kompiuteri architekt ra ir operacin s sistemos ka 2 paskaita l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos KA - 2 paskaita PowerPoint Presentation
Download Presentation
Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos KA - 2 paskaita

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 40

Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos KA - 2 paskaita - PowerPoint PPT Presentation


  • 338 Views
  • Uploaded on

Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos KA - 2 paskaita. Doc. Stasys Maciulevičius Kompiuterių katedra stasys@ecdl.lt stasys.maciulevicius@ktu.lt. Ankstesnė s paskaitos turinys. Apie kursą Praeitis ir dabartis von Neuman'o tipo kompiuteris Kompiuterio struktūra

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Kompiuterių architektūra ir operacin ė s sistemos KA - 2 paskaita' - lucian


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.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
kompiuteri architekt ra ir operacin s sistemos ka 2 paskaita

Kompiuterių architektūra ir operacinės sistemosKA- 2 paskaita

Doc. Stasys Maciulevičius

Kompiuterių katedra

stasys@ecdl.lt

stasys.maciulevicius@ktu.lt

ankstesn s paskaitos turinys
Ankstesnės paskaitos turinys
  • Apie kursą
  • Praeitis ir dabartis
  • von Neuman'o tipo kompiuteris
  • Kompiuterio struktūra
  • Kompiuterių klasifikacija

S.Maciulevičius

slide3

Kompiuterių architektūra ir operacinės sistemos

INFORMACIJA IR JOS KODAVIMAS

S.Maciulevičius

ios paskaitos turinys
Šios paskaitos turinys
  • Informacijos tipaikompiuteriuose
  • Pozicinės skaičiavimo sistemos
  • Dvejetainiai, aštuonetainiai, šešioliktainiai sveikieji skaičiai
  • Dvejetainėstrupmenos
  • Neigiamųskaičių kodavimas
  • Sveikųjų skaičių sudėtis ir atimtis
  • Slankaus kablelio skaičiai
  • Dešimtainiai skaičiai
  • Simbolių kodavimas
  • Grafinės informacijos kodavimas

S.Maciulevičius

informacijos tipai kompiuter iuose
Informacijos tipaikompiuteriuose

nskilčių dvejetainis žodis kompiuteryje atitinka tokius informacijos tipus:

  • duomenis (skaičius, dvejetainius vektorius ar simbolius),
  • komandas,
  • atminties lastelių arba įvesties ir išvesties įtaisų adresus.

Šiuolaikiniuose kompiuteriuose galima sutikti ir kitokius informacijos tipus:

  • tegus (tags) - bitų grupes, kurios nurodo palydimos informacijos tipą;
  • informacijos vienetų deskriptorius;
  • informacijos vienetų identifikatorius (vardus).

S.Maciulevičius

skai i kodavimas
Skaičių kodavimas

Skaičiai gali būti:

  • sveikieji,
  • slankaus kablelio,
  • dešimtainiai,
  • dvejetainiai, šešioliktainiai, aštuonetainiai.

Kompiuterių viduje – tik pirmieji trys skaičių tipai.

Dvejetainiai, šešioliktainiai, aštuonetainiai – tik įvedant ar išvedant duomenis.

S.Maciulevičius

p ozicin s skai iavimo sistemos
Pozicinės skaičiavimo sistemos

Mes naudojame pozicines skaičiavimo sistemas, kuriose kiekvienas skaitmuo skaičiuje turi tam tikrą svorį. Todėl sveikajam skaičiui A rašome:

A = am-1am-2…a2a1a0 = am-1.pm-1+am-2.pm-2 +… +a2.p2+a1.p1+a0.p0;

Čia p – skaičiavimo sistemos pagrindas.

Taigi, dešimtainėje skaičiavimo sistemoje

1847 = 1.103+8.102+4.101+7.100

S.Maciulevičius

p ozicin s skai iavimo sistemos8
Pozicinės skaičiavimo sistemos

Dar kartą pažiūrėkime į išraišką:

A = am-1.pm-1+am-2.pm-2 +…+a2.p2+a1.p1+a0.p0;

Jeigu šį skaičių padalinsime iš p (skaičiavimo sistemos pagrindo), gausime sveikąją dalįam-1.pm-2 +am-2.pm-3+…+a2.p1+a1.p0ir liekanąa0.

Gautąją sveikąją dalį vėl padalinę iš p, gausime sveikąją dalįam-1.pm-3+am-2.pm-4+…+a2.p0ir liekanąa1.

