NSWI /2011 ZS. Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA

Podobné dokumenty
Princip funkce počítače

Přednášky o výpočetní technice. Hardware teoreticky. Adam Dominec 2010

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Kubatova Y36SAP procesor - control unit obvodový a mikroprogramový řadič RISC Y36SAP-control unit 1

Architektury počítačů a procesorů

Činnost CPU. IMTEE Přednáška č. 2. Několik úrovní abstrakce od obvodů CPU: Hodinový cyklus fáze strojový cyklus instrukční cyklus

Procesor. Základní prvky procesoru Instrukční sada Metody zvýšení výkonu procesoru

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 7

Strojový kód k d a asembler procesoru MIPS SPIM. MIPS - prostředí NMS NMS. 32 ks 32bitových registrů ( adresa registru = 5 bitů).

Počítač jako prostředek řízení. Struktura a organizace počítače

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek

Procesor. Procesor FPU ALU. Řadič mikrokód

Systém řízení sběrnice

Úvod do problematiky návrhu počítačových systémů. INP 2008 FIT VUT v Brně

Základy informatiky. 2. Přednáška HW. Lenka Carr Motyčková. February 22, 2011 Základy informatiky 2

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

PRINCIPY POČÍTAČŮ Metodický list číslo 1

Systém adresace paměti

Architektura počítačů

PRINCIPY POČÍTAČŮ. Schopnost logického uvažování a rešeršní práce v prostředí Internetu.

a operačních systémů

Témata profilové maturitní zkoušky

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Základní deska (1) Označována také jako mainboard, motherboard. Deska plošného spoje tvořící základ celého počítače Zpravidla obsahuje:

Architektura procesoru ARM

2.8 Procesory. Střední průmyslová škola strojnická Vsetín. Ing. Martin Baričák. Název šablony Název DUMu. Předmět Druh učebního materiálu

Struktura a architektura počítačů

Architektura počítače

Přednáška. Strojový kód a data. 4. Přednáška ISA J. Buček, R. Lórencz

Sběrnicová struktura PC Procesory PC funkce, vlastnosti Interní počítačové paměti PC

Principy počítačů I - Procesory

Pojem architektura je převzat z jiného oboru lidské činnosti, než počítače.

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Architektury CISC a RISC, uplatnění v personálních počítačích

Vstupně - výstupní moduly

Témata profilové maturitní zkoušky

Program a životní cyklus programu

Procesory, mikroprocesory, procesory na FPGA O. Novák, CIE 11 1

Architektura a princip funkce počítačů

Základní principy konstrukce systémové sběrnice - shrnutí. Shrnout základní principy konstrukce a fungování systémových sběrnic.

Virtualizace v architekturě počítačů Virtualization in architecture of computers

PROCESOR. Typy procesorů

Adresní mody procesoru

OPS Paralelní systémy, seznam pojmů, klasifikace

Architektura počítačů Agenda

Úvod do architektur personálních počítačů

ZÁKLADY PROGRAMOVÁNÍ. Mgr. Vladislav BEDNÁŘ /14

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy

Představení a vývoj architektur vektorových procesorů

Paralelní systémy. SIMD jeden tok instrukcí + více toků dat jedním programem je zpracováváno více různých souborů dat

Jak do počítače. aneb. Co je vlastně uvnitř

Hardwarová realizace konečných automatů

Systémy pro sběr a přenos dat

PB002 Základy informačních technologií

PRINCIPY OPERAČNÍCH SYSTÉMŮ

Řízení IO přenosů DMA řadičem

Techniky zvýšení výkonnosti procesoru, RISC a CISC procesory

Assembler RISC RISC MIPS. T.Mainzer, kiv.zcu.cz

V 70. letech výzkumy četnosti výskytu instrukcí ukázaly, že programátoři a

Zpráva o průběhu přijímacího řízení na vysokých školách dle Vyhlášky MŠMT č. 343/2002 a její změně 276/2004 Sb.

Vývoj informačních systémů. Obecně o IS

Vstupně výstupní moduly. 13.přednáška

Operační systémy. Tomáš Hudec.

