1 / 30

Tietokonetekniikka 3 Tietokoneen Rakenteen ja toiminnan perusteet

Tietokonetekniikka 3 Tietokoneen Rakenteen ja toiminnan perusteet. Lähde: Haltsonen, S., Rautanen, E. Pieka 22.1.2009. 3.1 Tietokoneen perusrakenne. Katso kuva 3-1 ja muistikartta ! Aritmeettislooginen yksikkö ALU ( arithmetic logic unit )

hilel-snider
Download Presentation

Tietokonetekniikka 3 Tietokoneen Rakenteen ja toiminnan perusteet

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Tietokonetekniikka3 Tietokoneen Rakenteen ja toiminnan perusteet Lähde: Haltsonen, S., Rautanen, E. Pieka 22.1.2009 TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  2. 3.1 Tietokoneen perusrakenne • Katso kuva 3-1 ja muistikartta ! • Aritmeettislooginen yksikkö ALU (arithmeticlogicunit) • Mm. rekisteriryhmä sisältää rekistereitä (register), joihin talletetaan toiminnan aikana tarvittavia tietoja ja muistiosoitteita (memoryaddress) tai muistiosoitteiden laskemisessa tarvittavia tietoja. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  3. Kuva 3-1 Tietokoneen rakenne TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  4. Tietokoneen rakenne ja toiminnalliset osat sekä nimistöä TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  5. 3.2 Tietokoneen konekieli • Tietokoneen muistissa olevaa ohjelmaa kutsutaan konekieliseksi ohjelmaksi. • Konekieli on binäärikoodia eli 0:a ja 1:ä, joka on ohjelmalistoissa ja jäljityksessä heksa –muodossa. • DDRB=0x01;// Korkean tason ohjelmointikieli • 00009ae0e1 LDI R30,LOW(1) • 00009bbbe7 OUT 0x17,R30 • Osoite | konekoodi | symbolinen konekoodi, ASM TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  6. Konekielisten käskyjen muodotKäskykanta, Instruction set TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  7. 3.3 Käskyjakso, Instructioncycle • Yhden käskyn käsittely koostuu käskynhausta (fetch) ja suorituksesta (execution). • Käskyjakson vaiheet: • Käskyn hakeminen ohjelmamuistista • Käskyn tulkitseminen eli dekoodaus • Operandien (kohde-, lähde - rekisteri) hakeminen • Operaatioiden (konekäskyjen) suorittaminen • Tulosten tallentaminen • Seuraavan käskyn sijaintipaikan selvittäminen TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  8. Kuva 3-2. Käskyn haku TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  9. Kuva 3-3. Muistiin viittaavan käskyn suorittaminen (a) ja (b) TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  10. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  11. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  12. 3.4 Von Neumann ja Hardvard -arkkitehtuurit • Joko perusteet: • Von Neumann -arkkitehtuuri • Yhtenäinen muistiavaruus • ohjelman ja työmuistin yhteys kulkee yhteisen väylän kautta. • Hardvard -arkkitehtuuri • Kullakin oma muistiavaruus • Piirit ovat erillisessä muistiavaruudessa TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  13. Von Neumann -arkkitehtuuri TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  14. Kuva 3-4. Von Neumann -arkkitehtuuri TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  15. von Neumanntietokonearkkitehtuuri Memory-mapped I/O Yhtenäinen muistiavaruus ohjelma- että työmuistin yhteys kulkee yhteisen väylän kautta. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  16. CodeVisionAVR SRAM Memory Organisation Muistikartta Katso CVAVR:n muistin jako stack 256 -> 512 Hardware Stack ! GPR sfrb Pino yleiset muuttujat SP Keko TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  17. Harvard TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  18. Kuva 3-5. Hartvard -arkkitehtuuri TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  19. Harvard tietokonearkkitehtuuri Piirit ovat erillisessä muistiavaruudessa Kullakin oma muistiavaruus ohjelmamuisti ja työmuisti sekä liitäntälaitteet ovat kukin erikseen liitetty suorittimeen. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  20. 3.5 CISC- ja RISC –koneetJakoperusteet: • CISC (Complexinstruction set computer) • Käskykannassa runsaasti käskyjä • Käskykanta ja tietokoneen rakenne ovat mutkikkaita. • RISC (reducedinstruction set computer) • Käskykanta on yksinkertainen. • Tietokoneen rakenne on yksinkertainen ja se on optimoitu suorittamaan yksinkertainen käskykanta tehokkaasti. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  21. RISC –koneiden yhteisiä ominaisuuksia • Jokaisella kellojaksolla aloitetaan uuden käskyn suoritus. Yhden käskyn suoritus voi kestää useita kellojaksoja TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  22. RISC –koneiden yhteisiä ominai-suuksia TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  23. 3.6 Tietokoneen monitasomalli • Virtuaalikone ks. Kuva 3-6 ! • Nelitasomalli ks. Kuva 3-7 ! TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  24. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  25. Kuva 3-6. Monitasoinen tietokone TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  26. Kuva 3-7. Nelitasoinen tietokone TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  27. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  28. 3.7 Laitteiston ja ohjelmiston abstraktiotasot • Ks taulukko 3-1. Laitteiston abstraktiotaso TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  29. 3.8 Tietokoneen arkkitehtuuri ja organisaatio • Tietokoneen arkkitehtuuri tarkoittaa Ohjelmoijalle näkyviä ominaisuuksia ja niitä ominaisuuksia, joita ohjelmoija hyödyntää ohjelmaa kirjoittaessaan. • Tietokoneen organisaatio puolestaan ohjelmoijalle näkymättömiä tietokoneen ominaisuuksia eli toimintayksikön sisäisiä rakenneratkaisuja ja yksiköiden välisiä liitäntöjä. TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

  30. 3.9 Tietokoneen tehokkuus • Tehokkuus (performance) eli laskentateho • Laitteisto ? • Käyttöjärjestelmä ? TK:n rakenteen ha toiminnan perusteet

More Related