Arhitectura Calculatoarelor

Functia de baza ale noilor generatii de calculatoare

Să comande execuţia operaţiilor, conţine un dispozitiv de comandă

Functia de baza ale noilor generatii de calculatoare

Să execute aceste operaţii, conţine un dispozitiv aritmetico-logic

Rolul unitatii de intrare-iesire

Aceasta unitate asigura comunicatia dintre calculator si mediul exterior. Utilizatorii comunica sistemului informatiile inregistrate pe suporturi externe de informatie, iar rezultatele prelucrarilor sunt furnizate utilizatorilor pe asemenea suporturi.

Indicatorii de conditii furnizati de unitatea aritmetico-logica. Exemple

Aceşti indicatori se reprezintă pe câte un bit, fiind spre exemplu: bitul de transport -poziţionat în cazul în care a apărut un transport lao operaţie de adunare; bitul de depăşire -care se poziţionează dacă rezultatul a fost mai mare decât valoarea maximă admisă în modul de reprezentare ales; bitul de zero - se poziţionează dacă rezultatul este nul; este folosit în instrucţiunile de comparare, care se execută prin scăderea elementelor comparate, egalitatea fiind confirmată de poziţionarea bitului de zero. bitul de paritate - intervine la biţii de control şi specifică paritatea rezultatului; bitul de semn -care defineşte semnul rezultatului, fiind poziţionat cândrezultatul este negativ.

Adaptor. Definitie

Adaptoarele sunt circuite integrate, care permit procesorului să comunice şi să conecteze echipamente periferice. Ele au rolul de pregătire a informaţiei în forma cerută de magistrală, în cazul preluării informaţiilorde la dispozitivele periferice sau invers.

Adresarea directa

Adresarea directa se refera la faptul ca informatia din instructuine reprezinta chiar locatia unde se memoreaza operandul.

Adresare imediata (tot ce stim despre)

Adresarea este imediata atunci cand in instructiune se specifica valoarea operandului si nu adresa acestuia.

Adresarea prin locatie de memorie

Adresarea este prin locatie de memorie atunci cand informatia folosita pentru calculul adresei operandului se preia din memorie. Acest mod de adresare necesita un algoritm de calcul pentru localicarea operandului.

Adresare prin registri

Adresarea este prin registri atunci cand in zona de adresa se specifica un registru de memorie. In acest caz este necesar ca, in prealabil, registrul respectiv sa fie incarcat cu valoarea dorita.

Definitia algebrei booleene. Cine a definit-o, cand. Precizati elementele care o defines

Algebra booleana sau logica este o metoda care permite studiul relatiilor logice (George Boole - 1853). Algebra booleana consta dintr-o multime S={0,1}, un set de operatori fundamentali {SI, SAU, NU} si un numar de axiome.

Specificati care sunt registri de lucru cu memoria interna

Alte categorii de regiştrisunt regiştrii de lucru cu memoria internă : Registrul de adresă a memoriei - conţine adresa locaţiei de memorie care va fi accesată la un moment dat. Orice operaţie cu memoria se realizează prin consultarea informaţiei din acest registru. Registrul de date -conţinecuvântul de date sau de instrucţiune care a fost citit din memoria internă sau care va fi scris în memoria internă. Registrul acumulator (pot fi mai multe) - memorează operanzi şi rezultate ale operaţiilor executate de unitatea aritmetico-logică în procesul de calcul. Registrul index - este utilizat în cazul adresării indexate şi al modurilor de adresare derivate din aceasta. Registrul contor program - conţine adresa instrucţiunii ce trebuie executată după terminarea execuţiei instrucţiunii curente. Conţinutul lui se măreşte cu lungimea instrucţiunii executate sau se încarcă adresa unei instrucţiuni la care se face un salt. Registrul de instrucţiune - conţine zona care descrie codul operaţiei şi modul de adresare din instrucţiunea curentă. Această informaţie este folosită de unitatea de comandă a unităţii centrale de prelucrare. Registrul indicator de stivă - conţine adresa vârfului stivei, valoarea lui modificându-se ori de câte ori se depun sau se extrag informaţii din stivă. Registrul de stare al procesorului - memorează cuvântul de stare al procesorului ce sintetizează starea sistemului la un moment dat. Aici se memorează informaţia privind procesul în curs de execuţie, iar conţinutul acestui registru se salvează în memoria internă în cazul întreruperii procesului, pentru a fi reîncărcat în cazul reluăriiprocesuluiîntrerupt.

Arhitectura calculatorului definitie

Arhitectura calculatoarelor reprezinta studiul proiectarii acelor parti ale unui sistem de calcul care sunt vizibile pentru programatori.

Arhitectura magistralei. Definitie

Arhitectura magistralei defineşte tipul de adaptoare pe care le acceptă şi implicit tipul de echipamente periferice, numărul şi natura extensiilor.

Cazuri in care se recomanda utilizarea limbajului de asamblare

Avand in vedere aceste caracteristici, utilizarea limbajului de asamblare se recomanda in urmatoarele cazuri: Daca spatiul de memorie disponibil este limitat Daca se doreste generarea unei secvente de program care sa se execute in timp minim Daca este necesar un acces direct la resursele hardware ale calculatorului

Avantajele/ dezavantajele programarii in limbaj de asamblare

Avantaje ale programarii in limbaj de asamblare: Acces direct la resursele hardware ale sistemului de calcul Timp de executie redus Dimensiuni mici ale programului executabil generat Pot fi exploatate mai eficient proprietatile arhitecturale ale procesoruli

Reprezentarea informatiei in cadrul unui sistem de calcul (primele 2 paragrafe)

Calculatoarele digitale prelucreaza informatia reprezentand-o pe doua stari codificate prin simbolurile 0 si 1. O astfel de reprezentare a informatiei se numeste reprezentare binara. Unitatea informatiei o reprezinta starea binara numita bit. Un bit se codifica prin 0 sau 1, putand reprezenta numere sau valori logice. La interpretarea numerelor, simbolurile 0 si 1 reprezinta cifre binare iar la reprezentarea valorilor logice 0 si 1 reprezinta fals/adevarat.

limbaj masina (in ce consta, este caracteristic fiecarui tip de calculator)

Calculatorul poate executa numai instructiuni exprimate intern sub forma unor siruri de cifre binare. Programele in care instructiunile sunt scrise sub aceasta forma se numesc programe in limbaj masina. Limbajul masina este caracteristic fiecarui tip de calculator.

