 

صفحه 29:
: گروههای دستورالعمل های ورودی /خروجی )سکنترل: دستورالعمل ها برای فعال کردن دستگاه خارجي. مآزمون: بررسی مولفه های ورودی و خروجی. صخواند ن/نوشتن: دستور العمل هایی برای انتقال داده ها بین ثباتهای پردازنده و دستگاههای خارجی. وه 

صفحه 30:
:ورودی خروجی مبتتی بر مولفه -ابتدا یک 13)0960) به مولفه ورودی/خروجی می دهد. سپس متن مورد نظر را ذخیره می کند. ©-يس از آماده شدن مولفه ورودی / خروجی به پردازنده وقفه می دهد. <پس متنی که فرمان (68690) را صادر کرده بار. گذارری ممه هه 

صفحه 31:
-دسترسی مستقیم به حافظه به وسیله مولفه دیگری روی گذرگاه سیستم انجام شود. ‎ao ۲۲ a‏ عهده یک مولفه ورودی/خروجی گذاشته شود. ‏حافظه -06(69) عولفه ورودی/خروجی 

فصل اول نگاه کلی به سخت افزار 1 :نگاه کلی به سخت افزار چهارعناصر اصلی سخت افزار: -1پردازنده ( :)cpuکنترل و پردازش داده ها . -2حافظه اصلی :ذخیره داده ها و برنامه ها و نا پایدار. -3مولفه های ورودی و خروجی :انتقال داده ها بین کامپیوتر و محیط خارجی . -4اتصاالت داخلی سیستم :جهت ارتباط بین سه مولفه دیگر . 2 واحد پردازش مرکزی processing unit control واحد پردازش مرکزی حافظه دستور دستور دسترالعمل ‏MAR ‏pc ‏MBR ‏IR ‏IP AR ‏IP BR داده داده داده مولفه ورودی و خروجی میانگیرد 3 واحد پردازش مرکزی • • • • • • 4 : PCحIاویدستوراIIلعملیکIIIه IبIIIاید واIکIشیشIIود . : IRثIIIباتدستور اIIلعملحIاویآIخریندستور اIIلعملواIکIشیشIIده. I : MIRثIIIباتآدرسحIافظه،IمحلخIواIندنو نIIوشتنرا مشخصمیکIIIند . :MBRثIIIباتمیانگیر حIافظه،Iدر بIIIرگIیرنده Iداده IاIیاIستکIIIه IقIIرار اIستخIواIنده IیIIا نIIوشته IشIIود. :I/O ARثIIIباتآدرسورودیخIروجی،مشخصکIIIردنیIIکدستگاهI ورودییIIا خIروجیخIاص. :I/O BRثIIIباتمیانگیر ورودیخIروجی،بIIIراIیتIIIبادلداده IبIIIین پIIIردازنده Iو مولفه IورودیخIروجی. ثباتهای پردازنده حافظه سریعتر وکوچکتر Iاز حافظه اصلی است که در داخل پرIدازنده قرار گرفته است. دو وظیفه آن: -1مراجعه به حافظه اصلی را به حداقل می رساند. (قابل روئیت هستند) -2کنترIل عملیات پرIدازنده (ثبات کنترل و وضعیت ؛ اغلب قابل رویت نیستند) 5 حافظه : شامل مجموعه ای از محل هایی است ،که حاوی یک عدد دودویی است ،که می توانیم دستورالعمل یا داده تفسیر شود که بوسیله شماره آدرس هایی .برای آنها مشخص می شود مولفه ای ورودی /خروجی .داده ای میانگیر داخلی است جهت نگهداری داده ها تا زمان انتقال 6 ثبات قابل روئیت برای کاربرد ثباتی است که برنامه نویس می تواند به وسیله دستور العمل های ماشین به آنها مراجعه کند. -1ثباتهای داده :برنامه ساز می تواند به بعضی توابع نسبت دهد. -2ثباتهای آدرس :حاوی آدرس داده و دستورالعمل ها مي باشد. -3ثبات کد وضعیت :بیتهای هستند که به عنوان نتیجه عمل ها توسط سخت افزار مقدار گذاری می شود. (بخشهایی از آن برای کاربر قابل روئیت نیست) 7 ثبات های آدرس -1ثبات شاخص ( +Xمقدار پا یه = آدرIس موثر) -2ثبات اشارIه گر قطعه :حافظه به قطعاتی تقسیم شده و یک ثبات برای نگهداری آدرس پایه (محل شروع) قطعه استفاده می شود.