загрузка...
загрузка...
На головну

Операції, що виконуються комп'ютерами

  1.  Банківські операції, їх види і класифікація.
  2.  Розумові операції, як правило, протікають не ізольовано, а в різних поєднаннях.
  3.  Загальні відомості про операційні системи. Завдання, що виконуються ос. Операційна система Windows.
  4.  Операції, що ведуть до зменшення ДС, називаються їх використанням.
  5.  Операції, вирази, оператори
  6.  ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ З КОМП'ЮТЕРАМИ

операція - Це дія, що ініціюється однією командою і реалізоване апаратурою комп'ютера. Різноманітність типів даних, форм їх подання і дій, які необхідні для обробки даних і управління ходом обчислень, породжує необхідність використання різних операцій F = {f1, ...,fG}. З набором операцій F пов'язана система команд, що ініціюють відповідні операції і визначають адреси операндів.

Ефективність набору операцій - Це ступінь відповідності набору призначенням комп'ютера, т. Е класу алгоритмів, для виконання яких призначається комп'ютер, і вимогам до продуктивності комп'ютера. Ефективність набору операцій прийнято характеризувати двома показниками: витратами обладнання та витратами часу на реалізацію алгоритмів. Витрати обладнання визначаються сумарною вартістю процесора, що реалізує набір операцій, і пам'яті, достатньої для розміщення даних і програм, які представляють алгоритми в термінах операцій, що реалізуються процесором. Витрати обладнання в процесорі залежать від складності операцій, які становлять набір. Чим складніше операції і чим більше їх в наборі, тим більша кількість обладнання необхідно використовувати в процесорі для виконання операцій. Вартість пам'яті пропорційна її ємності. Ємність пам'яті залежить від кількості даних, за допомогою якого може бути закодований алгоритм, що визначається складом операцій, що реалізуються процесором. Чим складніші операції входять в набір, тим менша кількість операцій (команд) потрібно для опису алгоритму і, отже, тим менше потреба в ємності пам'яті. Витрати часу на реалізацію алгоритму, щодо якої оцінюється ефективність набору операцій, прийнято характеризувати середнім числом операцій, виконуваних при одному прогоні алгоритму. Число виконуваних операцій залежить від складу операцій, що реалізуються процесором. Введення в набір складних операцій дозволяє програмувати складні дії однією командою, в результаті чого зменшується число операцій при реалізації алгоритму в комп'ютері.

Визначення оптимального набору операцій для комп'ютерів загального застосування і спеціалізованих комп'ютерів таким методом утруднено через відсутність даних про склад і частоті операцій, які використовуються в алгоритмах, для реалізації яких призначаються комп'ютери. Тому набір операцій визначається з урахуванням досвіду розробки і експлуатації комп'ютерів.

Класифікація операцій. Операції прийнято поділяти на такі класи: 1) арифметичні і логічні операції; 2) посилкові операції; 3) переходи; 4) операції введення-виведення; 5) системні операції.

Арифметичні і логічні операції служать для обчислення значень функції одного декількох аргументів. До цього класу належать такі операції: додавання, віднімання, множення, ділення; кон'юнкція, диз'юнкція і порівняння на рівність; зсув вліво і вправо на задане число розрядів; перетворення чисел з однієї системи числення або форми подання в іншу. Залежно від типу (формату) чисел виділяють операції двійковій арифметики,за допомогою яких обробляються цілі числа, операції арифметики з плаваючою комою і операції десяткової арифметики. Залежно від формату слів виділяються логічні операції над словами фіксованої довжини і полями змінної довжини. Найбільш великий набір арифметичних і логічних операцій використовується в комп'ютерах загального застосування.

посилкові операції служать для передачі даних між процесором і основною пам'яттю. Типові посилкові операції - ЗАВАНТАЖИТИ і ЗАПИСАТИ. Операція ЗАГРУЗИТЬ забезпечує передачу слова даних з основної пам'яті у внутрішню пам'ять процесора, а операція ЗАПИСАТИ - передачу слова з процесора в пам'ять. Для збільшення ефективної швидкодії процесора список посилочних операцій розширюється операціями передачі слова з протилежним знаком, модуля слова і операціями груповий передачі. Останні забезпечують передачу заданої кількості слів між групами сусідніх осередків основний пам'яті і реєстрової пам'яті процесора.

переходи - Це операції, які використовуються для виконання команд в порядку, відмінному від природного. Операція переходу забезпечує можливість передачі управління будь-якій команді програми. Перехід може виконуватися за значенням умови або до однієї, або до іншої команди. Умови, на які реагують операції переходу, звичайно називаються ознаками переходу. Типовими ознаками переходу є нульове, позитивне або негативне значення результату операції і переповнення. Для прискорення роботи комп'ютера використовуються спеціальні операції переходу: перехід по лічильнику, перехід за індексом, перехід з поверненням. Перші дві операції служать для організації циклів. Операція переходу по лічильнику забезпечує віднімання одиниці з змінної і перевірку результату на нуль. Якщо результат не нульовий, виконується перехід до команди з адресою, зазначеною в команді переходу по лічильнику. При нульовому результаті виконується наступна по порядку команда. За рахунок цього забезпечується n-кратноє перехід до команди, з якою починається цикл, і вихід з циклу на продовження програми. Перехід за індексом виконується аналогічно: операція переходу змінює спеціальну змінну - індекс - на значення, задане змінною, і порівнює значення індексу з граничним значенням. Якщо індекс менше (більше) заданого значення, то виконується перехід за вказаною адресою, в іншому випадку організовується вихід з циклу шляхом переходу до команди, наступної за командою переходу за індексом. Перехід з поверненням виконується так. Формується адресу команди, наступної за командою переходу з поверненням, - адресаповернення, який завантажується в задану комірку пам'яті, після чого виконується перехід до команди з адресою, заданим в команді переходу. Оскільки адресаповернення запомнен, то є можливість повернутися в основну програму і продовжити обчислення, починаючи від команди, наступної за командою повернення.