Vadinasi, norėdami rasti skaičiaus A užrašą kurioje nors skaičiavimo sistemoje, turime A nuosekliai dalyti iš tos sistemos pagrindo ir fiksuoti gautąsias liekanas.

S.Maciulevičius

dvejetainiai a tuonetainiai e ioliktainiai s veikieji skai iai
Dvejetainiai, aštuonetainiai, šešioliktainiai sveikieji skaičiai

10810= ?2 = ?8 = ?16

108

54 0

27 0

13 1

6 1

3 0

1 1

10810= 11011002

108 81001 = 9

4 13 81010 = A

5 1 1011 = B

1100 = C

10810= 15481101 = D

1110 = E

10810= 1 101 10021111 = F

1 5 4

Sugrupuokime taip:

10810=110 11002=6C16

6 C

S.Maciulevičius

dvejetainiai a tuonetainiai e ioliktainiai s veikieji skai iai10
Dvejetainiai, aštuonetainiai, šešioliktainiai sveikieji skaičiai

11011002 =?10

A = an-1dn-1 + an-2dn-2 + … + a3d3 + a2d2 + a1d1 + a0d0

1 1 0 1 1 0 02

n =6 5 4 3 2 1 0

11011002 = 26 + 25 + 23 + 22 = 64+32+8+4 = 108

11011002 = 1548 = 182 + 581 + 480 = 64+40+4 = 108

S.Maciulevičius

dvejetainiai a tuonetainiai e ioliktainiai s veikieji skai iai11

3

6

13

27

54

Dvejetainiai, aštuonetainiai, šešioliktainiai sveikieji skaičiai

11011002 =?10

A = an-1dn-1 + an-2dn-2 + … + a3d3 + a2d2 + a1d1 + a0d0

A = d(an-1dn-2 + an-2dn-3 + … + a3d2 + a2d1 + a1) + a0 =

= d(d(an-1dn-3 + an-2dn-4 + … + a3d1 + a2) + a1) + a0 = …

= d(d(d(…d(an-1d + an-2) + … + a3) + a2) + a1) + a0 =

= (((…((an-1d + an-2)d + an-3)d + … + a3)d + a2)d + a1)d + a0

11011002 = (((((12+1) 2+0) 2+1) 2+1) 2+0) 2+0 =108

S.Maciulevičius

dvejetain s a tuntain s trupmenos
Dvejetainės, aštuntainės, … trupmenos

O dabar užrašykime trupmeninio skaičiaus išraišką:

A = a-1.p-1+a-2.p-2 +a-3.p-3 + … (pvz., A = 0,1011…2).

Jeigu šį skaičių padauginsime iš p (skaičiavimo sistemos pagrindo), gausime sveikąją dalįa-1ir trupmenąa-2.p-1+a-3.p-2 +… (pvz., 2 0,1011…2 = 1,011…2; sveikoji dalis 1 ir trupmena 0,011…).

Gautą sveikąją dalį vėl padauginę iš p, gausime sveikąją dalįa-2ir trupmenąa-3.p-1+a-4.p-2 +… (pvz., 20,011… = 0,11…2; sveikoji dalis 0 ir trupmena 0,11…).

Vadinasi, norėdami rasti trupmenosA užrašą kurioje nors skaičiavimo sistemoje, turime A ir gautąsias trupmenines dalis nuosekliai dauginti iš tos sistemos pagrindo ir fiksuoti gautąsias sveikąsias dalis

S.Maciulevičius

dvejetain s trupmenos
Dvejetainėstrupmenos

Pabandykime į dvejetainę sistemą paversti 0,3125. Praktiškai tai patogu rašyti taip: dvigubiname trupmeninę dalį

0, 3125

0, 625

1, 25

0, 5

1, 0– trumeninė dalis tapo lygi 0, todėl daugybą baigiam

Atsakymas:0,312510 = 0,01012.

S.Maciulevičius

a tuntain s trupmenos
Aštuntainės trupmenos

O dabarį aštuntainę sistemą paverskime tą pačią trupmeną 0,3125. Praktiškai tai patogu rašyti taip: dauginame iš 8

0, 3125 8 =

2, 5 8 =

4, 0– trumeninė dalis tapo lygi 0, todėl daugybą baigiam

Atsakymas:0,312510 = 0,248.

Galima pereiti iš dvejetainės sistemos ir tokiu būdu:

0,312510 = 0,01012= 0,0101002= 0,248.

