نگاه کلی به سخت افزار

نگاه کلی به سخت افزار

اسلاید 1: 1فصل اولنگاه کلی به سخت افزار

اسلاید 2: 2نگاه کلی به سخت افزار: چهارعناصر اصلی سخت افزار:1- پردازنده (cpu): کنترل و پردازش داده ها .2- حافظه اصلی: ذخیره داده ها و برنامه ها و نا پایدار.3- مولفه های ورودی و خروجی: انتقال داده ها بین کامپیوتر و محیط خارجی .4- اتصالات داخلی سیستم: جهت ارتباط بین سه مولفه دیگر .

اسلاید 3: 3واحد پردازش مرکزی processing unit control حافظه واحد پردازش مرکزیمولفه ورودی و خروجی میانگیردpcIRIP BRIP ARMBRMARدادهدادهدادهدستور دستوردسترالعمل

اسلاید 4: 4واحد پردازش مرکزیPC : حاوی دستورالعملی که باید واکشی شود .IR : ثبات دستور العمل حاوی آخرین دستور العمل واکشی شده . MIR : ثبات آدرس حافظه،محل خواندن و نوشتن را مشخص می کند .MBR: ثبات میانگیر حافظه،در برگیرنده داده ای است که قرار است خوانده یا نوشته شود. I/O AR: ثبات آدرس ورودی خروجی،مشخص کردن یک دستگاه ورودی یا خروجی خاص .I/O BR: ثبات میانگیر ورودی خروجی،برای تبادل داده بین پردازنده و مولفه ورودی خروجی .

اسلاید 5: 5ثباتهای پردازنده حافظه سریعتر وکوچکتر از حافظه اصلی است که در داخل پردازنده قرار گرفته است.دو وظیفه آن:1- مراجعه به حافظه اصلی را به حداقل می رساند.(قابل روئیت هستند)2- کنترل عملیات پردازنده(ثبات کنترل و وضعیت ؛ اغلب قابل رویت نیستند)

اسلاید 6: 6حافظه : 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 / خروجیداده ای میانگیر داخلی است.جهت نگهداری داده ها تا زمان انتقال

اسلاید 7: 7ثبات قابل روئیت برای کاربرد ثباتی است که برنامه نویس می تواند به وسیله دستور العمل های ماشین به آنها مراجعه کند.1- ثباتهای داده : برنامه ساز می تواند به بعضی توابع نسبت دهد.2- ثباتهای آدرس : حاوی آدرس داده و دستورالعمل ها مي باشد.3- ثبات 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)

اسلاید 8: 8ثبات های آدرس 1- ثبات شاخص ( X+ 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.3- ثبات اشاره گر پشته: ثباتی خاص جهت اشاره به بالای پشته در حافظه اصلی.

اسلاید 9: 9ثبات های کنترل وضعیت این ثبات قابل روئیت برای کاربر نیست.برای کنترل عمل پردازنده به کار می روند.- ثبات کلمه وضعیت (PSW) :حاوی اطلاعات وضعیت.علاوه بر کد وضعیت شامل اطلاعات 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

اسلاید 10: 10چرخه دستورالعمل: 1- چرخه واکشی: یک دستور را از حافظه می خواند 2- چرخه دستورالعمل: اجراي دستورالعمل واكشي شده

اسلاید 11: 11- ثبات pc آدرس حافظه که با بیتی واکشی شده را نشان می دهد. - واکشی دستورالعمل به ثبات IR . - معمولا پردازنده پس از واکشی دستورالعمل یک واحد به PCاضافه می کند. - ثبات :IRدارای 4 بیت که بیت 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.

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

اسلاید 13: 13رایجترین وقفه ها 1- برنامه: وقفه ای است که در بعضی شرایط خاص یک دستورالعمل رخ می دهد مثل سر ریز، تقسیم بر صفر. 2- زمان سنج: وقفه ای که توسط زمان سنج داخلی پردازنده تولید می شود. 3- ورودی/خروجی: این وقفه به وسیله کنترل کننده ورودی وخروجی ایجاد می شود. 4- نقص سخت افزار: این وقفه با سخت افزار تولید میشود.

اسلاید 14: 14اعمال ریز پردازنده در یکی از چهار کرده زیر قرار دارد:1- پردازنده – حافظه2- پردازنده – ورودی/خروجی3- پردازش داده ها (محاسباتی به منطقی)4- کنترل

اسلاید 15: 15پردازش یک وقفه1- یک دستگاه یک علامت وقفه برای پردازنده می دهد.2- اجرای دستورالعمل جاری به پایان می رسد.3- پردازنده اعلام وصول وقفه می کند.4- محتوای ثبات (PSW) وpc در بالای پشته کنترل قرار می دهد.5- پردازنده بر اساس وقفه مقدار pc جدید را قرار می دهد.

اسلاید 16: 16پردازش یک وقفه6-باقیمانده اطلاعات وضعیت فرایند را ذخیره می کند.7-وقفه را پردازش می کند.8-بازیابی اطلاعات ثباتهایی که قبلا ذخیره شده.9-pc و psw قدیمی را دوباره پردازش کن.

اسلاید 17: 17وقفه های چند گانه: (همزماني چند وقفه)دارای دو رویکرد:1- 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.

اسلاید 18: 18وقفه ای چند گانه:2- پردازش وقفه تو در تو: در صورتی که وقفه دیگری رخ داد واولویت بالایی داشت به برنامه برگرداننده و وقفه اول متوقف می شود.

اسلاید 19: 19چند 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.

اسلاید 20: 20توضیحات درباره نمودار فوقبا حرکت به سطوح پایین تر این سلسله مراتب:الف: کاهش هزینه در هر بیتب: افزایش ظرفیتج: افزایش زمان دسترسید: کاهش تعداد دفعات دسترسی پردازنده به حافظه

اسلاید 21: 21ثباتها:سریعترین و گرانترین 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 کاربران نیست و ناپایدارند.

اسلاید 22: 22حافظه پنهان :این حافظه به دو صورت کارایی را افزایش می دهند:1-نوشتن های روی دیسک دسته بندی می شوند.2-بعضی از داده ها قبل از نوشتن به وسیله برنامه هایی مورد مراجعه قرار می گیرند.

اسلاید 23: 23نقش حافظه نهانارائه سریعترین حافظه موجوىحافظه ای بزرگ از انوع ارزان تر حافظه هاي نیمه هادی - حاوی بخشی از حافظه اصلی است.

اسلاید 24: 24اصول حافظه پنهاننحوه 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.

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

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

اسلاید 27: 27روشهای انتقال ورودی / خروجيسه روش زیر وجود دارد:1-ورودی/ خروجی برنامه سازی شده.2-ورودی/ خروجی مبتنی بر وقفه.3-دسترسی مستقیم به حافظه (DBA)

اسلاید 28: 28ورودی/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.

اسلاید 29: 29گروههای دستورالعمل های ورودی /خروجی : 1-کنترل: دستورالعمل ها برای فعال کردن دستگاه خارجي.2-آزمون: بررسی مولفه های ورودی و خروجی.3-خواندن/نوشتن: دستور العمل هایی برای انتقال داده ها بین ثباتهای پردازنده و دستگاههای خارجی.

اسلاید 30: 30ورودی خروجی مبتنی بر مولفه:1-ابتدا یک READ به مولفه ورودی/خروجی می دهد.2-سپس متن مورد نظر را ذخیره می کند.3-پس از آماده شدن مولفه ورودی / خروجی به پردازنده وقفه می دهد.4-پس متنی که فرمان READ را صادر کرده بار گذاری شده و اجرا می شود.

اسلاید 31: 31دسترسی مستقیم به حافظه1-دسترسی مستقیم به حافظه به وسیله مولفه دیگری روی گذرگاه سيستم انجام شود.2-دسترسی مستقیم بر حافظه به عهده یک مولفه ورودی/خروجی گذاشته شود.حافظه DMA مولفه ورودی/خروجی