Операції введення-виведення служать для передачі даних між основною пам'яттю і зовнішніми пристроями комп'ютера - пристроями введення-виведення і зовнішніми пристроями, що запам'ятовують. Операція введення-виведення ініціює роботу певного зовнішнього пристрою з метою введення даних в основну пам'ять або виведення даних з основної пам'яті на зовнішній пристрій. Склад операцій введення-виведення визначається в основному способом підключення зовнішніх пристроїв до основної пам'яті і процесору, т. Е структурою комп'ютера.

Системні операції призначаються для управління режимами роботи комп'ютера. За допомогою системних операцій проводитися ініціювання та припинення виконання програм і організовується мультипрограммная обробка даних, а також робота комп'ютера в реальному масштабі часу.

Всі комп'ютери загального застосування працюють в мультипрограммном режимі, коли в пам'яті комп'ютера одночасно розміщується кілька програм і програми виконуються паралельно в часі за рахунок чергування етапів процессорной обробки одних програм з етапами введення-виведення для інших програм. Управління всіма процесами розподілу пам'яті між програмами і всіма пристроями комп'ютера покладається на операційну систему, яка повинна забезпечити можливість незалежного і коректного виконання всієї сукупності виконуваних спільно програм. З цієї причини команди введення-виведення і системні операції отримують особливий статус привілейованих операцій, Які можуть виконається тільки в тому випадку, коли процесор перебувати в стані супервізора і забезпечує виконання програм операційної системи. Решта класи операцій комп'ютера - арифметичні і логічні операції, посилкові операції і операції переходу, однаково доступний для прикладних програм, інструментальної системи комп'ютера і операційної системи. Поява команд з привілейованими операціями в прикладних програмах і програмах інструментальної системи недоступно, і процесор перериває виконання такої команди і формує необхідні повідомлення про такі події.

Комп'ютери з повним і скороченим набором команд. Починаючи з 60-х років XX століття, проводилося велике число експериментів по наближенню системи команд комп'ютерів до мов високого рівня, використовуваним для програмування задач. За останні два десятиліття було створено велику кількість моделей комп'ютерів, здатних обробляти широку номенклатуру типів даних, що мають великий арсенал способів адресації і численні формати команд, що призводило до появи великого списку операцій, що реалізуються апаратурою комп'ютерів. Як правило, число операцій і команд в таких комп'ютерах досягало значень від 300 до 500 і більше операцій. Цей клас отримав назву комп'ютерів з повним набором команд - CISC (Complex Instruction Set Computer).

У 1980 році група розробників в університеті Берклі (США) на чолі з Д. Паттерсоном і К. Секвіном розробила комп'ютер зі скороченим набором команд - RISC (Reduced Instruction Set Computer). Найбільш характерна риса цих комп'ютерів - скорочена система команд, яка налічує зазвичай до 50 операцій. У комп'ютерах цього класу використовувалися тільки дві операції ЗАГРУЗИТЬ і ЗАПИСАТИ для передачі даних між оперативною пам'яттю і регістрами процесора. Всі інші операції виконувалися тільки з вмістом регістрів процесора. Для зменшення кількості передач слів між регістрами процесора і оперативної пам'яттю ємність реєстрової пам'яті процесорів розглянутого класу становить 32, 64 і більше слів. Чим більше ємність реєстрової пам'яті процесора, тим менше ймовірність передчасного видалення слів з регістрів в оперативну пам'ять і подальшого завантаження цих слів в регістри процесора, за рахунок чого збільшується продуктивність процесора.

З 80-х років минулого століття почалася ідеологічна боротьба між прихильниками комп'ютерів з повним і скороченим набором команд. Багато компаній вклали мільярди доларів в розробку програмного забезпечення комп'ютерів на основі технології CISC, і потрібно було зберегти це програмне забезпечення. Вже до 90-х років стали зрозумілими переваги архітектури RISC для комп'ютерів загального застосування. Ще в 1951 році Вілкс запропонував принцип микропрограммирования для виконання як завгодно складних операцій з використанням постійних запам'ятовуючих пристроїв для зберігання мікропрограм. При цьому складна операція описується послідовністю мікрокоманд, що складаються з сукупності кодів мікрооперацій, виконуваних апаратурою процесора. Коди микроопераций декодируются дешифратором, кожен з яких формує керуючий сигнал, що впливає на певну схему апаратури процесора, в результаті чого в процесорі буде виконаний відповідний мікрокоманді набірмікрооперацій. Потім виконується наступна мікрокоманда і т. Д. Таким чином, система операцій RISC може бути як завгодно розширено. При цьому архітектура RISC дозволяє найбільш часто використовувані операції виконувати за мінімальний час, а рідко використовувані операції виконувати на основі мікропрограм.

 




 архітектура комп'ютерів |  Машинні слова і байти |  Коди з виявленням і виправленням помилок |  Подання даних в комп'ютерах |  Режими роботи комп'ютерів |  засоби мультипрограммирования |  Функції керівників програм операційної системи |  Привілейовані операції і стану процесора |  Організація переривання програм |  Засоби захисту пам'яті |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати