Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

Структура ЭВМ.

Арифметическое логическое устройство- производит арифметич. и  логич. преобразования над поступающими в него машинными словами. Количество разрядов в машинном слове обычно совпадает с количеством разрядов основных регистров АЛУ.

 

Память хранит информацию передаваемую с внутренних и внешних устройств и может выдать ее для осуществления технологического процесса.

Память ЭВМ состоит  из основной быстродействующей оперативной памяти малого объема (внутренней памяти машины) и внешней медленно действующей, но сверхобъемной памяти. Оперативная память содержит определенное количество ячеек (кластер), каждая из которых служит для хранения машинного слова или его части. Ячейки нумеруются, которые наз.адресом. Управляющее устройство позволяет автоматически без участия оператора под действием программы осуществлять вычислительный процесс, посылая всем другим устройствам сигналы, приписывающие те или иные действия. Алгоритмом решения задачи численным методом наз.последовательность арифметич.и логич.операций, которые надо произвести над исходными данными и промежуточными результатами для решения поставленной задачи. Поэтому алгоритм можно задать указанием- какие следует выполнить операции, в каком порядке и над какими словами.

Описание алгоритма  в форме воспринимаемой ЭВМ наз.программой, состоящей из отдельных команд. Каждая команда предписывает определен.действия и указывает над какими словами (операнды) это действие производится.

Программа представляет собой совокупность команд, записанных в строго определен.последовательности, обеспечив.решение задачи на ЭВМ.

Структура памяти.

Памятью ЭВМ наз.совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные  устройства, входящие в эту совокупность наз.запоминающими устройствами или  памятями того или иного типа.

Основными операциями в  памяти явл.запись- занесение информации в память и считывание- выборка  информации из памяти. Удаление- запись нуля.

Важнейшими характеристиками отдельных устройств памяти явл.:

1. емкость памяти определяется максимальным количеством данных, кот. В ней могут храниться, выраж. в байтах
2. быстродействие памяти опред.продолжительностью операций обращения, т.е.временем затрачиваемым на поиск нужной единицы информации в памяти и временем ее считывания или временем на поиск места в памяти предназначенного для хранения данной единицы информации и временем ее записи в памяти.

Память ЭВМ организуется в виде иерархической структуры  запоминающих устройств, обладающих различными быстродействием и емкостью. В общем случае память содержит сверхоперативную память СОП, оперативную ОП и памяти с прямым и последовательным доступами. Названные памяти будут характеризоваться быстродействием и емкостью от СОП к последовательной памяти с нарастанием или увеличением объемов и уменьшением быстродействия. Иерархическая структура памяти позволяет экономически эффективно сочетать хранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе обработки данных.

Основной или оперативной  памятью наз.устройство, кот.служит для хранения информации данных программ промежуточных и конечных результатов обработки непосредственно используемой в процессе выполнения операций в АЛУ и УУ процессора.

В процессе обработки  информации осуществляется тесное взаимодействие процессора и ОП. Из ОП в процессор поступают команды программы и операнды, а из процессора в ОП направляются для хранения промежуточные и конечные результаты обработки данных.

В ряде случаев быстродействие ОП оказывается недостаточным, тогда  в состав ЭВМ включают СОП, выполненная на отдельной ИМС (интеграл.микросхема), быстродействие кот.соответствует скорости АЛУ и УУ процессора.

СОП используется для  промежуточного хранения, считываемых  процессором из ОП участков программ и групп данных. ОП и СОП, а также  некот.др.специализированные памяти процессора образуют внутреннею память ЭВМ. А электромеханические запоминающие устройства образуют внешнюю память ЭВМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адресная память.

ЗУ с произвольным обращением содержит множество одинаковых запоминающих элементов, образующих запоминающий массив.