ممکن است چند ثبات آدرس پایه وجود داشته باشد. -3ثبات اشاره گر پشته :ثباتی خاص جهت اشارIه به باالی پشته در حافظه اصلی. 8 ثبات های کنترل وضعیت این ثبات قابل روئیت برای کاربر نیست. برای کنترل عمل پردازنده به کار می روند. ثبات کلمه وضعیت (: )PSWحاوی اطالعات وضعیت.عالوه بر کد وضعیت شامل اطالعات ذيل مي باشد بیت فعال و غیر فعال کردن وقفه. بیت حالت کار بر /سرپرست.تخصیص چند صد يا هزارکلمه ازابتداي حافظه برای مقاصد كنترلي متداول است 9 :چرخه دستورالعمل -1چرخه واکشی :یک دستور را از حافظه می خواند -2چرخه دستورالعمل :اجراي دستورالعمل واكشي شده 10  ثبات pcآدرس حافظه که با بیتی واکشی شدهرا نشان می دهد. واکشی دستورالعمل به ثبات . IR معموال پردازنده پس از واکشی دستورالعملیک واحد به PCاضافه می کند. ثبات IR:دارای 4بیت که بیت اول عمل وسه بیت دیگر آدرس حافظه را مشخص می کند . کد عمل :عملی را که با بیتی پردازنده انجامبدهد را نشان می دهد. 11 وقفه راهکاری است که به وسیله آن دستور العملی توسط پردازنده و پس از انجام عمل دیگر به روند عادی خود باز گردد. 12 رایجترین وقفه ها -1برنامه :وقفه ای است که در بعضی شرایط خاص یک دستورالعمل رخ می دهد مثل سر ریز ،تقسیم بر صفر. -2زمان سنج :وقفه ای که توسط زمان سنج داخلی پردازنده تولید می شود. -3ورودی/خروجی :این وقفه به وسیله کنترل کننده ورودی وخروجی ایجاد می شود. -4نقص سخت افزار :این وقفه با سخت افزار تولید میشود. 13 اعمال ریز پردازنده در یکی از چهار کرده زیر :قرار دارد -1پردازنده – حافظه -2پردازنده – ورودی/خروجی -3پردازش داده ها (محاسباتی به منطقی) -4کنترل 14 پردازش یک وقفه -1یک دستگاه یک عالمت وقفه برای پردازنده می دهد. -2اجرای دستورالعمل جاری به پایان می رسد. -3پردازنده اعالم وصول وقفه می کند. -4محتوای ثبات ( )PSWو pcدر باالی پشته کنترIل قرIار می دهد. -5پرIدازنده بر Iاساس وقفه مقدار pcجدید را قرار می دهد. 15 پردازش یک وقفه -6باقیمانده اطالعات وضعیت فرایند را ذخیره می کند. -7وقفه را پردازش می کند. -8بازIیابی اطالعات ثباتهایی که قبال ذخیره شده. pc-9و pswقدیمی را دوباره پردازIش کن. 16 وقفه های چند گانه: (همزماني چند وقفه) دارای دو رویکرد: -1پرIدازش ردیفی وقفه :در هنگام وقوع یک وقفه بقیه وقفه ها از Iکار بیفتند تا کار Iآن تمام شود. نکته منفی :اولویت نسبی به حساب نمی آید. 17 :وقفه ای چند گانه -2پرIدازش وقفه تو در تو :در صورتی که وقفه دیگری رIخ داد واولویت باالیی داشت به برنامه برIگرداننده و وقفه اول متوقف می شود. 18  :چند برنامگی چون پردازIنده نسبت به قسمت های دیگر سریعتر است برای استفاده حداکثر از آن می توان در یک زمان چند برنامه از کاربر فعال باشد. چند برنامگی: چند برنامه برای اجرا نوبت بگیرند. 