Remkomplekty.ru

IT Новости из мира ПК
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Адресное пространство процессора это

Основные характеристики (разрядность, адресное пространство, быстродействие и другое) процессора компьютера;

Процессор компьютера предназначен для обработки информации. Каждый процессор имеет определенный набор базовых операций (команд), например, одной из таких операций является операция сложения двоичных чисел.

Технически процессор реализуется на большой интегральной схеме, структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Каждый процессор имеет следующие характеристики.

1. Тактовая частота. Работа всех устройств процессора синхронизируется генератором тактовой частоты, который вырабатывает периодические импульсы. Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт – это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах.

2. Разрядность процессора. Разрядностью называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет размер 4 байта, то разрядность процессора равна 8 x 4 = 32, если 8 байтов, то 64.

3. Адресное пространство. По адресной шине процессор передает адресный код – двоичное число, обозначающее адрес ячейки памяти или внешнего устройства, куда направляется информация по шине данных. Адресное пространство – это диапазон адресов, к которым может обратиться процессор, используя адресный код. Если адресный код содержит n битов, то размер адресного пространства равен 2 n байтов. Обычно размер адресного кода равен количеству линий в адресной шине. Например, если компьютер имеет 32-разрядную адресную шину, то адресное пространство его процессора равно 2 32 = 4 Гбайтов.

Часто уточняют разрядность процессора и пишут, например, 16/20, что означает, что процессор имеет 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т. е. максимальный объем оперативной памяти, который может быть установлен в компьютере. Современный процессор Pentium IV имеет разрядность 64/32, т. е. его адресное пространство составляет 4 Гб.

Производительность процессора является интегральной характеристикой, которая зависит от частоты процессора, его разрядности, а также особенностей архитектуры (наличие кэш-памяти и другое). Производительность процессора нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования, т. е. определения скорости выполнения процессором определенных операций в какой-либо программной среде.

Процессор (разрядность, адресное пространство)

Процессор — это центральное устройство компьютера, которое выполняет находящиеся в оперативной памяти команды программы и «общаются» с внешними устройствами благодаря шине адреса, данных и управления.

У компьютеров четвертого поколения функции центрального процессора выполняет микропроцессор — сверхбольшая интегральная схема (СБИС), реализованная в едином полупроводниковом кристалле (кремния или германия) площадью меньше 0.1 см 2 . Степень интеграции определяется размером кристалла и количеством реализованных в нем транзисторов. Так, в ЦП Intel 80486 DX содержится 1,2 млн. Транзисторов, а Intel Pentium Pro — 5.5 млн.

Выполнение микропроцессором команд предусматривает арифметические действия, логические операции, передачу управления (условную и безусловную), перемещение данных из одного места памяти в другое и координацию взаимодействия различных устройств ЭВМ. Можно выделить 4 этапа обработки команды процессором: выборка, декодирование, выполнениеизапись результата. В ряде случаев, пока первая команда выполняется, вторая может декодироваться, а третья выбираться.

К обязательным компонентам микропроцессора (МП) относятся арифметико-логическое (исполнительное) устройство и устройство управления.

Процессоры характеризуются скоростью (тактовой частотой) обработки информации и разрядностью.

Одним из способов повышения быстродействия МП является использование КЭШ-памяти, которое позволяет избежать циклов ожидания в работе МП, когда информация из соответствующих схем памяти устанавливаются на системной шине данных компьютера. Функционально КЭШ-память предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств с относительно быстрым МП. Благодаря преимуществам в архитектуре процессоры с меньшей тактовой частотой могут иметь большее быстродействие.

Для определения производительности МП в настоящее время рассматривают 4 аспекта: целочисленное вычисление, вычисления с плавающей точкой, графика, видео, сравнивая их с производительностью Intel 80486 SX — 25 МГц, чьи показатели ( индекс iCOMP) были приняты в 1992 г. За 100. Подчеркнем, что речь идет о производительности самих процессоров, а не всей компьютерной системы в целом.

Для улучшения показателей при выполнении операций с плавающей точкой, на которые даже самые мощные микропроцессоры тратят достаточно много времени, создано и используется устройство — математический сопроцессор. Математический сопроцессор — это интегральная схема, работающая во взаимодействии с центральным МП, предназначена только для выполнения математических операций. В них нет нужды. Если работа идет с базами данных или текстовыми редакторами, но если работа идет с электронными таблицами, с трехмерной графикой, пакетами САПР, специальными программами по математическому моделированию, то присутствие математического сопроцессора обязательно.

Разрядность процессора — это число одновременно обрабатываемых им битов. Процессор может быть 8, 16, 32, 64 — разрядным. Вместе с быстродействием разрядность характеризует объем информации, перерабатываемой процессором за единицу времени. Разрядность внутренней шины данных может не совпадать с количеством внешних выводов для линии данных.

Одна из функций процессора состоит в перемещении данных, в организации их обмена с внешними устройствами и оперативной памятью. При этом процессор формирует код устройства, а для ОЗУ — код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине. Объем физически адресуемой микропроцессором памяти однозначно определяет разрядность внешней шины адреса как 2 N , где N — разрядность адресной шины. Следовательно, при 16, 20. 24, или 32-разрядной шине адреса создается адресное пространство соответственно: 2 16 = 64 КбайтБ 2 20 = 1 Мбайт, 2 24 = 16 Мбайт, 2 32 = 4 Гбайт. Поэтому разрядность процессора часто уточняют: записывая например для I 80386 32/32, что означает? Микропроцессор имеет 32-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса, т.е. одновременно обрабатывается 32 бита информации, а адресное пространство микропроцессора составляет 4 Гбайта.

Память – запоминающие устройства (ЗУ)

Память – запоминающие устройства, предназначенные для хранения информации: данных и программ. Память компьютера делится на системную (внутреннюю) и внешнюю.

Основная (системная) память конструктивно реализована полупроводниковыми микросхемами:

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) быстрая полупроводниковая микросхема, предназначенная для постоянного хранения системной информации (программы тестирования и активизации оборудования и устройств компьютера), которая сохраняется при отключении электропитания. Ёмкость V=512 kb, 1, 2, 4 Mb

ОЗУ (оперативно запоминающее устройство ОП) – быстрая полупроводниковая микросхема, предназначенная для хранения оперативной информации (данных и программ, используемые в текущее машинное время). При отключении электропитания информация уничтожается. Ёмкость V=128, 256,512Mb, 1,2,4Gб

КЭШ – высокоскоростная полупроводниковая микросхема, которая является промежуточным буфером между оперативной памятью и процессором для ускорения поиска и скорости обработки информации, которая будет обрабатываться в ближайшие такты работы процессора. V=64, 128, 256 kb.

Читать еще:  Как узнать свой белый ip адрес

Распределение адресного пространства

Не следует думать, что термины «адресное пространство» и «оперативная память» эквивалентны. Адресное пространство — это просто набор адресов, которые умеет формировать процессор; совсем не обязательно все эти адреса отвечают реально существующим ячейкам памяти. В зависимости от модификации персонального компьютера и состава его периферийного оборудования, распределение адресного пространства может несколько различаться. Тем не менее, размещение основных компонентов системы довольно строго унифицировано. Типичная схема использования адресного пространства компьютера приведена на рис. 1.5. Значения адресов на этом рисунке, как и повсюду дальше в книге, даны в шестнадцатеричной системе счисления.

Рис. 1.5. Типичное распределение адресного пространства.

Первые 640 Кб адресного пространства с адресами от 00000h до 9FFFFh (и, соответственно, с сегментными адресами от 0000h до 9FFFh) отводятся под основную оперативную память, которую еще называют стандартной (conventional). Начальный килобайт оперативной памяти занят векторами прерываний, которые обеспечивают работу системы прерываний компьютера, и включает 256 векторов по 4 байта каждый. Вслед за векторами прерываний располагается так называемая область данных BIOS, которая занимает всего 256 байт, начиная с сегментного адреса 40h. Сама BIOS (от Basic In-Out System, базовая система ввода-вывода) является частью операционной системы, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве. Это запоминающее устройство (ПЗУ BIOS) располагается на системной плате компьютера и является, таким образом, примером встроенного, или «зашитого» программного обеспечения. В функции BIOS входит тестирование компьютера при его включении, загрузка в оперативную память собственно операционной системы MS-DOS, хранящейся на магнитных дисках, а также управление штатной аппаратурой компьютера — клавиатурой, экраном, дисками и прочим. В области данных BIOS хранятся разнообразные данные, используемые программами BIOS в своей работе. Так, здесь размещаются:

  • входной буфер клавиатуры, куда поступают коды нажимаемых пользователем клавиш;
  • адреса видеоадаптера, а также последовательных и параллельных портов;
  • данные, характеризующие текущее состояние видеосистемы (форма курсора и его текущее положение на экране, видеорежим, используемая видеостраница и проч.);
  • ячейки для отсчета текущего времени и т.д.

Область данных BIOS заполняется информацией в процессе начальной загрузки компьютера, а затем динамически модифицируется системой по мере необходимости. Многие прикладные программы, особенно, написанные на языке ассемблера, обращаются к этой области с целью чтения или модификации содержащихся в них данных. С некоторыми ячейками области данных BIOS мы столкнемся при рассмотрении примеров конкретных программ.

