2,208 matches
-
VLSI). Apariția primului microprocesor integrat pe un chip a deschis o nouă eră. Dacă în 1971 apărea primul I4004 pe 4 biți, la numai 3 ani Intel scotea pe piață I8080 și peste 6 ani I8086 pe 16 biți. Primele procesoare pe 32 de biți au fost scoase pe piață de Bell Laboratories și de HP în 1981, urmate de Intel în 1985 (I80386). Primele calculatoare erau vândute sub formă de kit-uri ce conțineau placa de bază, circuitele integrate, procesorul
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
procesoare pe 32 de biți au fost scoase pe piață de Bell Laboratories și de HP în 1981, urmate de Intel în 1985 (I80386). Primele calculatoare erau vândute sub formă de kit-uri ce conțineau placa de bază, circuitele integrate, procesorul (I8080 sau Z80) și eventual o unitate de disk. Ulterior a apărut sistemul de operare CP/M ce s-a răspândit imediat pe sistemele cu I8080. Un alt calculator de referință a fost Apple proiectat de Steve Jobs și Steve
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
rezoluție, acesta putând afișa nu doar litere ci și imagini. Pe lângă proiectarea hardware-ului, Wozniak a scris mare parte din software-ul furnizat inițial cu Apple. A scris un interpretor de limbaj de programare, un set de instrucțiuni pentru un procesor virtual pe 16 biți denumit SWEET 16, un joc Breakout (care a fost motivul adăugării funcției de sunet la calculator), codul necesar pentru controlul unității de disc, și altele. În aceeași perioadă IBM a intrat pe piața calculatoarelor cu calculatorul
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
IBM nu a menținut secretul proiectului noii mașini ci a făcut publice schemele printr-o carte care costa 49$. Multe companii au început să producă acest gen de calculatoare. Deși existau și alte companii care produceau calculatoare bazate pe alte procesoare (Commodore, Atari, Amiga), acestea au fost scoase de pe piață. Versiunea inițială a IBM-PC era dotat cu MS-DOS ca sistem de operare, dezvoltat de Microsoft Corporation. Tot mai multe companii au început să dezvolte soft pentru aceste calculatoare, amplificându-i succesul
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
sistem de operare care s-a impus definitiv. Acesta a generat și o serie de procese între Microsoft și Apple datorită interfeței grafice similară cu cea a calculatoarelor Apple. Apple a pierdut procesul iar Microsoft și-a continuat ascensiunea. Pe lângă procesoarele tip CISC (Complete Instruction Set Computing) așa cum erau I8080 și I8086, au apărut și alte structuri precum RISC (Reduced Instruction Set Computing) sau superscalar. STRUCTURA SISTEMELOR DE CALCUL 2.1. Limbaje, niveluri și mașini virtuale Orice calculator numeric este structurat
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
Complete Instruction Set Computing) așa cum erau I8080 și I8086, au apărut și alte structuri precum RISC (Reduced Instruction Set Computing) sau superscalar. STRUCTURA SISTEMELOR DE CALCUL 2.1. Limbaje, niveluri și mașini virtuale Orice calculator numeric este structurat în jurul unui procesor. Acesta este un automat secvențial microprogramat care funcționează pe baza execuției secvențiale a unei înșiruiri de instrucțiuni numită program. Aceste instrucțiuni, pe care le „înțelege” procesorul se numesc set de instrucțiuni mașină (cod mașină). Acestea formează un limbaj pe care
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
2.1. Limbaje, niveluri și mașini virtuale Orice calculator numeric este structurat în jurul unui procesor. Acesta este un automat secvențial microprogramat care funcționează pe baza execuției secvențiale a unei înșiruiri de instrucțiuni numită program. Aceste instrucțiuni, pe care le „înțelege” procesorul se numesc set de instrucțiuni mașină (cod mașină). Acestea formează un limbaj pe care îl numim L0. Deoarece instrucțiunile nu sunt altceva decât niște numere binare, utilizatorul scrie programele în alt limbaj, L1, mult mai accesibil numit limbaj de asamblare
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
Logice Combinaționale: decodificatoare, multiplexoare și Circuite Logice Secvențiale: Circuite Basculante Bistabile, regiștri, numărătoare) ce alcătuiesc nivelul 1. Configurații mai complexe bazate pe aceste circuite alcătuiesc nivelul 2: calea de date și control. Acest nivel este organizat în 3 blocuri principale: procesor, memorie și periferice. Calea de date și cea de control se întind peste cele 3 blocuri, prima asigurând fluxul de date și procesarea sa, iar a doua realizând controlul secvențial al acestuia. Toate nivelele prezentate până acum alcătuiesc structura hardware
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
al acestuia. Toate nivelele prezentate până acum alcătuiesc structura hardware a calculatorului. Interfața între partea hardware și cea software o constituie arhitectura setului de instrucțiuni. Setul de instrucțiuni reprezintă o listă a tuturor instrucțiunilor pe care le poate executa un procesor. Este în concordanță cu tipurile de date, instrucțiunile, regiștrii, modurile de adresare, arhitectura memoriei, rutinele de tratare a întreruperilor și excepțiilor, și intrările și ieșirile standard. Arhitectura setului de instrucțiuni conține o specificație a codurilor operațiilor, comenzile native implementate de
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
ieșirile standard. Arhitectura setului de instrucțiuni conține o specificație a codurilor operațiilor, comenzile native implementate de o anume unitate de procesare. Fiecare microprocesor are o foaie de catalog în care este detaliat și prezentat setul de instrucțiuni al acestuia. Deoarece procesorul cunoaște doar un singur limbaj - limbajul mașină - orice program trebuie „tradus” în acesta pentru a fi „înțeles” de procesor. Așadar nivelul următor este cel al microprogramelor - nivelul 4. De la sistemul de operare până la aplicații, toate sunt translate în cod mașină
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
de procesare. Fiecare microprocesor are o foaie de catalog în care este detaliat și prezentat setul de instrucțiuni al acestuia. Deoarece procesorul cunoaște doar un singur limbaj - limbajul mașină - orice program trebuie „tradus” în acesta pentru a fi „înțeles” de procesor. Așadar nivelul următor este cel al microprogramelor - nivelul 4. De la sistemul de operare până la aplicații, toate sunt translate în cod mașină. Unele programe sunt „traduse” direct în cod mașină și executate de către procesor, altele sunt sunt interpretate de sistemul de
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
în acesta pentru a fi „înțeles” de procesor. Așadar nivelul următor este cel al microprogramelor - nivelul 4. De la sistemul de operare până la aplicații, toate sunt translate în cod mașină. Unele programe sunt „traduse” direct în cod mașină și executate de către procesor, altele sunt sunt interpretate de sistemul de operare și executate prin funcțiile sale. Acesta (nivelul 5) este un nivel „hibrid”. Un sistem de operare reprezintă un ansamblu de programe care asigură exploatarea optimă a resurselor hardware și software ale unui
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
calculatorului. 2.3. Structura fizică a unei mașini de calcul Din punct de vedere structural, un calculator este format din unități funcționale interconectate pentru a putea prelucra informația, pe baza comenzilor transmise prin program. Pentru un calculator cu un singur procesor, structura generală este cea din figura 2.2., ea corespunzând structurii propuse de von Neumann pentru calculatorul secvențial, cu program memorat. Se disting următoarele blocuri: • Unitatea centrală de prelucrare (UCP) - prelucrează datele și controlează funcționarea calculatorului. Este cunoscută sub denumirea
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
generală este cea din figura 2.2., ea corespunzând structurii propuse de von Neumann pentru calculatorul secvențial, cu program memorat. Se disting următoarele blocuri: • Unitatea centrală de prelucrare (UCP) - prelucrează datele și controlează funcționarea calculatorului. Este cunoscută sub denumirea de procesor. • Sistemul de memorie - păstrează datele și programul (instrucțiunile). • Sistemul de intrare -ieșire - efectuează transferul datelor între calculator și mediul exterior (alte calculatoare, operator, imprimantă) • Interconexiunile - permit comunicația între UCP și memorie, respectiv între UCP și unitatea de intrare-ieșire. 2.3
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
sau internă de tip solid-state (circuit integrat din Si, de regulă în tehnologie CMOS). Are timp de acces redus, și preț de cost relativ ridicat. Aceasta este împărțită în două nivele: memoria Cache și memoria RAM. Memoria Cache este internă procesorului, este rapidă, scumpă și de capacitate redusă. Memoria RAM este mult mai mare, mai ieftină dar și mai lentă și este externă procesorului. Acronimul de RAM vine de la „Random access memory„ = „Memorie cu acces aleator” datorită faptului că o locație
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
relativ ridicat. Aceasta este împărțită în două nivele: memoria Cache și memoria RAM. Memoria Cache este internă procesorului, este rapidă, scumpă și de capacitate redusă. Memoria RAM este mult mai mare, mai ieftină dar și mai lentă și este externă procesorului. Acronimul de RAM vine de la „Random access memory„ = „Memorie cu acces aleator” datorită faptului că o locație a sa poate fi accesată aleator printr-o operație de scriere sau citire, oferind acces în orice ordine, chiar la întâmplare. Timpul de
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
000 caractere-secundă. Evident că rata redusă a tastaturii depinde și de abilitățile operatorului uman, dar oricât ar fi acesta de îndemânatic nu va depăși rata de mai sus. Datorită faptului că viteza unui astfel de dispozitiv este redusă în raport cu a procesorului, ar fi o pierdere de timp ca acesta să aștepte datele. Pentru a elimina acești timpi de așteptare se utilizează mecanismul de întrerupere, prin care se anunță procesorul atunci când o dată este disponibilă. Un alt caz este cel al discului dur
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
Datorită faptului că viteza unui astfel de dispozitiv este redusă în raport cu a procesorului, ar fi o pierdere de timp ca acesta să aștepte datele. Pentru a elimina acești timpi de așteptare se utilizează mecanismul de întrerupere, prin care se anunță procesorul atunci când o dată este disponibilă. Un alt caz este cel al discului dur. Deschiderea unui program însemnă transferul unui bloc mare de date de pe acesta către memorie. Ar fi o pierdere de timp evidentă transferul octet cu octet. Pentru acest lucru
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
acesta către memorie. Ar fi o pierdere de timp evidentă transferul octet cu octet. Pentru acest lucru se utilizează mecanismul DMA (Direct Memory Access - acces direct la memorie) cu ajutorul căruia se efectuează transferul unor blocuri mari de date fără intervenția procesorului, întreaga operație fiind condusă de un bloc de control specializat. În acest timp procesorul poate executa alte operații rulând din memoria cache. 2.3.4. Conexiuni Interconectarea unităților componente ale calculatorului se realizează prin una sau mai multe magistrale. O
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
Pentru acest lucru se utilizează mecanismul DMA (Direct Memory Access - acces direct la memorie) cu ajutorul căruia se efectuează transferul unor blocuri mari de date fără intervenția procesorului, întreaga operație fiind condusă de un bloc de control specializat. În acest timp procesorul poate executa alte operații rulând din memoria cache. 2.3.4. Conexiuni Interconectarea unităților componente ale calculatorului se realizează prin una sau mai multe magistrale. O magistrală este formată dintr-un grup de linii destinate transferului paralel al informațiilor de la
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
semnal de ceas comun într-un număr întreg de cicluri (cicluri de magistrală), sau asincrone, atunci când nu există semnal de tact, transferul putând dura oricât putându-se adapta la o mare varietate de periferice. Deoarece transferul datelor între memorie și procesor este mai rapid decât cel cu dispozitivele I/O, iar transferul între memoria cache și procesor este mai rapid decât cel dintre memoria principală și memoria cache, sistemele moderne utilizează magistrale diferite pentru a nu încetini transferul datelor: interne procesorului
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
nu există semnal de tact, transferul putând dura oricât putându-se adapta la o mare varietate de periferice. Deoarece transferul datelor între memorie și procesor este mai rapid decât cel cu dispozitivele I/O, iar transferul între memoria cache și procesor este mai rapid decât cel dintre memoria principală și memoria cache, sistemele moderne utilizează magistrale diferite pentru a nu încetini transferul datelor: interne procesorului: (back side bus) pentru transferul între diferitele niveluri de cache și procesor, magistrale externe (front side
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
procesor este mai rapid decât cel cu dispozitivele I/O, iar transferul între memoria cache și procesor este mai rapid decât cel dintre memoria principală și memoria cache, sistemele moderne utilizează magistrale diferite pentru a nu încetini transferul datelor: interne procesorului: (back side bus) pentru transferul între diferitele niveluri de cache și procesor, magistrale externe (front side bus) pentru transferul datelor între memorie și procesor, respectiv între procesor și periferice. Mai mult, așa după cum se observă din figura 3.5., există
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
între memoria cache și procesor este mai rapid decât cel dintre memoria principală și memoria cache, sistemele moderne utilizează magistrale diferite pentru a nu încetini transferul datelor: interne procesorului: (back side bus) pentru transferul între diferitele niveluri de cache și procesor, magistrale externe (front side bus) pentru transferul datelor între memorie și procesor, respectiv între procesor și periferice. Mai mult, așa după cum se observă din figura 3.5., există un controler ce separă magistralele (chipset) format din două punți: o punte
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]
-
principală și memoria cache, sistemele moderne utilizează magistrale diferite pentru a nu încetini transferul datelor: interne procesorului: (back side bus) pentru transferul între diferitele niveluri de cache și procesor, magistrale externe (front side bus) pentru transferul datelor între memorie și procesor, respectiv între procesor și periferice. Mai mult, așa după cum se observă din figura 3.5., există un controler ce separă magistralele (chipset) format din două punți: o punte pentru interfațarea memoriei și magistralei grafice (AGP, PCI Express) Northbridge și o
Arhitectura Calculatoarelor by Cristian Zet () [Corola-publishinghouse/Science/329_a_567]