Utilitatea circuitelor secventiale

Circuitele secvenţiale se utilizează cu precădere pentru: Memorarea datelor şi a programelor-circuite de memorare, registre Contorizarea unor evenimente, incrementarea adreselor, temporizarea unor semnale sau divizarea unor secvenţe-circuite de numărare Controlul secvenţei de execuţie a instrucţiunilor-circuite de comanda(automate de stare)

Codurile alfanumerice (definitie + exemple)

Codurile alfanumerice realizeaza o corespondenta biunivoca intre multimea de semne (un alfabet) si multimea cuvintelor binare de o anumita lungime. Se utilizeaza pentru memorarea si transmiterea unor mesaje in vederea unei reprezentari grafice (ex: transmiterea de catre unitatea centrala a unui mesaj care sa se afiseze la imprimanta sau la consola). Cele mai utilizate coduri alfanumerice sunt EBCDIC si ASCII.

Comparatie intre memorie interna si externa

Comparativ cu memoria interna, memoria externa este: Nevolatila Cu acces pozitional Cu timp de acces mai mare Cu viteza de transfer mai mica Cu cost mai mic Cu o capacitate mult mai mare Este o memorie de tip citire/scriere Are o densitate de memorie variabila de la un echipament la altul si de la un suport la altul

Hardware definitie

Componente fizice (echipamente), anasamblul lor fiind cunoscut sub numele de hardware;

Software definitie

Componente logice (programe), prin intermediul cărora sunt utilizate echipamentele, ansamblul componentelor logice fiind cunoscut sub numele de software.

Componentele principale ale UCP (UNITATII CENTRALE DE PRELUCRARE)

Componentele principale ale UCP sunt urmatoarele: Unitatea aritmetica si logica (UAL): Executa prelucrarile asupra datelor. Registrele: Reprezinta o memorie interna pentru UCP. Unitatea de comanda si control (UCC): Controleaza functionarea UCP si deci a calculatorului. Interconexiunile din cadrul UCP: Asigura conumicatia dintre UAL, registre si UCC. Sunt realizate sub forma unei magistrale, numita magistrala interna a UCP.

Arhitectura von Neumann al unui sistem de calcul (componentele principale)

Componentele principale ale masinii fizice sunt urmatoarele: Unitatea centrala de prelucrare (UCP): Executa prelucrarea datelor si controleaza functionarea calculatorului. De multe ori se numeste procesor. Unitatea de memorie (memoria interna sau principala): Pastreaza datele si instructiunile. Unitatea de intrare/iesire (I/E): Efectueaza transferul datelor intre calculator si mediul exterior acestuia. Interconexiunile: Permit comunicatia intre UCP, memoria internna si unitatea de I/E

Componentele acestora

Componentele unei interfeţe de intrare/ieşiresunt: registre de date, registre de comenzi, registre de stare, bloc de selecţie a registrelor (decodificator), dispozitiv de comandă.

Caracteristici ale memoriei (enumeram cu liniuita)

Cuvantul de memorie - reprezinta numarul de octeti de informatie care pot fi cititi sau scrisi intr-o singura operatie de transfer cu memoria. Transferul cu memoria este operatia prin care de la o adresa de memorie sunt transferati un numar de biti corespunzator citirii sau scrierii in memorie. Unitatea de transfer cu memoria este cuvantul de memorie. Lungimea cuvantului de memorie - este o caracteristica constructiva a sistemului de calcul. Ea reprezinta unul dintre criteriile de grupare a calculatoarelor: 8,16,32,64 de biti, etc. Capacitatea de memorie - reprezinta numarul maximde biti de informatie care pot fi memorati la un moment dat. Altfel spus, capacitatea de memorie este data de numarul de locatii de memorie. Ca unitate de masura se folosesc multiplii byte-ului in functie de ordinul de marime a memoriei, informatie ce caracterizeaza diferitele generatii de calculatoare. Tipul de acces la memorie - orice acces la memorie este precedat de furnizarea de catre procesor a adresei de memorie, unde se face operatia de scriere sau citire. Tipul de acces la memorie reprezinta intervalul scurs intre momentul furnizarii adresei de catre procesor si momentul obtinerii informatiei. In cazul in care memorarea este prea lenta in comparatie cu viteza de lucru a procesorului pe durata accesului la o locatie de memorie apar pentru procesor timpi suplimentari de asteptare. Noile tehnologii de realizare a memoriei urmaresc o scadere a timpului de acces astfel incat memoria sa lucreze sincron cu procesorul fara a introduce stari de asteptare. Ciclul de memorie - este timpul minim necesar intre doua accesari succesive la memorie. Acesta cuprinde timpul rezervat accesului propriu-zis, dar si timpii "de regie" ai unitatt de memorie, necesari pentru desavarsirea acestuia. Viteza de transfer(rata de transfer) - este similara unui debit si reprezinta viteza cu care se furnizeaza o informatie. Ea reprezinta numarul de unitati de informatie transferata in unitatea de timp. Se masoara in octeti sau multiplii de octeti pe secunda. Viteza de transfer poate fi imbunatatita daca accesarea unei adrese de memorie nu este urmata doar de citirea unui singur cuvant de memorie, ci de citirea mai multor cuvinte succesive. Costul - este pretul memoriei raportat la capacitatea de memorie.

