Шпаргалка по предмету "Основы информатики"

-  тип 1 —  действует в режиме “трассировки”  ( после выполнения каждой команды программы происходит останов);

-  тип 2 —  немаскируемые технические прерывания;

-  тип 3 - прерывания  по команде INT, включенной в программу (вызывает останов и отображение  содержимого регистров микропроцессора);

-  тип 4 —  прерывание по команде INTO, включенной  в программу (выполняется при  условии, что при выполнении предыдущей  команды произошло переполнение  разрядной сетки);

-  типы 8-15 — аппаратные прерывания, инициируемые  внешними устройствами;

-  типы 16- 31 — планируемые программные  прерывания BIOS;

-  типы 32-255 — программные прерывания DOS.

В некоторых типах прерываний BIOS и DOS имеется много разновидностей, иногда более 10. Так, прерывание 33 (21Н) имеет около 100 разновидностей (это прерывание наиболее часто используется в программах пользователя). В таких случаях вид прерывания (внутри типа) определяется содержимым регистра AH.

Каждому прерыванию в памяти ЭВМ соответствует вектор прерывания (эти вектора размещены в оперативной памяти, начиная с нулевого адреса). Каждый вектор прерывания размещается в 32-битовой ячейке памяти и представляет собой адрес, по которому размещена собственно программа прерывания. По сути такие программы очень похожи на процедуры, отличие в том, что программа прерывания заканчивается командой возврата IRET.

При выполнении команды INT микропроцессор производит следующие действия:

а) помещает в стек регистр флагов;

б) обнуляет флаг трассировки TF и флаг включения-выключения прерываний IF для блокировки других действий, кроме обработки вызванного прерывания;

в) помещает в стек значение регистра CS;

г) вычисляет адрес вектора прерываний, умножая номер_прерывания на 4 (т.к. вектор прерывания занимает 4 байта или 32 бита);

д) обращается ко второму слову из вычисленного адреса вектора прерываний и помещает его в регистр CS;

е) помещает в стек значение указателя команд IP;

ж) загружает в IP первое слово вектора прерываний.

После выполнения всех этих действий в стеке окажутся значения регистра флагов, адреса сегментного регистра CS и смещение команды, следующей за командой прерывания IP. Пара регистров CS:IP будет указывать на начальный адрес программы обработки прерывания, которую микропроцессор и начнет выполнять.

Команда INTО представляет собой команду условного прерывания. Она инициирует прерывание в том случае, когда флаг переполнения OF равен 1. Следовательно, применять эту команду надо после арифметических операций, которые могут вызвать переполнение. Однако обрабатываться прерывание будет только при наличии переполнения, при отсутствии эта команда будет игнорироваться. Команда INTО вызывает команду обработки по вектору прерывания 4, для определения выполняемых командой действий необходимо обратиться к техническому руководству для конкретной ЭВМ. Выбор действий по обработке ситуаций переполнения возлагается на пользователя, поэтому без дополнительного уточнения по руководству конкретного компьютера пользоваться этой командой не рекомендую.

Команда IRET, как было уже сказано, является командой возврата после прерывания. Она извлекает из стека значения регистров CS и IP и регистра флагов (считывает три ячейки стека), а затем микропроцессор по новому содержанию регистров команд продолжит выполнение программы пользователя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.Запоминающие  устройства. Иерархичная организация  памяти. Основные показатели быстродействия  системы памяти. Памятью ЭВМ называется  совокупность устройств, служащих  для запоминания, хранения и выдачи  информации. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами (ЗУ) того или иного типа 

(ЗУ), устройство для записи, хранения и выдачи (по запросу) информации, представленной обычно в цифровом коде. При записи информация преобразуется в электрические, оптические или акустические сигналы либо механические перемещения с целью воздействия на запоминающую среду (носитель данных) для изменения её состояния, формы или целостности. При считывании (воспроизведении) информации указанные изменения носителя данных воспринимаются считывающим устройством и преобразуются в сигналы, которые однозначно представляют считанную информацию в форме, удобной для восприятия человеком или для дальнейшего преобразования. В качестве запоминающей среды используют либо совокупность дискретных элементов, либо слой магнитного вещества  или фотоэмульсии, металлизированный слой, бумагу, картон, лавсановую плёнку. Для размещения одной порции информации (буквы, числа, слова, символы) в запоминающей среде выделяется группа дискретных элементов или отдельные участки (ячейки памяти, зоны), которым присваивают порядковый номер – адрес. Операция записи информации в ячейку (зону) памяти по заданному адресу или считывание из неё называется обращением к запоминающему устройству. Запоминающие устройства входят в состав ЭВМ, различных устройств автоматики, телемеханики, технологических машин, станков и исследовательских установок с программным управлением и пр. В зависимости от выполняемых функций запоминающие устройства в ЭВМ подразделяются в основном на оперативные (ОЗУ) и постоянные (ПЗУ). ОЗУ предназначены для записи и хранения информации, используемой непосредственно при выполнении арифметических и логических операций. ПЗУ используются в основном для хранения программ, справочных таблиц и т. п.Все ЗУ, входящие в состав ЭВМ, образуют память ЭВМ, а отдельные ЗУ соответственно оперативную память, постоянную память, буферную память и т. д.

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

• Постоянные ЗУ (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем.
• Записываемые ЗУ (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз.
• Многократно перезаписываемые ЗУ (ПППЗУ) (например, CD-RW).
• Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят на триггерах, более медленные, но дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на конденсаторах. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника питания (например, тока).

