АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ЭВМЛекция 2:Типовое устройство компьютера

План лекции
Типы компьютеров
Общая организация компьютерных систем
Устройство процессоров
Иерархия памяти
Оптические диски
Флэш-память
Передача данных

Где скачать слайды
lvk.cs.msu.su/~dimawolf/ArchEVM
Также…
[e-mail] – e-mail
108141136 – icq
8-916-613-34-52 - телефон

Типы компьютеров

Типовой компьютер

Принципы разработки современных компьютеров
Все команды должны выполняться непосредственно аппаратным обеспечением
Запуск максимально возможного количества команд в секунду
Команды должны легко декодироваться
Только команды загрузки и сохранения должны обращаться к памяти
Регистров должно быть много

Материнская Плата
1. Pentium 4 socket
2. 875P Support chip
3. Memory sockets
4. AGP connector
5. Disk interface
6. Gigabit Ethernet
7. Five PCI slots
8. USB 2.0 ports
9. Cooling technology
10. BIOS

ЦПУ

ЦПУ

Шаги выполнения команды
Считывание следующей команды из памяти в регистр команд
Изменение указателя на следующую команду
Дешифровка команды
Если команда использует данные из памяти, загрузка этих данных, иначе обращаемся в регистр
Запуск команды
Запуск следующей команды

Системы команд
CISC
RISC

Параллелизм на уровне команд

Конвейер в Pentium

Конвейер в Pentium II

Параллелизм на уровне процессора
An array of processor of the ILLIAC IV type.

Мультипроцессорный Паралелизм
Общая память.
Локальная память.

Иерархия памяти
A five-level memory hierarchy.

Кэш

Виды кэш-памяти
Кэш с прямым отображением
Полностью ассоциативный кэш
Частично ассоциативный кэш

Кэш -> ОП
Сквозная запись
Отложенная запись

Оперативная Память

Адресация памяти
Three ways of organizing a 96-bit memory.

Корректирующие Коды

Контроль чётности
(a) Кодирование 1100
(b) Добавление Контроля Чётности
(c) Ошибка в AC

Код Хэмминга

Иерархия памяти
A five-level memory hierarchy.

Жёсткие Диски

Устройство жёстких дисков
A disk with four platters.

Устройство жёстких дисков

Жёсткие Диски (2)
1
0
0
Поверхность диска

Сектора

Разбиение ОС
15

Первый винчестер RAMAC

Характеристики
Интерфейс
Ёмкость
Физический размер
Скорость вращения
Надёжность
Количество операций ввода/вывода
Потребление энергии
Уровень шума
Сопротивляемость ударам
Скорость передачи данных

RAID (1)
Redundant Array of Inexpensive Disks

RAID (1)
Redundant Array of Inexpensive Disks

CD-ROM
Разработаны в 1979 году
650, 700, 800 Mb
Диаметр - 120 мм
Вес – 15,7 гр
Длина волны 780 нм
Скорость чтения кратна 150 Кб/с
Макс. скорость чтения – 72x (10.8 Мб/c)

CD-ROMs (1)

CD-ROMs (2)

CD-R

DVD
Появились в 1996 году
4.4, 8, 15.9 Гб
Диаметр - 120 мм
Длина волны – 650 нм
Скорость чтения кратна 1.32 Мб/с
Макс. скорость чтения – 16x (21.1 Мб/с)

DVD (2)
Двусторонний, двуслойный DVD диск

Blu-ray
Появились в 1996 году
23 – 54 Гб
Диаметр - 120 мм
Длина волны – 405 нм
Скорость чтения кратна 50 Мб/с

Флэш-память
Используется с 1988
Объём до 256 Гб
Скорость до 100 Мб/с

Принцип работы флэш-памяти
Транзисторы с плавающим затвором
Туннельный эффект

Ввод/Вывод
Шины (1)

Input/Output
Шины (2)
Logical structure of a simple personal computer.

Input/Output
Шины (3)

ЭЛТ Мониторы
Поперечное сечени ЭЛТ
Схема развёртки

LCD Мониторы
(a) Структура LCD экрана.
(b) Желобки на передней и задней пластинах.

Принтеры
Operation of a laser printer.

Передача данных
(a) Двухуровневый сигнал.
(b) Амплитудная модуляция
(c) Частотная модуляция
(d) Фазовая модуляция

ADSL

Подключение к сети

Цифровые Камеры
A digital camera.