Avantajul utilizarii macrodefinitilor

Deci avantajul utilizăriimacrodefiniţiiloreste doar în faza de programare, evitându-se scrierearepetată a unorsecvenţe de text complicate.

Dezavantajele programarii in limbaj de asamblare

Dezavantaje ale programarii in limbaj de asamblare: Necesota cunoasterea particularitatilor constructive ale procesorului si ale sistemului de calcul in ansamblu Structurile de date complexe nu pot fi declarate Lipsa unei exprimari structurale, folosindu-se mai mult instructiuni de salt Activitatea de programare este ineficienta datorita complexitatii reduse a instructiunilor limbajului de asamblare Un program in limbaj de asamblare este portabil doar pe masini cu acelasi limbaj de asamblare, spre deosebire de programele scrise in limbaje de nivel inalt care au o portabilitate mai mare.

Clasificarea retelelor dupa scara la care opereaza

Din punct de vedere al ariei de intindere, retelele de calculatoare potfi clasificate in: Retele locale de calculatoare(LAN - Local Area Network) Retele metopolitane(MAN - Metropolitan Area Network) Retele larg raspandite geografic(WAN - Wide Area Ntwork)

Definim notiunea de magistrala dpdv conceptual

Din punct de vedere conceptual, magistrala este un mediu comun de comunicaţie între componentele unui sistem de calcul.

Definim notiunea de magistrala dpdv fizic

Din punct de vedere fizic este alcătuită dintr-un set de linii-semnal care facilitează transferul de date şi sincronizarea între componentele sistemului.

Memorie. Definire dpdv fizic, dpdv logic (functional)

Din punct de vedere fizic memoria este constituita din elemente care pot avea doua stari: 0 sau 1. Rezulta ca putem defini memoria ca pe o succesiune de dispozitive logice elementare capabile sa retina fiecare o valoare binara, adica un bit de informatie. Din punct de vedere functional memoria poate fi privita ca o insiruire de biti care se caracterizeaza prin valoare si prin pozitia lor in aceasta secventa(adresa).

. Interfete de intrare-iesire. Rolul interfetelor de intrare- iesire

Dispozitivele de intrare/ieşire, numite adesea şi echipamente periferice, au în generalo structură proprie, independentă de structura calculatorului la care se conectează. Cuplarea acestor echipamente la un sistem de calcul presupune adaptarea semnalelor specifice fiecărui echipament la semnalele de pe magistrală şi reglarea fluxului de date între calculator şi periferic. Rolul interfeţelor de intrare/ieşire este de a adapta particularităţile unui dispozitiv de intrare/ieşire la cerinţele unui anumit sistem de calcul. Din acest punct de vedere o interfaţă are douăpărţi: parte adaptată la semnalele şi la modul de funcţionare a magistralei ; a doua parte, care este adaptată la particularităţile funcţionale ale dispozitivului periferic.

Clasificarea instructiunilor masina dupa forma instructiunii, structura si lungimea ei

Dupa forma instructiunii, structura si lungimea ei, instructiunile se impart in: Instructiuni cu format fix - instructiunile cu aceasi lungime si implica o structura simpla a procesorului, dat o utilizare ineficienta a memoriei. Instructiuni cu format variabil - lung depinde de tipul operanzilor, de numarul de operanzi si de modul de adresare. Pentru executia unor astfel de instructiuni procesorul trebuie sa determine la citirea instructiunilor din memorie, lungimea instructiunilor si de asemenea, sa citeasca in cicluri succesive toate cuvintele de memorie aferente instructional

Clasificarea instructiunilor masina dupa modul de adresare a operanzilor

Dupa modul de adresare a operanzilor, instructiunile pot fi: Cu nici o adresa - operanzii sunt cautati rapid in stiva sistemului de calcul Cu o singura adresa - aceasta codifica de regula operatii unare Cu doua adrese - pentru operatii binare, in care una dintre adrese este un registru, iar cealalta o adresa de memorie

Clasificarea instructiunilor masina dupa modul de reprezentare a operanzilor

Dupa modul de reprezentare a operanzilor, instructiunile se impart in: Instructiuni in virgula fixa Instructiuni in virgula mobila Instructiuni zecimale Instructiuni pe siruri de caractere Instuctiuni matriciale Instructiuni care opereaza asupra structurilor de date tabelare. Orice sistem de calcul cuprinde setul standard de instructiuni, adica instructiuni in virgula fixa.

Clasificarea instructiunilor masina dupa operatia pe care o genereaza (enumeram)

Dupa operatia pe care o genereaza avem: Instructiune de transfer de date intre memorie, registrii sau stiva Instructiuni aritmetice. Orice procesor executa: Operatii elementare cu numere intregi (reale) sau operatii complexe, implementate hardware sau software; Operatii logice si de deplasare care lucreaza la nivel de bit, folosite pentru determinarea bitilor de control din cuvintele de stare sau pentru realizarea rapida a unor operatii aritmetice (inmultirea cu 2, impartirea la 2). Instructiuni de comparatie si de salt. Aceste instructiuni genereaza continuarea executiei programului de la o alta adresa decat cea imediat urmatoare. Instructiuni de repetare-folosite pentru executia repetata a unei secvente de instructiuni, folosind o variabila contor. Aceasta variabila memoreaza numarul de cicluri ce trebuie efectuate. Instructiuni de apel procedura-in care, pentru executarea unei proceduri se memoreaza pe stiva adresa de revenire utilizata dupa executia procedurii apelate. Instructiuni de intrare-iesire- folosite pentru trensferul de date cu dispozitivele periferice. Acestea contin adresa unui dispozitiv sau a unui

Clasificarea memoriei dupa operatiile care pot fi executate

Dupa operatiile care pot fi executate: memorii cu citire/scriere - care permit atat scrierea cat si citirea informatiei in/din memorie. Memoria RAM este o memorie de acest tip. memorii permanente - numite ROM(Read Only Memory) - sunt memorii care in principiu permit doar operatii de citire a informatiilor memorate. Sunt memorii nevolatile, iar informatia memorata este scrisa o singura data si nu poate fi suprascrisa prin metode obijnuite. Ele sunt folosite pentru memorarea sigura si ieftina a unor secvente de program frecvent utilizate in sistemele de calcul. Aceste memorii sunt in general mai lente decat memoria RAM. De aceea se utilizeaza transferul programelor din memoria ROM in memoria RAM pentru a fi executate acolo cu performante sporite

Dupa tipul de acces: Cu acces direct sau aleator: RAM(Random Acces Memory) - in acest caz timpul de acces la orice locatie de memorie este acelasi. El nu depinde de adresa locatiei de memorie, ci numai de caracteristicile constructive ale memoriei. Timpul de acces este comparabil cu viteza de lucru a procesorlui. Cu acces pozitional - in care sunt necesare operatii de pozitionare ce preced accesul la memorie. In acest caz, timpul de acces depinde de adresa.

Dupa posibilitatea conservarii informatiei in momentul intreruperii tensiunii de alimentare: Volatile - la care informatia se pierde la intreruperea tensiunii de alimentare(ex: memoria cu semiconductori) Nevolatile - la care informatia se conserva la interrupter tensiunii de alimentare (ex:memoria cu ferite)

Clasificarea memoriei dupa tehnologia de realizare

Dupa tehnologia de realizare: Memorii cu ferite - in acest caz informatia este memorata pe baza sensului campului magnetic produs in jurul unor inele de ferita. Acest tip de memorie nu este volatila, dar are dezavantajul ca citirea este distructiva. In consecinta, cicul de memorie cuprinde citirea si rescrierea in cazul operatiei de citire sau stergerea si scrierea in memorie in cazul operatiei de memorare. Aceste tipuri de memorie pot functiona numai intre anumite limite de temperatura, au o dimensiune semnificativa, dar reprezinta o tehnologie depasita. Memorii cu semiconductori - in care information este memorata folosind circuite ce permit sau nu trecerea curentului electric. Aceste memorii sunt volatile si pentru a nu se pierde informatiile au nevoie de o baterie de alimentare proprie de intrerupere la avaria de alimentare care face apel la o baterie suplimentara(sursa de putere neintreruptibila - UPS) pentru salvarea datelor pe un suport de memorie nevolatila. Aceste memorii nu au citirea distructiva.

Clasificarea memoriei dupa tipul de acces

Dupa tipul de acces: Cu acces direct sau aleator: RAM(Random Acces Memory) - in acest caz timpul de acces la orice locatie de memorie este acelasi. El nu depinde de adresa locatiei de memorie, ci numai de caracteristicile constructive ale memoriei. Timpul de acces este comparabil cu viteza de lucru a procesorlui. Cu acces pozitional - in care sunt necesare operatii de pozitionare ce preced accesul la memorie. In acest caz, timpul de acces depinde de adresa.

Clasificarea magistralelor dupa modul de lucru in raport cu semnalul de tact

După modul de lucru în raport cu semnalul de tactexistă magistrale: sincrone -ciclurile de transfer sunt direct corelate cu semnalul de tact; viteza de transfer este mai mare, însă dimensiunea magistralei este limitată de frecvenţa tactului. asincrone -în cazul acestor magistralenu există o legătură directă între evoluţia în timp a unui ciclu de transfer şi tactul sistemului.

Clasificarea magistralelor dupa modul de realizare a transferului de date

După modul de realizare a transferului de dateexistă magistrale: cu transfer prin cicluri (magistrale secvenţiale) -ciclurile de transfer se desfăşoară secvenţial; la un moment dat cel mult un ciclu de transfer este în curs de desfăşurare. tranzacţionale -transferul de date se realizează prin tranzacţii. Otranzacţie este divizată în mai multe faze şi mai multe tranzacţii se pot desfăşura simultan cu condiţia ca tranzacţiile să fie în faze diferite. Această restricţie provine din faptul că fiecare fază a unei tranzacţii foloseşte un subset din mulţimea semnalelor magistralei.

Clasificarea circuitelor secventiale dupa modul de schimbare a starii elementelor de memorie

După modul de schimbare a stării elementelor de memorie există două tipuri de circuite secvenţiale: Circuite sincrone-modificarea stării se face sincron cu un impuls de tact, în funcţie de intrări şi de starea curentă Circuite asincrone-modificarea stării depinde numai de intrări şi starea curentă

Clasificarea magistralelor dupa numarul de unitati MASTER conectate pe magistrala

După numărul de unităţi MASTER conectate pe magistralăavem magistrale: unimaster - cu un singur modul masterconectatpe magistrală. Acest tip de magistrală nu necesită mecanisme de arbitrare a magistralei. Avem modulul MASTERcare poate să iniţiezeun ciclu de transfer şi modulul SLAVEcare poate fi comandat în timpul unui ciclu de transfer, marcând elementele necesare pentru controlul magistralei. multimaster - acestea permit conectarea mai multor unităţi master pe acelaşi tronson de magistrală. Magistrala trebuie să conţină semnale de arbitrare şi un protocol de transfer al controlului pe magistrală.

Clasificarea magistralelor in functie de sensul transferului de informatii

După sensul transferuluide informaţii, magistralele pot fi: unidirecţionale ,când transferul se realizează într-un singur sens (de exemplu: magistralade adresă, care are întotdeauna ca destinaţie registrul de adresă); bidirecţionale , când informaţia poate fi vehiculată în ambele sensuri, alternativ (de exemplu : magistrala de date).

Module de circuite combinationale predefinite utilizate in structura unui sistem de calcul (enumerati). Exemple

Exista cateva module de circuite combinationale predefinite utilizate in structura calculatoarelor: Decodificatoare; Codificatoare; Convertoare de cod; Comparatoare; Multiplicatoare; Demultiplexoare; Sumatoare.

Exemple de circuite secventiale semnificative, utilizate in structura unui sistem de calcul

Există câteva circuite secvenţiale semnificative cum ar fi: Bistabile Numărătoare Registre Circuite de memorie

Flops. Definitie

FLOPS reprezintă o unitate de măsură a puteriide calcul a unui calculator sau sistem de calcul, măsurând numărul maxim de operații în virgulă mobilă, (de regulă adunări și înmulțiri), ce sunt executate pe secundă. Unitatea FLOPS își găsește folosul mai ales în domeniul calculelor științifice, la care calculul în virgulă mobilă este frecvent folosit. FLOPS nu este unitate SI, dar poate fi apreciat ca o unitate de măsură având mărimea 1/s.

Firmware definitie + exemplu

Firmware-ul este component de programe încărcate în memoria fixă ROM de catre producătorul sistemului de calcul. Această componentă se află la limita dintre hardware și software, reprezentând software-ul integrat în partea de hardware.

. Precizati modurile prin care se realizeaza transferul de date ( le enumeram cu liniuta)

Funcţia principală a unei interfeţe de intrare/ieşire este transferul de date. În funcţie de gradul de implicare a unităţii centrale de prelucrare, transferul se poate realiza în mai multe moduri: transfer prin program; transferprin întreruperi; transfer prin acces direct la memorie(DMA - Direct Memory Access); transfer prin procesor de intrare/ieşire.

Fazele generarii unui program executabil

Generarea unui program executabilpresupune două faze: compilarea sau asamblarea modulelor la sursă şi legarea modulelor obiect.

Clasificarea circuitelor logice elementare in functie de capacitatea de a memora o stare anterioara

In functie de capacitatea de a memora o stare anterioara, exista doua tipuri de circuite logice: Combinationale - nu memoreaza starea anterioara, deoarece nu exista conexiuni inverse dinspre iesire spre intrare; Secventiala - iesirea depinde atat de intrarile curente cat si de starea anterioara a circuitului; functia de memorare se datoreaza conexiunilor inverse din circuit.

Clasificarea circuitelor logice elementare in functie de gradul de complexitate (numarul de porti)

In functie de gradul de complexitate (numarul de porti pe care le contin) circuitele sunt de urmatoarele tipuri: SSI (Small Scale Integrated) - circuite cu integrare pe scara mica (pana la 10 porti logice)(Ex: porti, bistabile) MSI (Medium Scale Integrated) - circuite cu integrare pe scara medie (intre 10 si 100 de porti logice) (Ex: decodificatoare, multiplicatoare, register, numaratoare) LSI (Large Scale Integrated) - circuite cu integrare pe scara larga (intre 100 si 100.000 porti logice) (Ex: controlere serial, paralele, pentru intreruperi, memorii de capacitate redusa) VLSI (Very Large Scale Integrated) - circuite cu integrare pe scara foarte larga (100.000 - 1.000.000 porti logice) (Ex: microprocesoare, circuite de memorie, microcontrolere de complexitate redusa) ULSI (Ultra Large Scale Integrated) - circuite cu integrare pe scara ultra larga (peste 1.000.000 porti logice) (Ex: memorii de mare capacitate, microprocesoare modern)

Campurile unei instructiuni masina (care sunt, le ce se refera campurile respective)

In general, o instructiune masina trebuie sa cuprinda doua campuri: Codul operatiei, adica operatia care trebuie efectuata (operatie aritmetica, logica, etc.) Zona de adrese care cuprinde la randul ei un numar de adrese pentru operanzi, o adresa pentru rezultat si adresa de instructiuni care urmeaza.

Clasificarea retelelor dupa tehnologia utilizata

In raport cu tehnologia utilizata se disting doua tipuri de retele: punct-la-punct si retele de difuzare Retelele punct-la-punct utilizeaza legaturi dedicate intre perechi de calculatoare. Un mesaj trebuie sa parcurga mai multe calculatoare pentru a ajunge la destinatie. Legaturile se pot realiza pe diferite medii de comunicatie(cablu coaxial, linie telefonica, canal radio, etc.) in cadru aceleiasi retele. Retelele de difuzare utilizeaza un singur canal de comunicatie, partajat de nodurile retelei. Un mesaj transmis de un nod este receptionat simultan de celelalte noduri ale retelei. Adresarea mesajelor se face printr-un camp de adresa continut in mesaj. Sunt permise transmisii cu un singur destinatar(unicast), cu mai multi destinatari(multicast) sau mesaju este destinat tuturor nodurilor retelei(broadcast)

Rolul dispozitivelor de intrare - iesire in cadrul unui sistem de calcul.

