1 / 59

Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos

Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos. Doc. Stasys Maciulevičius Kompiuterių katedra stasys@ecdl.lt stasys.maciulevicius@ktu.lt. Aštu ntosios paskaitos santrauka. Duomenų perdavimo operacijos Magistralės Magistralės arbitražas Magnetini ų diskų sąsajos

berne
Download Presentation

Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kompiuterių architektūra ir operacinės sistemos Doc. Stasys Maciulevičius Kompiuterių katedra stasys@ecdl.lt stasys.maciulevicius@ktu.lt

  2. Aštuntosios paskaitos santrauka • Duomenų perdavimo operacijos • Magistralės • Magistralės arbitražas • Magnetinių diskų sąsajos • Pertrauktys, jų apdorojimas • Pertraukčių kontroleris S.Maciulevičius

  3. Devintosios paskaitos turinys • Valdymo schemų rinkiniai • Įvesties ir išvesties problemos • Programa valdomiduomenų mainai • Tiesioginiai duomenų mainai • Nešiojami kompiuteriai • Nešiojamų kompiuterių maitinimas • Nešiojamų kompiuterių platformos S.Maciulevičius

  4. Kompiuterių architektūra ir operacinės sistemos VALDYMO SCHEMŲ RINKINIAI S.Maciulevičius

  5. Sistemos valdymo schemų rinkinys Anksčiau kompiuteryje kontrolei ir valdymui buvo naudojamos atskiros mikroschemos – kontroleriai: • pertraukčių kontroleris; • tiesioginių mainų su atmintimi kontroleris; • kešo kontroleris; • dinaminės atminties (RAM) kontroleris; • sistemos kontroleris ir pan. Laikui bėgant buvo imta šiuos kontrolerius integruoti į mikroschemų rinkinį, kurį sudarė dvi ar daugiau mikroschemų. S.Maciulevičius

  6. Sistemos valdymo schemų rinkinys Sistemos valdymo schemų rinkinys (VSR) – loginės schemos, kompiuteryje kontroliuojančios ir valdančios duomenų mainustarp procesoriaus, kešo, sistemos magistralių, periferinių įtaisų. Kadangi duomenų srautai yra kritinis faktorius sistemos darbo požiūriuir smarkiai įtakoja kompiuterio funkcionavimą ir jo našumą, VSR yra vienas iš nedaugelio komponentų, turinčių didžiausią įtaką jūsų PC kokybei, savybių visumai ir darbo spartai. S.Maciulevičius

  7. i865 (Springdale) Pentium 4 sistemoms S.Maciulevičius

  8. i865PE (Springdale) • Šiaurinis tiltas(atminties kontroleris) 82865PEpalaiko • dviejų gijų režimą (Hyper Threading) • FSB 400/533/800 MHz • dviejų kanalų DDR pagrindinę atmintį DDR266 (bet kuriam FSB dažniui), DDR333 (533/800 МHz dažniui) ir DDR400 (tik 800 МHz dažniui) • AGP 8x • Communication Streaming Architecture magistralę gigabitiniam Ethernet’ui S.Maciulevičius

  9. i865PE (Springdale) • Pietinis tiltas 82801ЕB/ER(ICH5 arba ICH5-R) palaiko • 6 PCI vedančiuosius įtaisus • 8 USB 2.0 prievadus • 4 IDE įtaisus (iki ATA100) • 2 IDE įtaisus su SATA sąsaja • 6 kanalų AC97 audio sąsają • ICHR palaiko ir programiškai valdomą RAID. • i865G turi integruotą grafikos branduolį S.Maciulevičius

  10. Kompiuterių architektūra ir operacinės sistemos ĮVESTIS IR IŠVESTIS S.Maciulevičius

  11. Periferinių įtaisų darbo sparta Periferinių įtaisų darbo sparta labai įvairi – nuo dešimčių baitų iki šimto megabaitų per sekundę: S.Maciulevičius

  12. Įvesties ir išvesties problemos • Galimybė prijungti įvairius PĮ • Lygiagretus įvesties ir išvesties sistemos darbas su procesoriumi • Maksimaliai supaprastintas įvesties ir išvesties procesų programavimas • Reakcija į įvairias kritines situacijas bei iškilusias problemas S.Maciulevičius

  13. Problemų sprendimo keliai • PĮ moduliškumas (konstruktyvus išbaigtumas, paprastas prijungimas) • Unifikuoti duomenų formatai • Unifikuota sąsaja (interfeisas) • Unifikuoti komandų formatai ir tipai S.Maciulevičius

  14. Pertraukčių signalai CPU Kešas Įvesties ir išvesties magistralė I/O kontroleris I/O kontroleris I/O kontroleris Pagrindinė atmintis Grafikos išvesties įtaisas MD MD LAN Kompiuteris ir jo I/O įtaisai S.Maciulevičius

  15. Periferinio įtaiso kontroleriofunkcijos • valdymas ir sinchronizavimas • ryšis su CPU • ryšis su periferiniu įtaisu • adreso atpažinimas • komandų dekodavimas • informacijos apie būseną pateikimas • duomenų perdavimas • duomenų buferizavimas • klaidų kontrolė S.Maciulevičius

  16. Periferinių įtaisų adresavimas a) atskiros adresų b) persidengiančios sritys (PDP) adresų sritys 0000 000000 RAM RAM I/O prievadai 00FF 777400 777777 FFFFFFFF I/O prievadai S.Maciulevičius

  17. Periferinių įtaisų adresavimas ir I/O komandos Priklausomai nuo PĮ adresavimo, naudojamos skirtingos komandos: a) move - universali (ir kreipiantis į atmintį, ir į PĮ) b) load/store - kreipiantis į atmintį, in/out - kreipiantis į PĮ S.Maciulevičius

  18. Duomenų mainai su PĮ Atsižvelgiant į persiunčiamų duomenų kiekį bei PĮ darbo spartą, pasirenkamas vienas iš dviejų mainų tipų: a) programa valdomi duomenų mainai – kai perduodama mažai duomenų ir kreipiantis į atmintį, ir PĮ darbo sparta nedidelė b) tiesioginiai duomenų mainai - kai perduodamų duomenų apimtis didelė ar PĮ darbo sparta didelė S.Maciulevičius

  19. Pasi-rengęs? in/out port Ne Taip in/out port Programa valdomiduomenų mainai a) besąlyginiai mainai b) sąlyginiai mainai S.Maciulevičius

  20. Mainų parengimas Pertr. sistemos parengimas Pagrindinė programa INTR Mainų papro-gramė INTR ... Programa valdomiduomenų mainai c) mainai pagal pertraukties signalą S.Maciulevičius

  21. Tiesioginiai duomenų mainai Tiesioginiais duomenų mainais vadinamas toks duomenų įvedimas ir išvedimas, kuris vyksta tarp sistemos pagrindinės atminties ir įvesties ar išvesties įtaisų, nedalyvaujant (tiesiogiai) procesoriui Visas duomenų mainų valdymo funkcijas atlieka specialus įtaisas, kurį vadiname kanalu (klasika – didieji kompiuteriai) ar tiesioginių mainų su atmintimi kontroleriu (mikroprocesorinėse sistemose) S.Maciulevičius

  22. Tiesioginiai duomenų mainai Procesorius parengia duomenų mainus, nusiųsdamas reikalingą informaciją (duomenų adresą atmintyje, baitų skaičių, operacijos tipą ir t.t.) kanalui ar kontroleriui, parengia pertraukčių sistemą ir toliau dirba kitą darbą Bet kuriuo pagrindinės programos vykdymo momentu, kai periferinis įrenginys pasiruošęs tiesioginiams duomenų mainams, kanalas siunčia tiesioginių mainų reikalavimo signalą, kadangi jam reikalinga magistralė (vienam žodžiui perduoti) S.Maciulevičius

  23. CPU parengia mainus, progr. TKA kontrolerį CPU vykdo kitą procesą TKA valdo mainus tarp disko ir atminties Cik- lų už- ėmi- mas ... INTR Tiesioginiai duomenų mainai S.Maciulevičius

  24. Kompiuterių architektūra ir operacinės sistemos NEŠIOJAMI KOMPIUTERIAI S.Maciulevičius

  25. Mobiliejikompiuteriai ir įtaisai S.Maciulevičius

  26. Netbook ir Nettop Pastaraisiais metais atsirado naujossąvokos, apibūdinančios mažuosius žemiausios kainos kompiuterius - netbook ir nettop(internetiniai kompiuteriai – BMS) Taip vadinami lengvai naudojami, prieinami kainos požiūriu kompiuteriai, pirmiausia skirti prieigai prie Interneto Jų naudotojai – paprasti vartotojai ir švietimo sferos asmenys, pradedantys naudotis kompiuteriais tiek namuose, tiek ir už jų ribų Naudojimo sritys – komunikacija (e. paštas, žinutės, VOIP, socialiniai tinklai), naršymas Internete, peržiūra (nuotraukų, video), klausymasis (MP3, audio) ir mokymasis (namų darbai, rašto darbai, kalbos) S.Maciulevičius

  27. Netbooks Tokių kompiuterių koncepcija kilusi iš vadinamųjų “subnotebooks”;šis terminas buvo įvestas 1999 ir pakartotinai 2008 metais Intel, kai ši firma pasitraukė iš programos OLPC – “nešiojamas kompiuteris – kiekvienam vaikui” Jie mažesni nei nešiojamieji kompiuteriai (notebooks) ir lengvesni – sveria apie 1kg. Ekrano skersmuo – 7”-10”, turi belaidį ryšį, mažesnę klaviatūrą, bet neturi CD (DVD), dažnai vietoj HD turi SSD S.Maciulevičius

  28. Netbooks Microsoft juos laiko ultra-low cost personal computers (ULCPC) ir jiem priskiria tokius parametrus: • atmintis – ne daugiau kaip 1 GB • ekranas - 10.2" ar mažesnis • išorinė atmintis - 80 GB (dabar gal 160 GB) HDD arba 16 GB SSD • ne geresnis kaip DirectX 9 grafikos procesorius (GPU) • dažnai būna pridėta Advanced Configuration and Power Interface S4 būsenaenergijos taupymui S.Maciulevičius

  29. Netbooks S.Maciulevičius

  30. Nettops S.Maciulevičius

  31. Nettops Kaip matyti, čia sisteminis blokelis įtaisytas už monitoriaus (variantas “all in one” – viskas viename) S.Maciulevičius

  32. Kompiuterio energijos sąnaudos Reikalinga energija tiesiogiai priklauso nuo dažnio ir kvadratine priklausomybe – nuo įtampos: Energija = Bendra talpa  DažnisĮtampa2 (- aktyvumo daugiklis) Taigi, keičiant dažnį ir įtampą, galima gauti kubinę priklausomybę S.Maciulevičius

  33. Nešiojamo kompiuterio maitinimas • Neretai dirbant kompiuteriu susidaro tokios situacijos, kai procesorius būna mažai apkrautas, pavyzdžiui: • vartotojui kažkas paskambino telefonu, kai jis redagavo dokumentą; • vartotojas atidžiai skaito kompiuterio ekrane dokumentą; • Tokiu atveju kompiuteris galėtų “pailsėti”, ir visiškai pakaktų, kad kompiuteris griebtųsi darbo visu pajėgumu, atgydamas per kelias milisekundes • Todėl visi šiuolaikinių kompiuterių ir procesorių gamintojai įdiegia įvairias priemones kompiuterio sunaudojamai energijai taupyti S.Maciulevičius

  34. Kas naudoja energiją? S.Maciulevičius

  35. Nešiojamo kompiuterio maitinimas • Dar Intel 486SL procesoriuje buvo idėtos schemos, skirtos maitinimui valdyti (Power Management). Vėliau šios schemos tapo būtina visų Intel (ir kitų firmų) mobiliųjų procesorių dalimi • Maitinimo optimizavimo savybė vadinama System Management Mode (SMM)– sistemos valdymo režimu • SMM schemos integruotos procesoriaus kristale ir valdo procesoriaus naudojamą galią priklausomai nuo jo aktyvumo laipsnio • SMM nustato, kada turi būti sumažintas procesoriaus maitinimas, kaip jis išjungiamas S.Maciulevičius

  36. SpeedStep technologija Intel SpeedStep (Geyserville) technologija skirta mobiliesiems kompiuteriams, kuriems svarbu taupiai naudoti baterijos energiją. Šios technologijos procesoriai gali dirbti dviem režimais – ekonomišku (Battery Optimisedmode), kai kompiuteris energiją gauna iš baterijos, ir įprastu (Maximum Performance mode), kai jis maitinamas iš elektros tinklo. Pastaruoju atveju procesorius dirba maksimalia sparta, o dirbant ekonomišku režimu procesoriaus dažnis ir maitinimo įtampa sumažinami, siekiant taupiai naudoti baterijos energiją. S.Maciulevičius

  37. SpeedStep technologija Perjungimas iš ekonomiško režimo prie įprasto vyksta automatiškai, kai kompiuteris įjuniamas į elektros tinklą. Tai trunka 1/2000 s. Perjungimas iš ekonomiško režimo prie įprasto gali būti atliktas (priverstinai) ir maitinant iš baterijos. Pavyzdžiui, nustatyta, kad maksimaliu dažniu (650 MHz) dirbantis Pentium III mobilusis procesorius (maitinamas 1,6 V įtampa) suvartoja 14,4 W, o sumažinus dažnį iki 500 MHz ir įtampą iki 1,35 V – tik 7,9 W. S.Maciulevičius

  38. Enhanced SpeedStep technologija EnhancedSpeedSteptechnologija (Centrino) skiriasi nuo paprastos: • Įtampa dinamiškai keičiama gana plačiose ribose (pvz., nuo 0.9V iki 1.5V). Keitimo gaištis - apie 100µs. Reakcijos laikas - apie 10-15µs • Mechanizmas iš valdymo schemų rinkinio perkeltas į procesorių • Intel Enhanced SpeedStep™ technologijoje ypatingas dėmesys atkreiptas į įvykių (pertraukčių, kešo sekimo) fiksavimą keitimo metu. S.Maciulevičius

  39. AMD PowerNow! technologija Ši technologija taip pat optimaliai išnaudoja akumuliatoriaus energiją, dinamiškai keisdama darbo dažnį ir maitinimo įtampą. PowerNow! technologijaremiasi tuo, kad skirtingos programos reikalauja iš procesoriaus skirtingo našumo. Pavyzdžiui, tekstų tvarkymui reikia mažesnio našumo, nei paveikslų redagavimui ar kai kurioms kitoms multimedijos programoms Papildoma nauda – sistema dirba tyliau ir mažiau kaista S.Maciulevičius

  40. PowerNow! S.Maciulevičius

  41. Režimas ir sparta Compaq Evo N1015v S.Maciulevičius

  42. Programos ir baterijos darbo laikas Compaq Evo N1015v S.Maciulevičius

  43. LongRun technologija Dar viena technologija, optimaliai išnaudojanti akumuliatoriaus energiją, – Transmetos LongRuntechnologija. Šios technologijosprocesoriai gali dinamiškai keisti maitinimo įtampą ir dažnį. Technologija įvertina procesoriaus našumo poreikius, vykdant turimas užduotis. S.Maciulevičius

  44. LongRun technologija S.Maciulevičius

  45. LongRun2 technologija 2003 metais Transmeta pristatė pagerintą technologiją, optimaliai išnaudojančią akumuliatoriaus energiją, –LongRun2. Šios technologijosprocesoriai gali ne tik dinamiškai keisti maitinimo įtampą ir dažnį, bet ir programinėmis priemonėmis valdyti tranzistorių nuotėkio srovę. Tai ypač aktualu tuomet, kai smarkiai sumažėjo technologijos norma. LongRun2 panaudota Efficeon procesoriuje, jąketina naudoti NEC, Sony (Cell procesoriuje). S.Maciulevičius

  46. Ką laimime (baterijos darbo laikas) S.Maciulevičius

  47. Platformos samprata Bet kuri platforma turi tris dedamąsias: • konceptualiąją, nusakančią pagrindinę idėją, kuriai ir kuriama platforma, jos funkcinių galimybių rinkinį; • aparatūrinę, kuri nusako galimų komplektuojančių komponenčių rinkinį, užtikrinantį visų konceptualiosios dedamosios idėjų realizaciją; • programinę, kuri nusako OS, tvarkyklių ir, gal būt, papildomos programinės įrangos rinkinį, užtikrinantį konceptualiąja dedamąja nusakytų funkcinių galimybių realizaciją. S.Maciulevičius

  48. Intel mobiliųjų platformos Intel savomobiliųjų kompiuterių platformoms (technologijoms), kurių pagrindą sudaro trys suderinti komponentai: • procesorius, • valdymo schemų rinkinys (chipset) • belaidžiųtinklų adapteris suteikė skambius pavadinimus(Centrino (2003 m), Sonoma, Napa, ...), kurie turėjo didelę įtaką mobiliųjų patrauklumui ir konkurencijai S.Maciulevičius

  49. Intel platformos S.Maciulevičius

  50. Intel Montevino • Nauji VSR Cantiga bus stalinių VSR G33 Express и X38 Express mobiliosios versijos • Sisteminės magistralės dažnis padidės nuo 800 MHz iki 1066 MHz • Greičiausiai bus palaikoma DDR3 atmintis (dėl mažesnių energijos sąnaudų) • Grafikos branduolys bus dar galingesnis (10 procesoriųvietoj 8) • WiMAXleis prisijungti 15 km atstumu S.Maciulevičius

More Related