Базарова И.А. Архитектура процессорных систем

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 5. Схема, иллюстрирующая прямой доступ к памяти.

Способы передачи потока данных.

Открытая архитектура позволяет использовать различные адаптеры

расширения, подключаемые к стандартным внешним интерфейсам, или

устанавливаемых в слоты шин.

Обычно программы общаются с адаптерами через инструкции обращения

к портам ввода-вывода, через прерывания, через DMA, через непосредственное

управление шиной.

Выбор метода взаимодействия определяется требованиями к пропускной

способности, времени отклика на событие, происходящее в адаптере и

допустимой загрузкой процессора.

Программно - управляемый обмен:

1. Анализируется состояние внешнего устройства (операция чтения

регистра состояния внешнего устройства).

2. Ожидание готовности устройства к обмену.

3. Обмен данными.

Недостаток: сильная загрузка на процессора, особенно, если программа сама

формирует управляющие сигналы обмена.

Пример: драйвер параллельного порта.

Существуют высокоскоростные режимы программного обмена, при которых

процессор может пересылать данные между портами и областью памяти,

затрачивая минимальное количество тактов системной шины.

Внешние устройства являются менее медленными, чем процессор, поэтому

контроллер интерфейса внешних устройств

«притормаживает» скорость

обмена, которая определяется режимом обмена.

Инициализация и синхронизация обмена данными.

Инициатором обмена может выступать:

1. Программа

2. Периферийные устройства

3. Метод обмена Polling

1. Программа ожидает события в ПУ, периодически читая его регистр

состояния. Это «обмен по опросу готовности». Время реакции на

события – доли микросекунд. Недостаток: выполнение

процессором

«пустых тактов» (простаивание).

2. Используются аппаратные прерывания, вырабатываемые устройством

по событиям, требующим взаимодействия с программой. Время

реакции зависит от большого количества факторов, включая режим

работы процессора (если режим защищенный – реакция составляет

десятки микросекунд). Если задействована работа с виртуальной

памятью, то десятки и сотни миллисекунд.

3. Polling (поллинг) - это опрос

готовности устройства по периодическим

прерываниям. Устройство, которое готово к обмену – обслуживается, а

которое не готово – пропускается до следующего прерывания. При

этом процессор выполняет свои задачи.

Практика.

Записать пошагово программу действий процессора по заданным

условиям, используя табличный метод представления из теоретической

части.

Вариант 1.

Прочитать число 1101 из ячейки памяти 206, проинвертировать его и

сохранить

результат в аккумуляторе.

Вариант 2.

Выполнить команду чтения числа 16 из ячейки 38, сложить с содержимым

аккумулятора (17) и поместить результат в аккумулятор.

Вариант 3.

Сложить числа А и В из основной памяти и сохранить результат в

аккумуляторе.

Вариант 4.

Выполнить команду чтения сложения чисел 22 из ячейки 35 и 18 из ячейки 107,

сохранить результат в памяти.

Вариант 5.

Выполнить команду чтения

числа 10011 из ячейки 203, проинвертировать,

прибавить 1 и сохранить результат в памяти.

Вариант 6.

Прочитать число 100101 из ячейки 316, сложить с числом 111001, хранящимся

в аккумуляторе и поместить его в ячейку памяти 268.

Вариант 7.

Выполнить команду чтения числа 140 из ячейки 326, прибавить к нему 1,

сложить с числом 20 из ячейки 367, результат поместить в аккумулятор.

Вариант 8.

Сложить числа

С и М из основной памяти и сохранить результат в памяти.

Вариант 9.

Выполнить команду чтения числа 465 из ячейки 78, прибавить к нему 1,

сложить с числом 120 из ячейки 46, результат поместить в аккумулятор.

Вариант 10.

Выполнить команду чтения сложения чисел 46 из ячейки 110111 и 87 из ячейки

111111, сохранить результат в памяти.

Контрольный тест 2.

Системы команд различных типов МП:

1) идентичны

2) совершенно разные

3) частично совпадают

2. Действия МП после запуска программы (проставить порядок):

1) извлекает из основной памяти операнды и записывает их в регистрах

2) сохраняет результат операции в основной памяти

3) декодирует команду, определяет адреса операндов

4) наращивает содержимое счетчика команд

5) выполняет операцию по заданному коду

6) извлекает из памяти команду и помещает её

код в регистр команд

3. Гибкая логика управления операциями характерна для:

1) программного способа

2) микропрограммного способа

3) многопрограммного способа

4. Аппаратный запрос на прерывание инициирует:

1) микропроцессор

2) внешнее устройство

3) контроллер прерывания

4) операционная система

5. Запрос на прерывание относительно цикла работы МП является:

1) синхронным

2) асинхронным

противофазным

4) синхронизирующим

6. Контекстное переключение – это:

1) перезапись содержимого ячеек памяти

2) пересылка содержимого регистров МП в память

3) пересылка и перезапись содержимого ячеек памяти в регистры МП

4) перезапись и пересылка содержимого регистров МП в память

5) перезапись содержимого регистров МП

7. Для реализации вложенных прерываний используется:

1) FIFO

2) ПЛМ

3) стек

4) ROM

8. Запрос на прерывание от схем питания является:

1) внутренним прерыванием

2) программно-вызываемым

3) немаскируемым внешним

4) маскируемым внешним

9. Проставить порядок действия аппаратных средств в режиме DMA:

1) передача данных по каналу ВУ- RAM

2) запрос от ВУ

3) обработка запроса процессором

4) инициализация режима контроллером DMA

10. Дополнительная память (Extended Memory) доступна:

1) только в реальном режиме

2) только в защищенном режиме

3) как в реальном, так и в защищенном режимах

4) в

защищенном режиме и в режиме SMM

5) в реальном режиме и в режиме SMM

11. Адресное пространство памяти SMRAM доступно процессору:

1) только в режиме обработки немаскируемого прерывания

2) только в режиме обработки маскируемого прерывания

3) в режиме DMA

4) в реальном режиме

5) в защищённом режиме

12. Пространство памяти компьютерной системы:

1) является

программно-непрерывным

2) является многоуровневой однородной структурой

3) является аппаратно-непрерывным

4) является многоуровневой неоднородной структурой

13. Карта разрешенных портов (IO Permission Bitmap) задается:

1) МП во внутренних регистрах

2) ОС в дескрипторе сегмента состояния задачи

3) ОС в регистрах сегментов

4) МП в регистрах указателей и индексов

5) МП в регистрах сегментов

14. Порты, находящиеся на разных физических шинах:

1) могут иметь совпадающие адреса

2) не могут иметь совпадающие адреса

3) могут иметь совпадающие адреса только при наличии буфера данных

4) могут иметь совпадающие адреса при наличии дополнительной схемы

распознавания типа шины

15. Пространство ввода-вывода является разделяемым за счёт:

1) сигналов

MEMRD , MEMWR

2) сигналов

IORD , IOWR

3) n-битной адресации порта

4) шинных циклов обмена

Контрольный тест 3.

1. Архитектура компьютерной системы – это:

1) логическая организация аппаратных средств

2) логическая организация программных средств

3) логическая организация аппаратно-программных средств

4) логическая организация аппаратных средств в виде динамической модели

2. Форм-фактор определяет:

1) расположение периферийных устройств

2) расположение модулей памяти

3) расположение системных устройств и слотов

расширения

4) расположение разъемов и кабелей

5) расположение внутренних и внешних компонентов системы

3. Если соединить несколько свободных входов ТТЛ, их состояние будет:

1) низкоуровневое

2) высокоуровневое

3) неопределенное

4. Если соединить несколько свободных выходов ТТЛ, их состояние будет:

1) низкоуровневое

2) высокоуровневое

3) неопределенное

5. Системная производительность зависит от

быстродействия:

1) операционной системы

2) прикладного ПО

3) аппаратных средств

4) МП, периферии и типа установленного ПО

5) МП совместно с внешней памятью

6. Пиковая производительность компонентов системы определяется с

помощью:

1) ТОП, оценивающих работу реальных приложений

2) специальных расчетных формул

3) статистического анализа

4) синтетических тестов на скорость

7. В регистровом косвенном режиме операнд находится:

1) в составе команды

2) в регистре

3) в основной памяти

4) на жёстком диске

5) в коде операции

8. Тестовые программы позволяют

1) точно сравнивать производительность аппаратных и программных

средств ПК различных архитектур

2) приблизительно сравнивать производительность аппаратных и

программных средств ПК различных архитектур

3) искажать информацию о производительности процессоров фирм-

конкурентов

9. В результате тестирования системы было выяснено, что компонент работает

с производительностью 250 Мб/с. Следовательно, проводился

1) высокоуровневый тест работы графической программы

2) низкоуровневый тест работы системной памяти

3) низкоуровневый тест работы сопроцессора

4) расчет системной производительности

10. Системная плата определяет:

1) архитектуру ПК

2) производительность ПК

3) архитектуру и производительность ПК

4) возможности модернизации

11. Тип чипсета существенно влияет на:

1) производительность

2) стандарт ATX

подключаемые периферийные устройства

4) применяемую логику

12. Импульсы опорной частоты синхронизируют:

1) процессор

2) системную шину

3) системную шину и шины ввода/вывода

4) процессор, системную шину и шины ввода/вывода

5) процессор и системную шину

13. Деление опорной частоты применяется для синхронизации:

1) шин ввода/вывода

2) системной шины Host Bus

СОМ-портов и периферийных адаптеров

4) вычислительного ядра процессора

14. Поддерживаемые частоты шины PCI, CPU, способы буферизации и размер

кэш-памяти чипсет определяет:

1) на верхнем уровне архитектуры системной платы

2) на среднем уровне архитектуры системной платы

3) на нижнем уровне архитектуры системной платы

15. Реализация котроллера USB входит в функции:

1) системного контроллера

2) коммутатора данных

3) устройства PIIX

16. На микросхемах, входящих в чипсет, могут быть реализованы:

1) модули динамической памяти

2) последовательный порт

3) система энергопотребления

4) контроллеры интерфейсных портов

5) параллельный порт

17. Параметры микросхем чипсета хранятся:

1) в оперативной памяти

2) в

файловых регистрах

3) в настройках операционной системы

4) во флэш-памяти

Контрольный тест 4.

1. Переключение из режима Protected Mode в Real Mode процессора

осуществляется:

1) через инструкцию переключения с предварительно подготовленными

таблицами дескрипторов

2) через аппаратный сброс

3) через специальные функции BIOS

4) через бит сброса в регистре флагов

2. Реальный режим процессоров Intel используется под

управлением:

1) XENIX

2) UNIX

3) MS-DOS

4) OS/2

5) NetWare

3. Исключение, возникшее во время двойного отказа (Double Fault), вызывает:

1) аппаратное маскируемое прерывание

2) аппаратное немаскируемое прерывание

3) программное прерывание

4) исключение (Instruction Exceptions)

5) отключение (Shutdown)

4. Необходимость в задержке и растяжке командных циклов возникла в

результате:

1) повышения производительности системы памяти

2) повышения производительности локальной шины

3) повышения производительности портов ввода-вывода

4) повышения производительности внешних интерфейсов

5) возрастания объёма данных и применения конвейеризации

5. Для 32-х разрядных процессоров режим V86 является:

1) особым состоянием реального режима

особым состоянием защищённого режима

3) особым состоянием, не связанным ни с реальным, ни с защищённым

режимом

6. Сегментация 32-х разрядных процессоров является средством организации:

1) физической памяти на системном уровне

2) логической памяти на прикладном уровне

3) системной памяти для управления физической памятью

7. Блок сегментации вычисляет:

1) физический адрес, суммируя

эффективный адрес с линейным

2) линейный адрес, суммируя эффективный адрес с базовым адресом

сегмента

3) логический адрес через обращение к дескрипторным таблицам

8. Возможность инициализации памяти SMRAM возлагается на:

1) операционную систему

2) специальные опции BIOS

3) системную логику

4) прикладное программное обеспечение

9. При ближнем обращении доступ осуществляется:

1) указанием полного

адреса

2) указанием смещения

3) через содержимое регистра сегмента

4) указанием эффективного адреса

10. В режиме аппаратного сброса (RESET=1) процессор:

1) управляет локальной шиной, отключая тристабильные буферы

2) управляет локальной шиной через тристабильные буферы

3) не управляет локальной шиной, отключая тристабильные буферы

4) не управляет локальной шиной, а задействует тристабильные буферы

11. В режиме системного управления SMM запрещены:

1) маскируемые прерывания

2) немаскируемые прерывания

3) любые аппаратные прерывания

4) исключения и немаскируемые прерывания

5) маскируемые прерывания и исключения

12. Исключение, которое обнаруживается и обслуживается после выполнения

инструкции, его вызвавшей, называется:

1) аварийным завершением

2) ловушкой

3) отказом

13. Исключение, не позволяющее установить вызвавшую его

инструкцию,

называется:

1) аварийным завершением

2) ловушкой

3) отказом

14. В режиме DMA процессор:

1) работает напрямую с микросхемами памяти

2) работает напрямую с адаптерами ввода/вывода

3) переводит свои интерфейсные схемы в z-состояние

4) аппаратно отключается от схем памяти и портов ввода/вывода

Контрольный тест 5.

1. RISC-архитектура характерна для

процессоров:

1) Intel

2) CYRIX

3) Alpha

4) AMD

2. Разделение инструкции на отдельные этапы выполнения относится к:

1) параллельной обработке

2) конвейерной обработке

3) разделяемой обработке

4) векторной обработке

3. Закон Амдала вычисляет:

1) количество последовательных операций

2) количество параллельных операций