2

4

S.Maciulevičius

s veikieji skai iai
Sveikieji skaičiai

Sveikieji skaičiai gali būti:

  • be ženklo:
  • su ženklu:

Diapazonas:

S.Maciulevičius

neigiam skai i kodavimas
Neigiamųskaičių kodavimas

Neigiami sveikieji skaičiai gali būti pateikiami

tokiais kodais:

  • tiesioginiu,
  • atvirkštiniu,
  • papildomuoju.

S.Maciulevičius

neigiam skai i kodavimas17
Neigiamųskaičių kodavimas

Tegul skaičiui koduoti skirtos 8 skiltys.

Pažiūrėkime, kaip tiesioginiu,atvirkštiniu ir papildomuoju kodais turi būti koduojamai skaičiai +108 ir -108 (10810=11011002):

S.Maciulevičius

s kai i kodo ilgio k eit imas
Skaičių kodo ilgio keitimas

Tegul skaičiui koduoti skirtos 8 skiltys.

Pažiūrėkime, kaip jis įrašomas į 16 skilčių turintį žodį:

S.Maciulevičius

sveik j skai i sud tis ir atimtis
Sveikųjų skaičių sudėtis ir atimtis

Kadangi kompiuteryje sudėtį ir atimtį atlieka tas pats įtaisas (tos pačios schemos), sveikųjų skaičių atimtis pakeičiama sudėtimi, kai atėminiui ženklas pakeičiamas priešingu:

S.Maciulevičius

sveik j skai i sud tis
Sveikųjų skaičių sudėtis

Vienos skilties skaičių sudėtisatliekama taip:

(čia ai, bi – operandai,

ci – pernaša į šią skiltį,

si – suma,

ci – pernaša į aukštesniąją skiltį)

S.Maciulevičius

sveik j skai i sud tis21
Sveikųjų skaičių sudėtis

Kompiuteryje sveikųjų skaičiųalgebrinė sudėtis atliekama papildomuoju kodu. Sudedant vienodai interpretuojamos visos skiltys, įskaitant ženklo skiltį

Pažiūrėkime, kaip papildomuoju kodu turi būti sumuojami skaičiai +77 ir -108 (+7710=0.1001101, -10810=1.00101002):

S.Maciulevičius

sveik j skai i sud tis22
Sveikųjų skaičių sudėtis

+77 0.1001101

-108 1.0010100

- 31 1.1100001

Pakeiskime operandųženklus priešingais ir juos susumuokime; papildomuoju kodu -7710=1.0110011, o10810=0.11011002:

1.0110011

0.1101100

10.0011111

1.1100001(papild.kodu) = 1.0011111 (ties.kodu) = -31

Atmetę kairįjį 1, turime 0.0011111= + 31

S.Maciulevičius

sveik j skai i sud tis23
Sveikųjų skaičių sudėtis

Tegul abu operandaiteigiami; 7710= 0. 1001101, o10810=0.11011002.Juos susumuokime:

+77 0.1001101

108 0.1101100

1851.0111001

Gautasis rezultatas rodo, kad suma – neigiamas skaičius. Aišku, kad taip negali būti.

Atkreipkime dėmesį, kad suma turėtų būti lygi 185, o maksimalus teigiamas skaičius, kurį galima užrašyti tokiu formatu – 127. Taigi, turime situaciją, vadinamą perpildymu.

S.Maciulevičius

sveik j skai i sud tis24
Sveikųjų skaičių sudėtis

Analogišką vaizdą turėsime, jei sudėsime neigiamus skaičius -7710 = 1. 1001101 (ties.kodu)= 1.0110011 (pap.kodu) ir-10810=1.1101100(ties.kodu)= 1.0010100 (pap.kodu):

- 771.0110011

-1081.0010100

-185 0.1000111

Gautasis rezultatas rodo, kad suma – teigiamas skaičius. Aišku, kad taip negali būti.