Массив разделен на отдельные  ячейки, каждая из которых предназначена  для хранения двоичного кода и  число разрядов, в кот.опред.шириной  выборки памяти. В памяти с адресной организацией размещение и поиск  информации в запоминающем массиве (ЗМ) основана на использовании адреса хранения слова. Адресом служит номер ячейки ЗМ, в кот.слово находится. При записи или считывании слова в ЗМ инициирующая эту операцию команда должна указать адрес, по кот.производится запись или считывание.

Адресная память содержит ЗМ из N*n разрядных ячеек и его аппаратурного обрамления, а также регистра адреса РгА, имеющего К разрядов и регистра информации РгИ n разрядов. В структуре памяти также содержатся: блок адресной выборки БАВ, блок усилителей считывания и записи БУС, БУЗ, блок управления памятью БУП. По коду адреса в РгА БАВ формирует в соответствующей ячейки памяти сигналы, позволяющие произвести в ячейке считывание или запись слова. Цикл обращения к памяти инициируется поступлением в БУП сигнала обращения, общая часть цикла обращения включает в себя прием в РгА с шиной адреса обращения и прием в БУП и расшифровки управления сигнала. Операция, указывающего вид запрашиваемой операции (считывание или запись). Далее при считывании БАВ дешифрует адрес и посылает сигналы считывания в заданную адресами ячейку ЗМ, при этом код записанного слова в ячейке считывается усилителем БУС и передается в РгИ. Операция считывания завершается выдачей слова из РгИ, генерирует необходимые последовательности.

Арифметически-логическое устройство.

Обработка данных осуществляется в АЛУ и включает в себя как  арифметич. так и логич.операции.

Встроенные операции являются элементарными, а более  сложные математические действия выполняются  с помощью программы.

АЛУ имеет основной элемент, главный регистр, называемый аккумулятором. В нем как правило находится один из операндов перед выполнением операции и в него же помещается результат. АЛУ также содержит еще несколько регистров, называемых рабочими, которые упрощают восприятие программы. АЛУ, кроме того, содержит признаковые биты- это специализированные регистры, разряды которых содержат информацию, характеризующую состояние процессора, которое важно знать для выбора дальнейшего пути вычисления. Это специализированный регистр называется словом состояние программы.

Для микропроцессора  типичной является организация, при  которой внутренние регистры используются в различных целях. Система связей у этих регистров централизованная, обеспечивающая возможность разнообразия межрегистровых пересылок, в том числе передач в И из АЛУ.

Часто собственные регистры АЛУ в микропроцессоре отсутствуют, что позволяет рассматривать  АЛУ как комбинационную схему, выполняющую  арифметические и логические операции над операндами, находящиеся  в  регистрах микропроцессора, при этом результат операции записывается в некоторый регистр процессора.

Схема включает комбинационного  АЛУ в контур с регистрами микропроцессора  для выполнения АЛУ операции.

Схема содержит следующие регистры:

• регистр признака результата
• аккумулятор
• произвольно использованные регистры процессора Рг1, Ргm
• регистры, в которых перед выполнением операции загружаются операнды РгА, РгВ

рассмотрим операцию сложения 2х чисел, находящиеся в  регистрах процессора Рг1, Рг2 и с  засылкой результата- сначала содержимое Рг1 и Рг2 пересылается в РгА и РгВ, направлено на операцию в АЛУ, которая регистрируют выполнение операции и направляют результат в Рг1.

Представленная схема  аналогична выше рассмотренной. Отличие  заключается в том, что временному хранению подвергается результат операции в РгА.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура процессора.

Процессором называется устройство непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное  управление этим процессом.

Процессор дешифрует  и выполняет программы, организует обращение к ОП в необходимых случаях, инициирует работу периферийных устройств, воспринимает и обрабатывает запросы.

Процессор занимает центральное место  в структуре ЭВМ, так как он осуществляет управление всех взаимодействующих  устройств, входящих в состав ЭВМ. Выполнение команды делится на более мелкие этапы, наз.микрооперации, во время которых выполняется определенный элемент действия.