В области памяти, начиная с адреса 500h, располагается собственно операционная система MS-DOS, которая обычно занимает несколько десятков Кбайт. Программы MS-DOS, как и другие системные составляющие (векторы прерываний, область данных BIOS) записываются в память автоматически в процессе начальной загрузки компьютера.

Вся оставшаяся память до границы 640 Кб свободна для загрузки любых системных или прикладных программ. Как правило, в начале сеанса в память загружают резидентные программы (русификатор, антивирусные программы). При наличии резидентных программ объем свободной памяти уменьшается.

Оставшиеся 384 Кб адресного пространства между границами 640 Кб и 1 Мб, называемые старшей, или верхней (upper) памятью, первоначально были предназначены для размещения постоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Практически под ПЗУ занята только небольшая часть адресов, а остальные используются в других целях.

Часть адресного пространства старшей памяти отводится для адресации к графическому и текстовому видеобуферам графического адаптера. Графический адаптер представляет собой отдельную микросхему или даже отдельную плату, в состав которой входит собственное запоминающее устройство (видеопамять). Это запоминающее устройство не имеет никакого отношения к оперативной памяти компьютера, однако, его схемы управления настроены на диапазоны адресов A0000h. AFFFFh и B8000h. BFFFFh, входящих в общее с памятью адресное пространство процессора. Поэтому любая программа может обратиться по этим адресам и, например, записать данные в видеобуфер, что приведет к появлению на экране некоторого изображения. Если видеосистема находится в текстовом режиме, а запись осуществляется по адресам текстового видеобуфера, на экране появятся изображения тех или иных символов (букв, цифр, различных знаков). Если же перевести видеосистему в графический режим, и записывать данные в графический видеобуфер, то на экране появятся отдельные точки или линии. Можно также прочитать текущее содержимое ячеек видеобуфера.

В самом конце адресного пространства, в области адресов F0000h. FFFFFh, располагается ПЗУ BIOS — постоянное запоминающее устройство, о котором уже говорилось выше.

Часть адресного пространства, начиная с адреса C0000h, отводится еще под одно ПЗУ — так называемое ПЗУ расширений BIOS для обслуживания графических адаптеров и дисков.

В состав компьютера, наряду со стандартной памятью (640 Кб), входит еще расширенная (extended) память, максимальный объем которой может доходить до 4 Гбайт. Эта память располагается за пределами первого мегабайта адресного пространства и начинается с адреса 100000h. Реально на машине может быть установлен не полный объем расширенной памяти, а лишь несколько десятков Мбайт или даже меньше.

Понятие адресного пространства, сегмента и логической памяти

Поскольку прямое обращение процессов к физической памяти может приводить к повреждению хранящихся там данных и существует реальная необходимость запуска одновременно нескольких программ (процессов), было предложено следующее решение: для каждого процесса в операционной системе организована своя абстракция, называемая адресным пространством. Каждый процесс связан с этой абстракцией и как бы работает на своем процессоре, никак не связанном с физическим процессором. Адресное пространство – это набор адресов, который может быть использован процессором для обращения к памяти. Абстракция адресного пространства поддерживается только в процессорах, имеющих адресную шину. Адресное пространство не обязательно должно быть числовым. Например, DNS содержит имена доменов (город – набор улиц) и это тоже адресное пространство. Физическое адресное пространство ограничено размером физической памяти, установленной на компьютере, Логическое адресное пространство определяется разрядностью процессора и операционной системой. Для 16 разрядный процессоров или операционных систем это 2^16 адресов, а для 64 битных – 2^^64.

Введение абстракции адресного пространства позволило программистам отвлечься от физической организации модулей оперативной памяти и считать, что им предоставлен непрерывный набор свободных адресов. Такое представление называется логической памятью.

Для размещения абстрактных адресов в физической памяти в процессоре изначально использовался специальный ограничительный регистр, в котором располагался адрес смещения. Допустим, после загрузки операционной системы, в нем хранится адрес 16384 (смещение на 16 кб). Тогда следующий процесс, запускаемый на компьютере, будет использовать адреса начиная с 0+16384, хотя сам процесс будет считать, что загружается с 0 адреса. Следующий процесс получит физические адреса с адреса 32764+0 и т.д.

Читать еще:  Как пересохранить pdf в word

Такая схема управления памятью называется сегментацией. Сегмент – область памяти определенного назначения, внутри которой поддерживается линейная адресация. Сегменты содержат данные работающих процессов: процедуры, массивы, стек или скалярные величины. В дальнейшем сегменты получили большое распространение, поскольку можно изначально определить несколько сегментов как системных сегментов, содержащих фрагменты программного кода общего для всех процессов и сделать ссылку на него для всех создаваемых процессов.

Логическая память, таким образом, перестала быть линейной и превратилась в двумерную. Адрес состоит из двух компонентов: номер сегмента, смещение внутри сегмента. Далее оказалось удобным размещать в разных сегментах различные компоненты процесса (код программы, данные, стек и т. д.). Попутно выяснилось, что можно контролировать характер работы с конкретным сегментом, приписав ему атрибуты, например права доступа или типы операций, которые разрешается производить с данными, хранящимися в сегменте.

Рис.42 Сегменты процессов А и B

Некоторые сегменты, описывающие адресное пространство процесса, показаны на рисунке.

Большинство созданных ОС поддерживают сегментную организацию памяти. В некоторых архитектурах, например Intel и AMD, сегментация поддерживается на уровне оборудования.

Адреса, к которым обращается процесс, таким образом, отличаются от адресов, реально существующих в оперативной памяти. В каждом конкретном случае используемые программой адреса могут быть представлены различными способами. Например, адреса в исходных текстах обычно символические. Компилятор связывает эти символические адреса с перемещаемыми адресами (такими, как n байт от начала модуля). Подобный адрес, сгенерированный программой, обычно называют логическим (в системах с виртуальной памятью он часто называется виртуальным) адресом. Совокупность всех логических адресов называется логическим (виртуальным) адресным пространством.

Связывание адресов

Итак логические и физические адресные пространства ни по организации, ни по размеру не соответствуют друг другу. Максимальный размер логического адресного пространства обычно определяется разрядностью процессора (например, 2 64 ) и в современных системах значительно превышает размер физического адресного пространства. Следовательно, процессор и ОС должны быть способны отобразить ссылки в коде программы в реальные физические адреса, соответствующие текущему расположению программы в основной памяти. Такое отображение адресов называют трансляцией (привязкой) адреса или связыванием адресов

Связывание логического адреса, порожденного оператором программы, с физическим должно быть осуществлено до начала выполнения оператора или в момент его выполнения. Таким образом, привязка инструкций и данных к памяти в принципе может быть сделана на следующих шагах [Silberschatz, 2002].

  1. Этап компиляции (Compile time). Когда на стадии компиляции известно точное место размещения процесса в памяти, тогда непосредственно генерируются физические адреса. При изменении стартового адреса программы необходимо перекомпилировать ее код. В качестве примера можно привести .com программы MS-DOS, которые связывают ее с физическими адресами на стадии компиляции.
  2. Этап загрузки (Load time). Если информация о размещении программы на стадии компиляции отсутствует, компилятор генерирует перемещаемый код. В этом случае окончательное связывание откладывается до момента загрузки. Если стартовый адрес меняется, нужно всего лишь перезагрузить код с учетом измененной величины.
  3. Этап выполнения (Execution time). Если процесс может быть перемещен во время выполнения из одной области памяти в другую, связывание откладывается до стадии выполнения. Здесь желательно наличие специализированного оборудования, например регистров перемещения. Их значение прибавляется к каждому адресу, сгенерированному процессом.

Большинство современных ОС осуществляет трансляцию адресов на этапе выполнения, используя для этого специальный аппаратный механизм

Процессор (подробное изложение)

Процессор и его функции.

Процессор — центральное устройство компьютера.
Назначение процессора:
1) управлять работой ЭВМ по заданной программе;
2) выполнять операции обработки информации.

Микропроцессор (МП) — это сверхбольшая интегральная схема, которая реализует функции процессора ПК. Микропроцессор создается на полупроводниковом кристалле (или нескольких кристаллах) путем применения сложной микроэлектронной технологии. Возможности компьютера как универсального исполнителя по работе с информацией определяются системой команд процессора. Эта система команд представляет собой язык машинных команд (ЯМК). Из команд ЯМК составляют программы управления работой компьютера. Отдельная команда определяет отдельную операцию (действие) компьютера. В ЯМК существуют команды, по которым выполняются арифметические и логические операции, операции управления последовательностью выполнения команд, операции передачи данных из одних устройств памяти в другие и пр.

Устройство процессора.

В состав процессора входят следующие устройства: устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистры процессорной памяти. УУ управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. УУ извлекает очередную команду из регистра команд, определяет, что надо делать с данными, а затем задает последовательность действий выполнения поставленной задачи. (Функцию устройства управления можно сравнить с работой дирижера, управляющего оркестром. Своеобразной «партитурой» для УУ является программа.)

АЛУ — вычислительный инструмент процессора; это устройство выполняет арифметические и логические операции по командам программы.

Регистры — это внутренняя память процессора. Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. Предположим, что у процессора возникла необходимость сложить два числа. Для этого ему нужно считать из памяти первое слагаемое, затем — второе слагаемое, сложить их и, если необходимо, отправить результат снова в оперативную память. Стало быть, процессору необходимо где-то хранить первое и второе слагаемое, а затем и результат. Для этого служит внутренняя ячейка самого процессора, называемая сумматор, или аккумулятор. Кроме того, процессору необходимо знать, из какой ячейки оперативной памяти считывать очередную команду. Об этом ему сообщает содержимое его внутренней ячейки , называемой счетчиком команд. Сама команда после извлечения из оперативной памяти помещается в ячейку — регистр команд. Полученный после выполнения команды результат может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

  • сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
  • счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
  • регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения.

Все устройства процессора обмениваются между собой информацией с помощью внутренней шины данных. Современные процессоры имеют и другие части, но три перечисленные выше, вместе со связующим звеном — внутренней шиной данных — необходимый минимум.

Схема машинного цикла

Как пpавило, этот процесс разбивается на следующие этапы:

из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды;

Читать еще:  Постоянный ip адрес зачем нужен

выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;

устройство управления расшифровывает адресное поле команды;

по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;

УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;

результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;

все предыдущие этапы повторяются до достижения команды «стоп».

А теперь более подробно рассмотрим, как выполняется кусочек программы, в котором есть все то же сложение двух чисел. Итак:
1. Устройство управления смотрит, что находится в счетчике команд.
2. Набор из ноликов и единичек из соответствующей ячейки ОЗУ записывается в регистр команд. В процессе его декодирования устройство управления распознало команду вызова другой ячейки оперативной памяти в сумматор.
3. Номер ячейки — первого операнда (первого слагаемого) — записывается в регистр адреса.
4. Устройство управления считывает данные из оперативной памяти, согласуясь с регистром адреса, в сумматор.

Выборка и выполнение первой команды закончились. К этому времени счётчик команд автоматически увеличивается на 1.
1. Устройство управления переписывает содержимое следующей ячейки оперативной памяти, на которую указывает счётчик команд, в регистр команд.
2. Это оказалась команда сложения сумматора с ячейкой оперативной памяти. Её адрес располагается в регистре адреса, который уже изменился в процессе декодирования команды сложения устройством управления.
3. Данные из оперативной памяти из ячейки, на которую указывает регистр адреса, считывается и складываются с сумматором. Результат остается в сумматоре.
Закончились выборка и выполнение второй команды. Получена сумма двух чисел, и она располагается в сумматоре. И так далее. Операция выборки-выполнения называется ещё циклом выборки-выполнения, или машинным циклом.

Характеристики процессора.

1.Тактовая частота.
Процессор работает в тесном контакте с микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты (ГТЧ). ГТЧ вырабатывает периодические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. Это своеобразный метроном внутри компьютера. В ритме этого метронома работает процессор. Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт — это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если «метроном стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах — МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 40 МГц, 66 МГц, 100 МГц,130 МГц и др.

2.Разрядность процессора.
Разрядностью называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут образовываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет размер 2 байта, то разрядность процессора равна 16(8*2); если 4 байта, то 32, если 8 байт, то 64. Ячейка — это группа последовательных байтов ОЗУ, вмещающая в себя информацию, доступную для обработки отдельной командой процессора. Содержимое ячейки памяти называется машинным словом. Очевидно, размер ячейки памяти и машинного слова равен разрядности процессора. Обмен информацией между процессором и внутренней памятью производится машинными словами. Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящего в ячейку. Адресация как байтов, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 2, или через 4, или через 8). Еще раз подчеркнем: ячейка — это вместилище информации, машинное слово — это информация в ячейке.

3.Адресное пространство.
По адресной шине процессор передает адресный код — двоичное число, обозначающее адрес ячейки памяти или внешнего устройства, куда направляется информация по шине данных. Адресное пространство — это диапазон адресов (множество адресов), к которым может обратиться процессор, используя адресный код. Если адресный код содержит n бит, то размер адресного пространства равен 2n байтов. Обычно размер адресного кода равен количеству линий в адресной шине (разрядности адресной шины). Например, если компьютер имеет 16-разрядную адресную шину, то адресное пространство его процессора равно 216=64 Кб, а при 32-разрядной адресной шине адресное пространство равно 232=4 Гб.

Принципы Джона фон Неймана.

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления.

Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти.

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции; перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности.

Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т.е. они могут работать без «счетчика команд», указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×