Què és la CPU explicar la seva arquitectura i treballar?

1 Components de maquinari interns d' un ordinador

Aprèn - components de maquinari intern d' un ordinador

ObjectiveLanguage : teniu un coneixement i un coneixement dels components interns bàsics d'un sistema informàtic.

Components interns

Els components interns d' un ordinador normalment inclouen CPU , components dins d' una CPU , Memòria principal , autobusos i Controladors I/O . El diagrama de blocs següent mostra els diferents components d' un ordinador treballant junts com a un sistema funcional.

Processador, ALU, Unitat de control, Regsters, Memòria

ObjectiveLanguage : enteneu el paper dels següents components i com es relacionen entre ells:

Processador

El processador la unitat de control està formada per la unitat de control, la unitat lògica ariteètica(ALU) i diversos registres.

La unitat de control
La unitat de control controla i coordenades totes les operacions.
Funciona a través d'un cicle de Obtén , Descodificador , i execució .
Obtén L' operació recupera les següents instruccions de la memòria principal
Descodificador les sortides de l' operació han de realitzar les dades de l' ALU
execució l' operació causarà que s' executin les instruccions
El paper de la unitat de control es pot resumir com a sota :
Per a recuperar / descodificar / executar instruccions;
Per sincronitzar l'operació del processador;
Cap a l'operació Marshall/control del cicle de recuperació de l'execució;
Per enviar senyals de control/ ordres a altres components del cicle de recuperació de l'execució;
Registra
Els registres són petits però molt ràpids memòria per a mantenir les dades abans i després de ser processats per la CPU.
La memòria s' usa per a mantenir instruccions temporals i dades per a manipulació mentre el sistema s' està executant.
Quan un bloc de codi o dades que es mantenen a la memòria, és accessible directament a la manipulació de la CPU.
Memòria està organitzat en unitats anomenades paraules . Acard symbol paraula és el nombre màxim de bits que un CPU pot processar en una única instrucció. La mida de paraula típica són 8, 16, 32, o 64 bits.
Cada paraula Té la seva pròpia adreça a la memòria.

Buss - bus de dades, control de bus i bus d' adreces

Objectivesunit synonyms for matching user input Per exemple: entendre la necessitat i la comunicació entre components. En particular, entendre el concepte d'un autobús i com s'utilitzen les adreces, les dades i els autobusos de control.

Els components es comuniquen amb els altres utilitzant autobusos. Un autobús és un conjunt de cables paral·lels que connecten diferents coopostius. El processador està connectat a la memòria principal per tres autobusos separats. Els tres tipus d'autobusos:

Adreça de bus
Adreça de bus és un camí o un conjunt de cables paral· leles que porten la localització de les dades a llegir o escriure. Un bus d'adreça és només una direcció - del processador a la memòria o un controlador I/O.
El nombre de línies per al bus d' adreces determina el nombre màxim de bits que pot carregar, i en torn determina la capacitat màxima de memòria possible de l' ordinador. Per entendre això, penseu que si l'oficina postal només permet 3 dígits per números de casa, llavors les cases màximes seran 999. Si l'ordinador té un bus de 32 bits, les localitzacions màximes de memòria seran 2 32 , que és 4GB, assumint que cada ubicació de memòria està en el bytes de dades.
Bus de dades
Bus de dades és un camí bidireccional o cables que contenen dades o instruccions entre components informàtics.
La amplada del bus de dades és un factor clau en determinar l' actuació global de l' ordinador. L'autobús típic de dades és 8, 16, 32 o 64 bits d' amplada. Si un ordinador té una mida de 32 bits però amb un bus de dades de 16 bits, l'autobús de dades ha de recuperar la paraula dues vegades de la memòria principal.
Bus de control
Bus de control és un camí bidireccional que porta ordre, temps i informació específica de l' estat entre components. Les següents són algunes de les informacions de control que un autobús de control pot portar:
s' està escrivint a la mempry
Llegeix de la memòria
Escriu al port I/O
Llegeix des del port I/O
Sol· licitud per a bus de dades
beca per l' auto bus de dades
Sincronitza el rellotge
Restaura tots els components
Controladors I/O
Un llapis d' E/ S és un dispositiu (un tauler de circuit electrònic) que gestiona la comunicació entre el processador i el dispositiu I/O.
Cada dispositiu I/O disposa d' un controlador separat que es connecta amb el bus de control.
Els controladors d' E/O reben les sol· licituds d' entrada i de sortida del tracessor, després envien els senyals específics de control de dispositiu al dispositiu.
Controladors I/O gestiona el flux de dades i el dispositiu.