19 توضIیحات درباره نمودار فوق با حرکت به سطوح پایین تر این سلسله مرIاتب: الف :کاهش هزینه در هر Iبیت ب :افزIایش ظرفیت ج :افزایش زمان دسترسی د :کاهش تعداد دفعات دسترسی پردازنده به حافظه 20 ثباتها:سرIیعترین و گرIانترین و کوچکترین و نا پایدارند. حافظه اصلی:دارای آدرس یکتا و نا پایدار هستند .با حافظه پنهان توسعه داده می شوند. حافظه پنهان :قابل روئیت برای کاربرIان نیست و ناپایدارند. 21  :حافظه پنهان این حافظه به دو صورت کارایی را افزایش می دهند: -1نوشتن های روی دیسک دسته بندی می شوند. -2بعضی از داده ها قبل از نوشتن به وسیله برنامه هایی مورد مراجعه قرار Iمی گیرند. 22 نقش حافظه نهان ارIائه سریعترین حافظه موجوىحافظه ای بزIرگ از انوع ارزان تر Iحافظه هاي نیمه هادی -حاوی بخشی از حافظه اصلی است. 23 اصول حافظه پنهان نحوه عملکرد: ابتدا بررسی می شود که آیا کلمه در حافظه وجود دارIد یاخیر؟ اگر خیر Iبود یک بلوک را اخیتار کرده و در آن قرار میدهیم. -اگر بله بود به پرIدازIش تحویل داده می شود. 24  :طراحی حافظه پنهان نکات کلیدی: اندازه حافظه پنهان :با وجود اندازه کوچک تاثیر زیاد.اندازه بلوک :واحدي از Iداده ها كه بین حافظه اصلی و پنهانمبادله می شود. تابع نگاشت :هنگام فراخوانی بلوک جدید پدید می آید.25  :طراحی حافظه پنهان الگوریتم تعویض :بلوكي كه بايد عوض شود را انتخاب ميكند (هنگام تعویض و باید دقت شود که کمترین استفاده در آینده را داشته باشد). -سیاست نوشتن :زمان انجام عمل نوشتن را مشخص می کند. 26 روشهIای انتقال ورودی /خروجي سه روش زیر وجود دارد: -1ورودی /خروجی برنامه سازی شده. -2ورودی /خروجی مبتنی بر وقفه. -3دسترسی مستقیم به حافظه ()DBA 27 :ورودی/خروجی برنامه سازی شده با مواجهه با دستور العمل ورودی /خروجی صادر می شود. عمل در Iخواست شده را انجام و بیت های مناسب از ثبات ذکر شده را مقدار IگذارIی می کند. مسئول استخراج داده ها از حافظه به دستگاه خروجی . مسئول ذخیره سازی داده ها در حافظه اصلی. 28  :گروههای دستورالعمل های ورودی /خروجی -1کنترل :دستورIالعمل ها برای فعال کردن دستگاه خارجي. -2آزمون :بررسی مولفه های ورIودی و خروجی. -3خواندن/نوشتن :دستور العمل هایی برای انتقال داده ها بین ثباتهای پردازنده و دستگاههای خارجی. 29 :ورودی خروجی مبتنی بر مولفه -1ابتدا یک READبه مولفه ورودی/خروجی می دهد. -2سپس متن مورIد نظر رIا ذخیره می کند. -3پس از آماده شدن مولفه ورودی /خرIوجی به پرIدازنده وقفه می دهد. -4پس متنی که فرمان READرا صادر کرده بار IگذارIی شده و اجرا می شود. 30 دسترسی مستقیم به حافظه -1دسترسی مستقیم به حافظه به وسیله مولفه دیگری روی گذرگاه سيستم انجام شود. -2دسترسی مستقیم بر حافظه به عهده یک مولفه ورودی/خروجی گذاشته شود. حافظه 31 ‏DMA مولفه ورودی/خرIوجی