Introducerea şi extragerea informaţiei din calculator se realizează prin intermediul dispozitivelor de intrare-ieşire (DI/DO) numite şi dispozitive periferice(DP). O parte dintre aceste dispozitive permit comunicarea dintrecalculator şi utilizatorul uman, iar altele realizează comunicarea cu alte calculatoare sau asigură legătura cu procese reale. Dispozitivele de intrare-ieşire se conectează la unitatea centrală prin intermediul interfeţelor de intrareieşire. Complexitatea interfeţelor variază foarte mult: de la nişte simple registre, până la controlere inteligente realizate cu microprocesor. Din punct de vedere logic, dispozitivele perifericesunt văzute de către sistemul de operare al calculatorului ca fişiere, iar interfeţeleca şi canale de comunicaţie.

Adresarea indexata

La adresarea indexata valoarea din instructiune se aduna algebric cu valoarea unui registru pentru a determina adresa operandului.

Adresarea indirecta

La adresarea indirecta informatia din instructiune reprezinta adresa adresei operandului. Aceasta modalitate necesita un ciclu suplimentar de calcul al adresei.

Port. Definitie. Tipuri de port. Exemple

Legătura unui echipament la magistrală se realizează de obicei printr-un conector fizic numit PORT şi printr-o componentă de interfaţă numită ADAPTOR. Porturile sunt : seriale ,atunci când datele se transmit bit cu bit,pe o singură cale şi paralele ,când transferul se face concomitent pentru un număr de biţi, pe mai multe căi.

Limbajul de asamblare. Definitie

Limbajul de asamblare reprezinta unul din nivelele ierarhice ale unui calculator virtual. Acest nivel difera de nivelele inferioare (microprogram, masina conventionala si sistem de operare) prin faptul ca programul scris pentru acest nivel trebuie translatat (tradus), nefiind posibila interpretarea directa a acestuia. Fiecare procesor dispune de un set specific de instructiuni, adaptat arhitecturii sale interne. Aceste instructiuni, exprimate sub forma binara, sunt direct interpretabile de catre masina virtuala conventionala (masina hardware).

Operațiile realizate de linkeditor

Linkeditorul reuneste spatiul de adresare separat al fiecarui modul obiect intr-un singur spatiu liniar de adresare, parcurgand urmatorii pasi: Se construieste o tabela a tuturor modulelor obiect, fiecare cu o anumita lungime. In functie de aceasta tabela se asigura o adresa de inceput fiecarui modul obiect. Se cauta toate instructiunile care contin adrese de memorie si se recalculeaza adresele, adica se adauga la fiecare adresa o constanta de relocare egala cu adresa de inceput a modulului in care se afla instructiunea. Se cauta toate instructiunile care fac referire la alte proceduri si se insereaza adresele acestor proceduri.

Caracteristicile magistralei

Magistralele se caracterizează prin: numărul de linii pe care se face transferul de informaţii, frecvenţa de ceas la care lucrează, rata de transfer a datelor şi arhitectura magistralei.

Memoria cache. Definitie. Principalele caracteristici

Memoria cache este o memorie specializata utilizata in scopul scaderii timpului de acces la informatia din memoria interna.

Microprocesorul. Definitie. Precizam cand a fost realizat si de catre cine primul microprocessor

Microprocesorul este o unitate centrală de prelucrare realizată într-un singur circuit integrat. Primul circuit de acest tip (14004) a fost realizat de firma INTEL în anul 1971.

Modul de adresare. Definitie

Modul de adresare reprezinta algoritmul de calcul al adresei operanzilor

Dispozitive de iesire- exemple

Monitorul Imprimanta boxele

Sisteme de calcul cu procesoare multiple

Necesitatea creşterii vitezei de prelucrare a unui sistem de calcul a condus la ideea prelucrării în paralel a instrucţiunilor unui program aflat în execuţie. Pentru a fi posibil acest lucru a fost necesară modificarea structurii unităţii centrale de prelucrare a sistemului de calcul, rezultând astfel următoarele variante de sisteme de calcul: Sisteme de calcul cu procesor vectorial Sisteme de calcul cu unităţi de calcul multiple Structura pipe-line Procesoare grafice sau procesoare de intrare-ieşire Procesorul de tip bit-slice

Ierarhia de nivele a unui calculator modern (7 nivele+ nume) schema, legatura intre nivele

Nivel 6 : Nivelul aplicațiilor Nivel 5 : Nivelul limbajelor de nivel înalt: Nivel 4 : Nivelul limbajului de ansamblare Nivel 3 : Nivelul sistemului de operare Nivel 2 : Nivelul mașinii convenționale Nivel 1 : Nivelul de microprogram Nivel 0 : Nivelul logicii digitale

Care sunt principalele blocuri functionale ale interfetelor de intrare- iesire

O interfata de intrare/iesire are in principiu urmatoarele blocuri functionale: Blocul de selectie Registre (porturi) de intrare/iesire Dispozitiv de comanda Registre de comanda Registre de stare Blocul de interfata cu echipamentul periferic

Principalele caracteristici ale unei locatii de memorie

O locatie de memorie se caracterizeaza prin: Adresa: pozitia locatiei in cadrul memoriei. Continut: valoarea memorata la aceasta adresa.

Macrodefinitie. Definitie. Fazele care presupun utilizarea unei macrodefinitii. Definirea unei macrodefinitii

O macrodefinitie este o metoda de a da un nume unei secvente de text. Dupa definirea sa, utilizatorul o poate folosi, in locul secventei de instructiuni, numai numele macrodefinitiei. Utilizarea unei macrodefinitii presupune trei faze: Definite Apelul Expand area Definirea unei macrodefinitii cuprinde trei parti: Declararea numelui Textul care reprezinta corpul macrodefinitiei Incheierea definirii

Precizati si definiti parametri specifici fiecarui tip de circuit in ceea ce priveste operatiile cu memoria

Operaţiile cu memoria sunt caracterizate de parametrii specifici fiecărui tip de circuit. Cei mai importanţi parametri sunt: Timpul de acces Ciclul de memorie Timpul de acces este timpul după care se obţin datele din memorie la ieşirile cirucuitului faţă de momentul aplicării, adresei la intrare. Ciclul memoriei sau timpul de ciclu definit pentru citire sau pentru scriere, reprezintă durata între două accese succesive.