Kubatova Y36SAP 9. Strojový kód ISA architektura souboru instrukcí střadačově, zásobníkově orientovaná, GPR Kubátová Y36SAP-ISA 1

Semestrální práce z předmětu Speciální číslicové systémy X31SCS

4. Úvod do paralelismu, metody paralelizace

Hardware - komponenty počítačů Von Neumannova koncepce počítače. Von Neumannova koncepce počítače

2 Hardware a operační systémy

VÝUKOVÝ MATERIÁL. 3. ročník učebního oboru Elektrikář Přílohy. bez příloh. Identifikační údaje školy

INFORMATIKA. Charakteristika vyučovacího předmětu:

SYSTÉMY NAČIPU MI-SOC

Úvod. Programovací paradigmata

Architektura Intel Atom

Další aspekty architektur CISC a RISC Aktuálnost obsahu registru

Paměťový podsystém počítače

Architektury Informačních systémů. Jaroslav Žáček

Profilová část maturitní zkoušky 2017/2018

BI-JPO (Jednotky počítače) Cvičení

Roman Výtisk, VYT027

Pohled do nitra mikroprocesoru

INFORMATIKA. Jindřich Kaluža. Ludmila Kalužová

LOGICKÉ OBVODY X36LOB

Profilová část maturitní zkoušky 2013/2014

IB109 Návrh a implementace paralelních systémů. Organizace kurzu a úvod. RNDr. Jiří Barnat, Ph.D.

Referát (pokročilé architektury počítačů)

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 11

Číselné vyjádření hodnoty. Kolik váží hrouda zlata?

Univerzita Jana Evangelisty Purkyně Automatizace Téma: Datová komunikace. Osnova přednášky

Architektura počítačů

Historie výpočetní techniky. Autor: Ing. Jan Nožička SOŠ a SOU Česká Lípa VY_32_INOVACE_1121_Histrorie výpočetní techniky_pwp

MATURITNÍ OTÁZKY ELEKTROTECHNIKA - POČÍTAČOVÉ SYSTÉMY 2003/2004 PROGRAMOVÉ VYBAVENÍ POČÍTAČŮ

Hlavní využití počítačů

1 Osobní počítač Obecně o počítačích Technické a programové vybavení... 4

Přerušovací systém 12.přednáška

Strojový kód. Instrukce počítače

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Obecné výpočty na GPU v jazyce CUDA. Jiří Filipovič

Pokročilé architektury počítačů

Témata profilové maturitní zkoušky


Transkript:

Principy cpypočítačůčů aoperačních systémů ARCHITEKTURA

Literatura W.Stallings: Computer Organization & Architecture J.L.Hennessy, P.A.Patterson: Patterson: Computer Architecture: a Quantitative Approach V.P.Heuring, H.F.Jordan: Computer Systems Design and Architecture 2

Vliv na návrh počítače abstraktní úroveň matematika, filozofie, logika technologická úroveň fyzika, elektronika ekonomie 3

Víceúrovňová organizace počítače L 0 mikroprogramová úroveň (nad abecedou stroje) přímo technické vybavení počítače L 1 strojový jazyk počítače (nad abecedou stroje) virtuální stroj nad obvodovým řešením vybavení: popis architektury a organizace L 2 úroveň operačního systému doplnění ě íl 1 o soubor makroinstrukcí novou organizaci ipaměti 4

Víceúrovňová organizace počítače L 3 úroveň assembleru L 4 nejnižší úroveň lidsky orientovaného jazyka úroveň vyšších programovacích jazyků obecné nebo problémově orientované první nestrojově orientovaná úroveň L 5 úroveň aplikačních programů 5

Computer architecture / organization Software Hardware Electronic components Application domains Application designer System designer Computer designer Logic designer Circuit designer Computer architecture Computer organization Highlevel view Lowlevel view 6

Architektura pojem není jednoznačně definován ani používán někdy se chápe jako jeden z bodů postupu: architektura organizace implementace někdy zastřešuje všechny podstatné vlastnosti: funkce struktura organizace ace realizaceace 9