Les arquitectura de von Neumann i de Harvard

Objectivesunit synonyms for matching user input : Sigues capaç d'explicar la diferència entre von Neumann i arquitectura de Harvard i descriure on s' usa normalment cada un.

von Neumann arquitectura i el concepte de programa desat

L'ordinador pioner John von Neumann va inventar una màquina que mantindria les instruccions i les dades a processar en una sola botiga, la memòria principal. Tots els ordinadors des d'aleshores s'han construït en el mateix principi.

En aquesta arquitectura, la CPU realitza les operacions de computació bàsiques (afegir, restar, etc.).
La CPU obté les seves dades des d'una memòria externa, i escriu els resultats a la memòria.
La memòria també s' utilitza per mantenir les instruccions del programa, que controla la unitat de processament i dir-li com manipular les dades.
La idea de mantenir les dades i les instruccions de la memòria és l'essència de la arquitectura del programa desada .
L' arquitectura de von Neumann usada per a ordinadors generals de propòsit.
arquitectura de Harvard - separació física de dades i instruccions
En aquesta arquitectura d'ordinadors, les dades i les instruccions es desen a dos records físicament diferents. Aquesta separació permet que alguns sistemes tinguin només una memòria d' instruccions i escriptura de lectura per a la memòria de dades. Si un sistema té més instruccions que dades, aleshores es pot usar l' bus d' adreces més ample per a la memòria d' instruccions i menys espai per a la memòria de dades.
L'arquitectura de Harvard pot ser més ràpida que l'arquitectura von Neumann perquè les dades i les instruccions es poden recuperar simultàniament.
info registre d' estat(SR) : conté els bits per indicar els resultats de l' execució d' una instrucció, com ara l' oerv flux, negatiu, zero o manquegen.

Apreneu-lo - El cicle d' obtenció i el paper dels registres dins d'ella

ObjectiveLanguage : Explica com s' usa el cicle " get-Execution " per executar programes de codi màquina, incloent les fases del cicle (carregeu, descodificar, executar) i els detalls dels registres usats.

Quan cada instrucció d' un programa es processa per la CPU, es fa a través del cicle de tres fases:

S' està recuperantThe role of the transaction, in present tense : recupera una instrucció de programa de la seva memòria
S' està descodificantThe role of the transaction, in present tense : determina quines accions requereix l' instrucció
s' està executant : treu les accions descodificades

Registres dels papers En el cicle de recollida de codi es pot il·lustrar en el següent diagrama de flux.(T'hauries de demanar familar amb el flux de flux).

Obtén:

contingut del PC transferit a Martin
bus d' adreça usat per transferir aquesta adreça a la memòria principal
contingut de la ubicació de la memòria adreçada es va moure a la MBR pel bus de dades incrementar el PC

Descodifica:

Les instruccions descodificades per la CIR per la unitat de control
Les instruccions es divideixen en codi i operand

Executa:

si cal, s' han recuperat les dades
el codi d' operació identifica les instruccions a executar
executa instrucció per part rellevant del processador
Resultat emmagatzemat en accumulator

Apreneu- lo - La instrucció de processadors establerta

Enteneu el terme d'avaluació d' instrucció set kdesktop i sabeu que una instrucció establerta és específica del processador.

El programa d' instrucció del processador vol dir que enalleu les instruccions acceptades pel seu maquinari hardware Bertie.
Els processadors diferents tenen conjunts d' instruccions diferents
El conjunt d' instruccions típics inclou les següents operacions comuns:
LOAD, Mhov, Gestió de dades i operacions de memòria
ADD, SUBTRACTAT, DIVID, MULTIPLY, etc. - Operacions aritmètica
>, <, = etc - Operacions de comparació
AND, OR, XOR, NOR, NOT - operacions lògiques
Operacions de control de flux - condicional o incondicionalStencils
Majúscules lògiques
Atura

Recordeu que les instruccions consisteixen en un codi d' articles i un o més operands (valor, adreça de memòria o registre).

Les instruccions de màquines estan fetes de dues parts:
opode : l' operació a realitzar i un codi de 2 bits Mode d' adreçació S' usa per a l' operació
operands : el valor, l' adreça de la memòria o la caixa de registre per a ser operada

Aprèn- lo - modes d' adreçació

Enteneu i apliqueu modes de adreça immediata i directes.

Les instruccions de màquines estan fetes de dues parts:
opode : l' operació a realitzar
Un codi de 2 bits que indica Mode d' adreçació S' usa per a l' operació
Modes d' adreçament
Adreça immediata : l' operand és el valor real a gestionar. @ info: whatsthis
Adreça directa : l' operand conté l' adreça de memòria del valor a gestionar. @ info: whatsthis

Suposem que l'operació 010 significa LOAD i el mode de contacte 1 indica que s' està adreçant directament.
Descriu l' operació que es durà a terme per les següents instruccions de codi màquina:
011100
Les instruccions anteriors vol dir: LOAD el valor de la ubicació de la memòria als dotze anys.

Apreneu- lo - Operacions de llenguatge màquina/assemible

Entendre i aplicar les operacions bàsiques de codi màquina de:
càrrega
afegeix
restar
botiga
S' està ramificant (condicional i incondicional)
Compara
operadors lògics (AND, OR, NO, XOR)
lògica
Canvia a la dreta
Desplaça a l' esquerra
Atura't.

Useu les operacions bàsiques de codi màquina per sobre de quan s' expressen instruccions de codi màquina en llenguatge de formulari mnemònica, usant adreçació immediata i directa.

Idiomes de la primera generació : màquina codi-màquines depèn i fetes de 0s i 1s. El codi Màquina és molt difícil de llegir i depurar.

Apreneu- ho - Factors que afecten el rendiment dels processadors

Objective: Explica l' efecte sobre el rendiment del processador:

4 Dispositius de maquinari extern

Apreneu- lo - dispositius d' entrada i sortida

Conec les característiques principals, propòsits i possibilitats dels dispositius i entendre els seus principis de l'operació.

Lector de barres

Què és el codi bar?
Heu vist codis de barres que apareixen en tots els productes que compren, i heu vist els codis de barres sent escanejats en el punt de revisió del supermercat. S'han utilitzat codi de barres per mantenir el seguiment de qualsevol cosa amb precisió des dels anys 70. Hi ha dos tipus de codis de barres:
Codi de barres lineal (1D): les amb marques verticals de diversos gruix.
Codi de barres 2D: la resposta ràpida (QR) del codi pot tenir més informació que un codi de barres lineal. Normalment les has vist en bitllets del tren, entrades de vol i bitllets de concerts. Els Smartphones tenen aplicacions per a permetre que els usuaris revisin codi QR per a dur-los a un lloc web o altres informacions.
Lector de barres
Hi ha quatre tipus de lectors de barres:
Escànners làser
Sovint s'han vist en els comptadors de la recuperació del supermercat. Fan servir raigs làser com a font de llum per digitalitzar el codi. La intensitat de la llum reflectida des de la font de llum i genera una formació d' ona que s' utilitza per mesurar les amples de les barres i els espais en el codi de barres. Les barres fosques del codi de barres absorbeixen els espais de llum i blancs reflexen la llum de manera que la formació d' ona volta sigui un duplicat exacte de la barra i el patró d' espai en el codi de barres. Aquesta formació d'ona està descodificada per l'escàner d'una manera similar als punts de codi Morse i els guions es descodificaran.
Lectors basats en la càmera
Els lectors basats en la càmera que utilitzen una petita càmera de vídeo per capturar una imatge d'un codi de barres. El lector fa servir tècniques de processament d'imatges digitals sofisticades per descodificar el codi de barres.
Dispositius de càrrega(CCD)
Lectors del tipus de llapis
Els lectors del tipus de llapis consisteixen en una font de llum i una fotodiode que es col·loca al costat de l'altre en el consell d'una ploma o vareta. Per llegir un codi de barres, arrossegueu la punta de la ploma a través de totes les barres en un moviment constant fins i tot. La foto diode mesura la intensitat de la llum reflectida cap enrere des de la font de llum i genera una formació d'ones que s' usa per mesurar les amples de les barres i els espais en el codi de barres.

Càmera digital

Les càmeres digitals utilitzen una graella de petits sensors lleugers per mesurar la quantitat de llum que passa a través de la lent quan els finestrons estan oberts.
Cada sensor mesura el color i la brillantor de cada píxel.
Cada sensor converteix la llum en electricitat i la quantitat de càrrega es desa com a dades binaris.
Les dades binaris es registren en la targeta de memòria de la càmera.
Les imatges es poden produir usant programari d' imatge apropiat.

Impressora làser

Una impressora làser usa tinta polsada, anomenada tòner.
Un ordinador envia dades per imprimir en una impressora làser i el circuit de la impressora làser a bord funciona com imprimir les dades.
La impressora genera un mapa de bits de les dades.
Un tambor fotorector ha donat un atac positiu estès uniformement a través de la superfície.
El circuit activa el làser per a fer-lo dibuixar la imatge de la pàgina al tambor. El feix làser no es mou en realitat: rebota en un mirall en moviment que l'escaneja sobre el tambor. On el feix làser toca el tambor, esborra la càrrega positiva que hi havia i crea una àrea de càrrega negativa. Gradualment, una imatge de la pàgina sencera construeix sobre el tambor: on la pàgina hauria de ser blanca, hi ha àrees amb una càrrega positiva, on la pàgina hauria de ser negra, hi ha àrees de càrrega negativa.
Un rotllo de tinta tocant els abrics del tambor fotocrepor, amb petites partícules de tinta polsada (toner). El tòner s'ha donat una càrrega elèctrica positiva, així que s'acosta a les parts del tambor fotoremor que té una càrrega negativa.
Un full de paper de l'altre costat de la impressora s'alimenta cap al tambor. A mesura que es mou, el paper té una càrrega elèctrica positiva forta.
Quan el paper es mou prop del tambor, el seu càrrec positiu atrau a les partícules de tòner negatives lluny del tambor. La imatge està transferida del tambor sobre el paper, però, de moment, les partícules de tòner només es queden a la superfície del paper.
El paper tintat passa per dos rotllos calents (la unitat de fusibles). La calor i la pressió dels Rollers enganxin les partícules de tòner permanentment a les fibres del paper.
La impressora làser és més adequada per a imprimir text i per a la impressió fotorealista, és millor utilitzar impressores de tinta.

RFID

RFID - Identificació de la freqüència de ràdio.
S'utilitza per rastrejar animals, targetes bancàries, passaports i altres productes.
Es pot llegir remotament, fins a 300 metres de distància.
RFID conté un petit transmonero i un antena.
Molt petit en mida, es pot implantar per tant en animals.

Apreneu- lo - dispositius d' emmagatzematge secundari

Explica'm la necessitat d'emmagatzematge secundari dins d'un sistema d'ordinadors.

Conec les característiques principals, propòsits, possibilitats i entendre els principis de l' operació dels següents dispositius:

disc dur
Disc òptic
disc- estat sòlid (SD) SSD = NAND memòria flaix + un controlador que gestiona pàgines, blocs i complexitats d' escriptura. Basat en els transistors flotants de la trampa i el càrrec de la botiga. Un bloc, fet per moltes pàgines, no es poden sobreescriure pàgines, s' ha d' esborrar la pàgina abans que es pugui escriure, però la tecnologia requereix que tot el bloc sigui esborrat. Baixa retard i velocitats de transferència més ràpides que una unitat de disc magnètic.

Compara la capacitat i velocitat d' accedir a diversos mitjans de comunicació i fes un judici sobre la seva capacitat per a diferents aplicacions.

5 Qüestions de l'examen@ info: whatsthis

Pregunta 1: Jun 2013City name (optional, probably does not need a translation)

Els noms complets de dos dels registres especials de l'objectiu que s'utilitzen a la part de recuperar el cicle de recuperació.

Pregunta 2: Jun 2013City name (optional, probably does not need a translation)

La figura 1 de sota és un diagrama incomplet del cicle de recuperació. Descriu els passos que falten 1, 2b i 4 usant la notació de transferència de registre o una descripció escrita. Passa 2a i 2b al mateix temps.

Pregunta 3: Jan 2012

Proporciona els noms complets per als components numerats 1 a 3 a la Figura 4.

Pregunta 4: Jan 2012

Quin és el paper de la Unitat de control?
Estat del nom complet del component de processador que durà a terme les operacions de resta i comparació.