Структура процессора включает в себя: АЛУ, УУ, БУР (блок управляемых  регистров), блок регистровой памяти, внутренний интерфейс, блок связи с ОП, внешнее оборудование.

Оперативная память выполнена  в виде отдельного устройства, а  в малых ЭВМ может конструктивно  соединяться с процессором и  частично использовать его оборудование. Сам процесс представляет собой регистры.

УУ- управляющее устройство, вырабатывает последовательность управляемых  сигналов, инициирующих выполнение в  соответствующей последовательности микроопераций, обеспечивающий реализацию данной команды.

Блок управляемых регистров (БУР) предназначен для временного хранения управляющей информации. Он содержит регистры и счетчики, участвующие в управлении вычислительным процессом:

• регистры, хранящие информацию о состоянии процессора
• регистр-счетчик адреса команды
• регистр запроса прерываний

для повышения быстродействия и логических возможностей процессора в его состав включают блок регистровой памяти- небольшой емкости, но более высокого быстродействия, чем ОП. Регистры этого блока указываются в командах программным путем и служат для хранения операндов, в качестве этого регистра может выступать регистр результата операций аккумулятора.

Блок связи (внутренний интерфейс процессора) организует обмен  информацией с ОП процессора и защиты участков памяти от недопустимых обращений программы к памяти. Блок связи организует связь процессора с периферийными устройствами и с внешними по отношению к ЭВМ устройствами.

Оперативная память ЭВМ- адресная, это означает, что в  каждой хранимой в ОП единице информации ставится в соответствие иадрес, определяющий место ее хранения в памяти.

В ЭВМ минимальный  адресуемый в памяти единицей информации является байт, то есть 8ми разрядное  машинное слово, часть дополненное 9м контрольным разрядом (признаком).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Структура и  формат команд.

В ЭВМ все преобразования информации сводятся к:

• передаче информации в пространстве
• передаче информации во времени (хранение)
• логические поразрядные операции
• арифметические операции

обработка информации в  ЭВМ осуществляется автоматическим путем программного управления.

Программа- алгоритм обработки информации, записываемой в виде последовательности выполненных команд, которые осуществляют решение поставленной задачи.

Команда- код, определяющий операцию и данные, участвующие в  операции. Команда содержит также в явной или неявной форме информацию об адресе, по которой помещается результат операции и об адресе следующей команды. В команде содержатся не сами операнды, а информация об адресах ячеек памяти или регистрах, в которых она находится.

Код команды можно  представить состоящим из нескольких частей или полей, имеющих определенное функциональное назначение при кодировании команды информации.

Команда состоит из: операционной, адресной частей.

Операционная часть  содержит код операции, который задает вид операции.

Адресная часть содержит информацию об адресах операндах и результата операции и в некоторых случаях информацию об адресе следующей команды.

Структура команды определяется составом, назначением и распределением полей в команде.

Форматом команды называют ее структуру разметкой номеров разрядов, определяющие границы отдельных полей команды или указывает число разрядов в определенных полях.

Важной и сложной  проблемой при проектировании ЭВМ  является выбор структуры и формат команды, то есть определяется ее длина, назначение и длины отдельных ее полей.

 

 

 

 

Состояние процессора.

При выполнении процессором  программы после каждого рабочего такта, а тем более в результате завершения программы или очередной  команды изменится содержимое регистров, счетчиков, триггеров, то есть изменится состояние процессора.

Информация о состоянии  процессора необходима при анализе  ситуаций, отказов или сбоев, при возникновении выполнения программы после перерывов, вызванных отказами, сбоями и прерываниями.

Состояние процессора после  данного такта или после выполнения данной команды считается совокупностью состояний в соответствующий момент времени всех элементов запоминающих устройств. При отказах или сбоях часть информации текущего незаполненного состояния может исказиться или обнулиться. Однако не вся информация исчезает или искажается при переходе к очередной команде или к другой программе.