Architektura Amdahl, Blaauw, and Brooks (1964): Architecture of the IBM System/360 Architecture describes the attributes of a system as seen by the programmer, i.e., the conceptual structure and functional behavior, as distinct from the organization of the data flow and controls, the logical design, and the physical implementation. ti Důležité aspekty as seen by the programmer conceptual structure and dfunctional lbehavior 10

Architektura dnes Obecná definice Si Science and art of selecting and dit interconnecting ti hardware components to create computers that meet functional, performance and cost goals. Návrh architektury počítačového systému často protichůdné požadavky funkce, propustnost, zpoždění cena, výkon, spotřeba váha, velikost, rozšiřitelnost, spolehlivost dobrý návrh vyžaduje dobře zvolené kompromisy 11

Architektura dnes vše, co by měl znát ten, kdo programuje v assembleru tvoří operační systém Tedy: z jakých částí význam částí jak se jednotlivé části ovládají jak spolu části komunikují 12

Architektura pohled programátora ( instruction set architecture ) 1. základní datové struktury a reprezentace dat 2. adresové konvence 3. instrukční soubor a registrový model 4. řízení chodu, stavy počítače 5. vstupy a výstupy 13

1. Datové struktury, reprezentace dat způsob uložení dat v počítači mapovací funkce mezi reálným světem a vnitřním uložením minimální a maximální velikost adresovatelné jednotky 14

2. Adresové konvence definice způsobu, jak přistupovat k datovým strukturám segment - offset lineární adresace velikost paměti a její jí šířka paměťový model ( povolená místa) virtualizace? 15

3. Instrukční soubor definice přechodové funkce mezi stavy počítače formát instrukce způsob zápisu možnosti adresování operandů 16

3. Registrový model Rozlišování registrů procesoru: Podle volby, určení registru: explicitní / implicitní registr Podle funkce registru: řídící registr / registr operandu 17

4. Řízení spolupráce procesoru a ostatních jednotek interakce s okolím přerušení (interrupt) vnitřní vnější 18

5. Vstupy a výstupy metody a způsob přenosu dat mezi procesorem a ostatními jednotkami počítačem a okolím Zahrnuje: definice datových struktur ( CO CO ) identifikace zdroje/cíle ( KAM ) identifikace datových cest ( KUDY KUDY ) protokol ( JAK ) reakce na chyby 19

Architektura pohled návrháře (mikroarchitektura/organizace počítače) 1. šíře datových cest 2. stupeň sdílení 3. definice specializovaných jednotek 4. paralelismy 5. organizace paměti a I/O 6. stupeň ň predikce 20

1. Datové / přenosové cesty data / řídící signály koncové body šířka 21

2. Sdílení na úrovni obvodů sdílení obvodů procesoru a I/O na úrovni jednotek sdílení ALU více procesory 22

3. Specializované jednotky na různých úrovních: jednotka pro výpočty v plovoucí řádové čárce fetch / decode / execute jednotky 23

4. Paralelismus rozklad na úlohy, které lze zpracovávat současně granularita programy části programů podprogramy cykly, iterace... instrukce Lze pouze u nezávislých dějů! 24

5. Organizace paměti a I/O hierarchie paměti způsob vyhledávání a předávání dat rozdělení funkcí vstupně-výstupních zařízení, počet I/O jednotek, vztahy 25

6. Predikce schopnost připravit se na očekávaný děj načtení instrukce nastavení přenosu dat Realizace explicitní predikce statistika heuristiky adaptivní predikce 26

Implementace architektury Fyzická realizace logická vrstva funkční bloky nahrazeny logickými celky obvodová vrstva logické obvody na úrovni hradel fyzická vrstva na úrovni tranzistorů Význam technologie složitost architektury r odpovídá stavu technologie menší, rychlejší, levnější, ekomičtější v prozovu... 27

Gordon E. Moore Cramming more components onto integrated circuits (Electronics, 1965): Složitost prvků se každý rok zvyšuje řádově na dvojnásobek 28

aktualizovaný Moorův zákon Ke změně základních technologických parametrů dochází přibližně po 18 měsících, kdy se některý z parametrů změní v poměru 1:2. 29

30

31

32

33