Performantele unui sistem de calcul depind de: ....

Performanţele unui sistem de calcul sunt determinate, în primul rând, de performanţele procesorului, adică de : complexitatea setului de instrucţiuni, viteza de execuţie a instrucţiunilor, frecvenţa de ceas, numărul de regiştri, tipurile de date folosite, modurile de adresare a datelor

Precizam care sunt avantajele oferite de prelucrarea digitala a semnalelor in raport cu prelucrarea analogical

Prelucrarea digitală a semnalelor oferă o serie de avantajeîn raport cu prelu crarea analogică: imunitate mai mare la zgomot (datorită diferenţei relativ mari între cele două stări logice, zero şi unu); precizie mai mare; rezultatul prelucrării nu depinde de variaţiile de mediu (temperatură, umiditate)sau de variaţii ale tensiunilor de alimentare ; pot fi implementate procedee complexe de prelucrare(de exemplu : filtre cu un număr mare de poli) a căror implementare analogică este dificilă sau chiar imposibilădatorită preciziei limitate a componentelor; repetabilitatea în timp a procedeelor de prelucrare; modificarea procedeului de prelucrare nu implică modificarea schemei hardware(modificarea se face prin rescrierea programului de prelucrare).

Locatie de memorie. Definitie. Principalele caracteristici

Prin constructia sistemului de calcul, accesul la informatia din memorie se poate realiza la nivelul unui grup de biti numiti locatie de memorie. Deci locatia de memorie este unitatea adresabila a memoriei.

Avantajele procedeului de legare dinamica

Procedeul de legare dinamicăprezintă două avantaje majore: determină o utilizare eficientă a memoriei interne şi un program existent poate fi extins cu noi proceduri, scrise în fişiere separate fără să se modifice structura programului iniţial.

Procesoare CISC ( care sunt principalele elemente ce le caracterizeaza)

Procesoarele CISC (Complex Instruction Set Computer) Sunt procesoarele cu set complet de instructiuni cu format variabil, care permit un numar mare de moduri de adresare Executarea unei instructiuni presupune efectuarea mai multor operatii in mai multe cicluri masina. Procesoarele rezultate sunt complexe, cu numar mare de cablaje care realizeaza implementarea setului de instructiuni Aceste procesoare utilizeaza memoria interna

Procesoare RISC

Procesoarele RISC (Reduce Instruction Set Computer) Sunt procesoarele cu set redus de instructiuni car au instructiuni elementare, majoritatea putand fi executate intr-o singura perioada de ceas Instructiunile au lungime fixa folosind un singur acces la memorie Au un numar minim de moduri de adresare, si in compensatie un numar mare de registrii in care se depun operanzi Este de preferat ca instructiunile sa lucreze cu operanzii in registrii, operatile fiind elementare. Datorita simplitatii operatiilor elementare pot fi construite unitati de procesare paralele rezultand executarea simultana a mai multor instructiuni Cu acese procese se implementeaza tehnica PIPE-LINE de executare a instructiunilor in care in fiecare perioada de ceas se preia cate o instructiune. La un moment dat sunt in executie mai multe instructiuni, in diverse stadii. Acest mecanism a fost preluat de INTEL incepand cu seria 486

Rolul acestei component(UCC)

Rolul componentelor unitatii de comanda: Registrul de instructiuni- pastreaza codul instructiunii in curs de executie; Numaratorul de program- este un registru numarator care contine adresa instructiunii curente Registrul de stare- este format dintr-un set de bistabile de stare care contin informatii legate de modul de executie a instructiunilor(ex. validarea intreruperilor, executia pas cu pas), rezultatele operatiilor aritmetice si logice (ex. depasire de capacitate de reprezentare, transport spre rangul superior) sau informatii legate de continutul anumitor registre(continutul unui registru este par sau impar, continutul este zero); Generatorul de tact-genereaza semnalul de tact pentru functionare asincrona a intregului calculator;frecventa sa determina viteza de lucru a calculatorului; Blocul circuitelor de comanda-genereaza semnalele de comanda necesare executiei instructiunilor, semnalele de comanda sunt specifice tipului unei instructiuni, fazei curente si informatiei de stare din unitatea centrala; Generatorul de faze- creeaza succesiunea specifica de faze care compun o instructiune; faza urmatoare este determinata de faza curenta,tipul intructiunii si informatia de stare din unitatea centrala

Rolul setului de registre din cadrul UCP

Setul de registre din cadrul UCP pastreaza temporar operanzii unei operatii aritmetice sau logice, rezultatele intermediare si finale , sau adresele acestora. Utilizarea registrelor creste viteza de prelucrare, eliminand necesitatea accesului repetat la memorie. Ele reprezinta deci o memorie interna foarte rapida.

Functia de baza ale noilor generatii de calculatoare

Să memoreze înformaţii, deci conţine un dispozitiv de memorie

Ciclul instructiune. Definitie

Timpul total pentru executia instructiunii se numeste ciclu-instructiune si se masoara tot in impulsuri de tact.

Rolul UAL (UNITATE ARITMETICO LOGICA)

UAL implementeaza diferite operatii aritmetice si logice asupra operanzilor obtinuti din memorie. Contine, in principal, un circuit logic pentru adunare, numit sumator, toate operatiile reducandu-se la o succesiunde de operatii de adunare.

Chip. Definitie

Un chip este o pastila de siliciu, de forma unui patrat cu latura de cativa milimetri. Din considerate mecanice si termice, pastila este plasata intr-o capsula de plastic, de dimensiuni mai mari. Conexiunile pastilei de siliciu cu alte circuite, sursele de tensiune si masa electrica se realizeaza prin asa numitii pini, plasati pe laturile capsului de plastic.

Ciclul masina. Definitie

Un ciclu-masina reprezinta timpul total necesar executarii comenzii masurat in impulsuri de tact. Cu cat o instructiune se compune din mai multe micro-operatii, cu atat durata ei de executie creste.

Circuit logic elementar. Definitie

Un circuit logic elementar (CLE) este ansamblul de elemente electrice si electronice cu ajutorul carora se efectueaza operatii logice elementare. CLE functioneaza binar, folosind elemente sau dispozitive care se pot afla in doua stari distincte, carora li se asociaza valorile binare 0 si 1.

Clasificarea magistralelor dpdv ierarhic (le enumeram)

Un sistem de calcul dispune de o serie de magistrale. Considerate ierarhic, acestea sunt : Magistrala procesorului - reprezintă nivelul cel mai înalt de magistrală pe care chipul procesorului îl foloseşte pentru transferul informaţiilor de la şi înspre procesor. Magistrala cache -este o arhitectură de nivel înalt ce implică o magistrală dedicată pentru accesarea memoriei cache. Aceasta este uneori denumită magistrala « din spate » (backside bus). Magistrala de memorie - este o magistrală de nivelul doi ce asigură conexiunea între subsistemul de memorie şi procesor; în unele sisteme, magistralele procesor şi cea de memorie coincid. Magistrala locală I/O - este o magistrală de intrare/ieşire de mare viteză, folosită pentru conectarea perifericelor la memorie şi procesor. Magistrala standard I/O -este conectată cu celelalte magistrale, folosindu-se vechiul standard de I/O, pentru periferice de viteză mai redusă.

Tipul de transfer-> precizam care sunt fazele tipului de transfer. Care este cel mai eficient/ cel mai putin efficient

Un transfer de date are trei faze: iniţializarea transferului, transferul efectiv de date şi verificarea terminării transferului şi a corectitudinii acestuia.

Unitatea aritmetica si logica. Definitie

Unitatea aritmetică şi logică (UAL) este un ansamblu de circuite logice ce compun unitatea funcţională a sistemului de calcul.

Componente unitatii de comanda si control (UCC)

Unitatea de comanda aduce instructiunile din memoria principala si determina tipul lor. Ea descompune fiecare instructiune intr-o secventa de faze. Fiecare faza este caracterizata de un set de microcomenzi care comanda efectuarea unor operatii elementare in modulele de executie ale unitatii centrale.

sistem de calcu, definitie

este ansamblul de componente hardware si software in interactiune, destinat prelucrarii datelor

Dispozitive de intrare- exemple

tableta grafică, mouse-ul, trackball-ul, joystick-ul, ecranul senzitiv, creionul optic, butoanele, cheile funcţionale, tastatura Scanerul webcamul

Precizam care sunt elementele definitorii ale unei magistrale (setul de semnale, setul de reguli)

În accepţiunea clasică, o magistrală se compune din următoarele tipuri de semnale: semnale de date -semnale bidirecţionale utilizate pentru transferul de date şi instrucţiuni; semnale de adresă -utilizate pentru specificarea adresei modulului destinaţie sau sursă; semnale de comandă - utilizate pentru specificarea direcţiei de transfer şi a tipului de modul adresat; semnale de control -utilizatepentru reglarea condiţiilor de transfera datelor; semnale de întrerupere -care permit semnalizarea unor evenimente interne sau externe şi implicit determină întreruperea execuţiei programului curent; semnale de tact -folosite pentru sincronizare şi pentru generarea unor semnale de frecvenţă programabilă; semnale de alimentare -utilizate pentru alimentarea modulelor sistemului; semnale de control al accesului -folosite pentru arbitrarea şi controlul accesului pe magistrală.

Clasificarea magistralelor in functie de natura de informatie transferata

În funcţie de natura informaţiei transferate, magistralele pot fi: magistrale de adrese - care conţin linii de adrese pe care se transferă informaţiilede adresă; magistrale de comenzi -care conţin linii de comenzi şi de stare ; magistrale de date -care conţin linii de date.

Clasificarea registrilor in functie de tipul de informatie care se vrea localizata

În funcţie de tipul de informaţie care se vrea localizată avem: registrul segment de cod registrul segment de date registrul extrasegment (folosit pentru suplimentarea dimensiunii segmentului de date), registru segment de stivă (folosit pentru localizarea stivei în memoria internă)

Legare dinamica. Definitie

În general metodele de linkeditare realizează legareaînainte de a începe execuţia programului. Pe calculatoarele cu memorie virtuală, acest tip de linkeditare nu utilizează toate avantajele memoriei virtuale. Unele proceduri se utilizeazăfoarte rar, numai în anumite situaţii speciale. Aceste proceduri stau în memoria principală pe toată durata execuţiei programului, chiar dacă nu se apelează niciodată. O metodă mult mai flexibilă constă în legarea fiecărei proceduri în momentul în care este apelată pentru prima dată. Acest procedeu poartă numele de legare dinamică.

. Intrerupere. Definitie (tipul de transfer prin intrerupere)

Întreruperea reprezintă oprirea temporară a execuţiei unui program,la comanda unui semnal extern sau a unui eveniment intern şi execuţia unui program specific de tratare a întreruperii. După deservirea intreruperii, programul se reia din punctul întrerupt.