По типу доступа ЗУ делятся на:

Устройства с последовательным доступом.

Устройства с произвольным доступом (RAM).

Устройства с прямым доступом.

Устройства с ассоциативным доступом.

По геометрическому исполнению: дисковые; ленточные; барабанные; карточные; печатные платы.

По физическому принципу: перфорационные, перфокарта, перфолента, с магнитной записью, ферритовые сердечники, магнитные диски, Жёсткий магнитный диск, Гибкий магнитный диск, магнитные ленты, магнитные карты, оптические.

магнитооптические: CD-MO, использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки); использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память); звуковые и ультразвуковые (линии задержки); использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.

Основные принципы иерархической организации памяти.

Иерархический подход к организации памяти компьютера - память представляет собой совокупность запоминающих устройств, отличающихся как своими основными характеристиками, так и принципами действия. В простейшем случае иерархичная структура памяти рассматривает состояние из четырех уровней (уровни нумеруются по степени и близости к ЦП):

1. Регистровая память ЦП(CPU).
2. Кэш-память.
3. Основная память.
4. Внешняя память на жестких магнитных дисках.

Иерархичный подход к организации памяти можно рассмотреть как разумный компромисс к обеспечению противоречивых требований со стороны пользователей к основным характеристикам памяти.

Иерархия запоминающих устройств

Структура памяти, в которой можно выделить несколько различных по характеристикам уровней, называется иерархической. При иерархической организации структуры памяти обычно каждый уровень (ступенька) памяти с большим быстродействием имеет меньшую емкость ЗУ, использующиеся на самом высоком уровне иерархии, имеют наименьшую информационную ёмкость и наибольшее быстродействие. Эту память часто называют набором регистров и иногда относят к устройствам обработки, она позволяет выполнять некоторые логические и арифметические операции.

На следующей ступени иерархии ЗУ ЭВМ находятся сверхоперативные ЗУ (СОЗУ) - устройства, имеющие быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора, и служащие для хранения информации (чисел и команд), которая наиболее часто встречается в процессе решения задач.

На третьей ступени иерархии находится большая быстрая память, называемая оперативной. Оперативные ЗУ (ОЗУ) имеют более значительную информационную ёмкость и работают с циклом, в несколько раз большим цикла процессора. Для увеличения скорости обмена информацией между процессором и ОЗУ последние иногда разделяют на несколько модулей (блоков или секций) и обращаются к различным блокам непосредственно или через СОЗУ.

На самом нижнем уровне иерархии находится относительно медленная, но вместительная внешняя память. Во внешнем ЗУ (ВЗУ) обычно хранится вся вводимая в машину информация. Чтобы избежать усложнения конструкции системы, к внешним ЗУ не предъявляются требования по быстродействию. ВЗУ являются наиболее экономичными для хранения больших массивов информации.

Данные, хранящиеся во внешнем ЗУ, непосредственно не используются в вычислительном процессе, что и отражается в их названии (внешние). Для использования этой информации необходимо переместить её из ВЗУ в оперативные ЗУ, образующие внутреннюю память системы. Для повышения эффективности обмена информацией между устройствами используют буферную память. Буферное ЗУ (БЗУ) занимает промежуточное положение между внутренним и внешним ЗУ. Оно предназначено для расширения внутренней памяти при условии сохранения быстродействия ЭВМ.

Основными техническими характеристиками ЗУ являются: емкость, быстродействие, разрядность, экономичность, надежность, потребляемая мощность и габаритно-весовые показатели. Характеристики ЗУ влияют на основные показатели вычислительной системы в целом и в первую очередь на ее быстродействие.

Быстродействие ЗУ характеризуется его временными характеристиками, к которым относятся: время обращения к ЗУ при записи и считывании информации, время записи информации, время считывания или выборки информации. Время обращения (время цикла) характеризуем максимальную частоту обращения к данному ЗУ при считывании или записи информации. Время считывания или выборки информации - интервал времени обращения к ЗУ до получения выходного сигнала от подачи сигнала считывания. Время записи информации - интервал времени от момента подачи сигнала обращения к ЗУ до момента готовности информации к считыванию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18.Физические  основы работы внутренней памяти. Энергозависимая память. Внутренняя  энергонезависимая память.

К физическим  свойствам внутренней памяти относят:

§         это память, построенная на электронных элементах (микросхемах), которая хранит информацию только при наличии электропитания (энергозависимая);

§         это быстрая память, время записи в нее информации и чтения очень маленькое – микросекунды;

§         это память небольшая по объему по сравнению с внешней памятью.

Быструю энергозависимую внутреннюю память называют оперативной памятью или ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.

Имеется еще один вид внутренней памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Основное его отличие от ОЗУ — энергонезависимость, т.е. при отключении компьютера от электросети  информация в ПЗУ не исчезает. Кроме того, однажды записанная информация в ПЗУ не меняется. ПЗУ — это память, предназначенная только для чтения, в то время как ОЗУ — и для чтения, и для записи. Обычно ПЗУ по объему существенно меньше ОЗУ.

Энергозависимая память - Устройство памяти, предназначенное для хранения данных (программ, переменных и т.д.) только при электропитании.

Как только компьютер выключен (электроэнергия не поступает), содержимое памяти исчезает, и восстановить его невозможно. Примером такой памяти является оперативное запоминающее устройство.

Оперативная память (ОП) предназначена для  временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.

Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и более. Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер). Адрес – число, которое  идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП.

Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости.