лабаротарная работа. Основы МПТ Отчеты по ЛР. Контрольные вопросы Что такое микропроцессорная система Это совокупность устройств и программного обеспечения, осуществляющая цифровую обработку информации и реализующая информационные процессы
 Скачать 21.53 Kb.
|
|
Контрольные вопросы 1. Что такое микропроцессорная система? Это совокупность устройств и программного обеспечения, осуществляющая цифровую обработку информации и реализующая информационные процессы. 2. Назовите блоки МПС. (подсистемы): Микропроцессорная система может включать следующие блоки центральный процессор (универсальный микропроцессор); сопроцессоры (специализированные микропроцессоры); основная (внутренняя) память; интерфейсные средства; вспомогательные устройства; периферийные устройства. 3. Какие устройства МПС являются системными? К системным ресурсам относятся: адресные пространства памяти и устройств ввода и вывода, каналы запросов прерываний и прямого доступа к памяти, то есть средства, используемые для обмена данными. 4. Какие устройства МПС являются периферийными? Внешние, не обладающие системными ресурсами. 5. Что такое архитектура МПС? Это концептуальная структура микропроцессорной системы, определяющая особенности обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные, а также принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения в микропроцессорной системе. 6. Расскажите про конструктивные исполнения МПС. Под структурой микропроцессора понимают совокупность его модулей, элементов, а также связей между ними и их функциональных характеристик. Структура определяет аппаратную организацию микропроцессора, то есть состав и взаимодействие аппаратных средств, размещенных в микросхеме. 7. Расскажите про микропроцессор. Основным модулем микропроцессора является центральный процессор (CPU – central processing unit), включающий одно или несколько операционных устройств, называемых также арифметико-логическими устройствами (АЛУ), устройство управления, память в виде набора регистров и кэш-память. АЛУ и устройство управления образуют процессорное ядро. Процессоры, содержащие несколько процессорных ядер, называют многоядерными. Операционное устройство выполняет определенный набор команд. Устройство управления управляет выполнением команд, а именно формирует требуемую последовательность управляющих сигналов – микрокоманд, выполняемых на одном процессорном такте. Устройство управления информируется операционным устройством посредством осведомительных сигналов о состоянии последнего. Регистры и кэш-память образуют быстродействующую память микропроцессора. Часть регистров доступна программисту и предназначена для хранения операндов (обрабатываемых данных) и выполнения действий над ними, формирования адреса для взаимодействия с памятью и ряда других действий. Хранение во внутренних регистрах операндов ускоряет выполнение программы, так как отсутствует необходимость обращения к основной памяти, которое требует дополнительного времени. Другая часть регистров, доступ к которым может быть ограничен и даже исключен (программно-невидимые регистры), используется процессором для служебных (системных) целей. Для ускорения доступа процессора к основной памяти между ними размещается быстродействующая память – кэш-память, которая включает устройство управления памятью и буфер трансляции адреса, преобразующий адрес ячейки основной памяти в соответствующий адрес обращения к кэш-памяти. В буфер трансляции адреса записываются базовые адреса страниц памяти команд и данных, к которым выполнялись последние обращения. При обращении к ним их базовые адреса считываются из буфера, что ускоряет формирование физического адреса. 8. Расскажите про архитектуры микропроцессоров. Это совокупность его аппаратных и программных средств, обеспечивающих обработку информации (выполнение программ), является более общим понятием по сравнению с понятием «структура» и определяет логическую организацию микропроцессора. Архитектура микропроцессора включает в себя: набор программно-доступных регистров и операционных устройств, систему основных команд и способов адресации, объем и организацию адресуемой памяти, виды и способы обработки данных (обмен, прерывания, прямой доступ к памяти и другие). Например, современные 32-х разрядные микропроцессоры х86 с архитектурой IA-32 имеют стандартный набор регистров, общую систему основных команд, одинаковые способы организации и адресации памяти, защиты памяти и обслуживания прерываний. 9. Что представляют собой универсальные микропроцессоры? Они предназначены для решения широкого круга задач обработки разнообразной информации и находят применение в персональных компьютерах, серверах и других устройствах. Обычно это 32-х разрядные микропроцессоры, которые изготавливаются по самой современной технологии, обеспечивающей максимальную частоту функционирования. Некоторые микропроцессоры этого класса имеют 64-х или 128-ми разрядную структуру. 10. Расскажите про сопроцессоры и цифровые сигнальные процессоры. Сопроцессор – это специализированный процессор, расширяющий возможности центрального процессора микропроцессорной системы, но оформленный как отдельный функциональный модуль. Физически сопроцессор может быть отдельной микросхемой или может быть встроен в центральный процессор (как в случае математического сопроцессора в персональных компьютерах начиная с Intel 486DX). Различают следующие виды сопроцессоров: - математические сопроцессоры общего назначения, обычно ускоряющие вычисления чисел с плавающей запятой; - сопроцессоры ввода/вывода (например – Intel 8089), разгружающие центральный процессор от контроля за операциями ввода и вывода, или расширяющие стандартное адресное пространство процессора; - сопроцессоры для выполнения каких-либо узкоспециализированных вычислений. Цифровые сигнальные процессоры (DSP – digital signal processor) предназначены для цифровой обработки поступающих аналоговых сигналов в реальном времени. Архитектура DSP ориентирована на быстрое выполнение последовательности операций умножения-сложения с накоплением промежуточного результата в регистре-аккумуляторе, что обусловлено особенностью алгоритмов обработки аналоговых сигналов. Поэтому набор команд этих процессоров содержит специальные команды умножения с накоплением, реализующие эти операции. 11. Расскажите про внутреннюю память МПС. Основная (внутренняя) память микропроцессорных систем реализуется двумя видами запоминающих устройств: оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), которые логически располагаются в едином адресном пространстве. Основной характеристикой запоминающего устройства является емкость памяти – наибольший объем информации, который одновременно может храниться в запоминающем устройстве. Емкость памяти количественно оценивается в байтах и битах. Быстродействие запоминающего устройства характеризуется временем цикла записи или считывания информации и временем обращения к памяти, включающим в себя оба цикла. Удельная потребляемая мощность запоминающего устройства – затраты мощности на хранение информации и обращение к ней, отнесенные к одному биту. ОЗУ (RAM – random access memory) предназначено для хранения команд выполняемой программы или ее фрагментов и подлежащих обработке данных. Обращение к ОЗУ по системной шине требует значительных затрат времени, а поэтому для повышения скорости обмена данными (включая считывание команд) дополнительно вводится до трех уровней быстродействующей буферной кэш-памяти объемом до сотен килобайт и более. Первый и второй уровни кэш-памяти обычно располагаются в центральном процессоре. Оперативная память вместе с кэш-памятью всех уровней представляет единый массив памяти, непосредственно доступной центральному процессору для записи и считывания данных, а также для считывания программного кода. ОЗУ реализуются в виде отдельных модулей – микросхем. 12. Назовите интерфейсные средства МПС. 1. Системная шина (магистраль) – специальный кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников (шине данных) производятся: выборка команд, поступающих из основной памяти в устройство управления центрального процессора, пересылка операндов между центральным процессором и ОЗУ или устройством внешней памяти, по другой – шине адреса – передаются адреса ячеек основной памяти или системных устройств, к которым подключаются периферийные устройства. Третья часть магистрали – шина управления, по ней передаются управляющие сигналы, которые задают режим работы микропроцессорной системы. 2. Шины расширения или ввода/вывода обеспечивают высокую функциональность микропроцессорной системы и предназначены для подключения различных контроллеров и адаптеров, которые служат для сопряжения периферийных устройств с системной шиной и соответственно с центральным процессором и основной памятью. 3. Системная логика представляет собой набор микросхем для организации обмена данными между центральным процессором и периферийными устройствами, который также называют чипсетом (chipset). Чипсет включает интерфейс шины процессора, контроллеры памяти, шины ввода и вывода, и другие. 4. Конструктивные интерфейсные средства: карты (платы) расширения, слоты, переключатели, кабели, разъемы и другие. К данной группе интерфейсных средств также относят устройства, обеспечивающие соединение микропроцессорных систем в информационных сетях. 13. Назовите вспомогательные устройства МПС. Генератор тактовых импульсов (ГТИ), сторожевой таймер, схемы для выполнения отладки и тестирования, и другие. Конкретный набор вспомогательных устройств определяется назначением микропроцессорной системы. 14. Что такое конфигурация компьютера? 15. Расскажите про системную плату. 16. Как осуществляется подключение внешних устройств к компьютеру? 17. Какие существуют устройства внешней памяти? 18. Назовите устройства управления компьютером. 19. Расскажите про устройства ввода информации. 20. Расскажите про устройства вывода информации. |