Atkreipkime dėmesį, kad suma turėtų būti lygi -185, o maksimalus (abs.verte) neigiamas skaičius, kurį galima užrašyti tokiu formatu – -128. Taigi, ir čia turime situaciją, vadinamą perpildymu

S.Maciulevičius

s lankaus kablelio skai iai
Slankaus kablelio skaičiai

Slankaus kablelio skaičiai kildinami iš skaičiaus užrašymo naudojant mantisę ir eilę. Pavyzdžiui, skaičių 137,15 galima užrašyti taip:

137,15 = 13,715×101 =

= 1,3715×102 =

= 0,13715×103=

= 0,013715×104 = ±M×10e

Čia M - skaičiaus mantisė, o e – jo eilė. Paryškintas variantas vadinamas normalizuotu. Tokiu atveju mantisė M turi tenkinti sąlygą

0,1≤M < 1

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 754
Standartas IEEE 754

Slankaus kablelio skaičiai šiuolaikiniuose kompiuteriuose koduojami laikantis standartoIEEE 754, pagal kurį normalizuoti slankaus kablelio skaičiai užrašomi taip :

A = (-1)s × 1,M× 2E-posl

Čia s- skaičiaus ženklo kodas, M - skaičiaus mantisė, E – jo eksponentė (t.y., perstumta eilė e: E =posl + e)

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 75427
Standartas IEEE 754

Pagal šį standartąnenormalizuoti slankaus kablelio skaičiai užrašomi taip :

A = (-1)s ×0,M× 2-posl

Tokių skaičių eksponentė lygi 0, o mantisė - nenormalizuota.

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 75428
Standartas IEEE 754

Pagrindiniai slankaus kablelio skaičių formatai šiuolaikiniuose kompiuteriuose yra tokie :

a) 32 bitų formatas:

s E M

b) 64 bitų formatas:

s E M

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 75429
Standartas IEEE 754

Skaičiaus ženklo kodui visuomet skiriama 1 skiltis, ir teigiamiems skaičiams s =0, o neigiamiems - s =1 (nes (-1)0 = +1, (-1)1 = -1).

E irM skilčių skaičius, taip pat posl reikšmė priklauso nuo skaičiaus ilgio :

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 75430
Standartas IEEE 754

Pavyzdžiui, skaičių 17,25 galima užrašyti taip:

17,25 = +10001,01 = = +1,000101×24.

Palyginę su užrašu A = (-1)s × 1,M× 2E-posl, gauname: s = 0, М = 000101, E-posl = E-127=4; t.y., E=127+4=131 (=128+3).

Todėl:

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 75431
Standartas IEEE 754

Kitas pavyzdys.

Skaičių 0,375 galima užrašyti taip:

0,375 = +0,011 =+1,1×2-2.

Palyginę su užrašu A = (-1)s × 1,M× 2E-posl, gauname: s = 0, М = 1, E-posl = E-127=-2; t.y., E=127-2=125.

Todėl:

S.Maciulevičius

st an d a rta s ieee 75432
Standartas IEEE 754

Kai kurios slankaus kablelio skaičių reikšmės koduojamos specialiai:

NaN reikšmės naudojamos operacijų 0/0 ir -1 rezultatams.

S.Maciulevičius

de imtainiai skai iai
Dešimtainiai skaičiai

Dešimtainiai skaičiai dažniausiai pateikiami "pakuota forma", kai kiekvienam skaitmeniui skiriami 4 bitai, o skaičiaus gale koduojamas jo ženklas (dažniausiai kodas 1100 žymi +, o 1101 žymi −)

Tokiu atveju skaičius +127 užims du baitus ir bus pateikiamas taip: ,

o −127 – šitaip:

IBM/360 naudojo ir “zoninį formatą", kai kiekvienam skaitmeniui buvo skiriami 4+4 bitai (“zona” ir skaitmuo). Dešinysis baitas – ženklas ir skaitmuo. “Zonos” kodas - 1111

S.Maciulevičius

simboli kodavimas
Simbolių kodavimas

Tekstinei informacijai koduoti plačiausiai naudojamas kodas ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Yra du jo variantai:

  • pagrindinis, kuriame simboliams koduoti skirtos 7 skiltys (aštuntoji skiltis skirta kontrolei);
  • išplėstasis, kuriame simboliams koduoti skirtos 8 skiltys; papildomos kodo kombinacijos skirtos nacionaliniams ir pseudografikos simboliams.

S.Maciulevičius

simboli kodavimas35
Simbolių kodavimas

Pagrindinio ASCII kodo fragmentai:

S.Maciulevičius

grafin s informacijos kodavimas
Grafinės informacijos kodavimas

Grafinei (ir kitai multimedijos) informacijai koduoti naudojami kodai ir formatai, įvertinantys tokios informacijos vienetų apjungimąį vieną žodį.

Apie tokios informacijos apdorojimo ypatumus kalbėsime atskirai

S.Maciulevičius

pikseli kodavimas
Pikselių kodavimas

S.Maciulevičius

sse2 duomen formatai

64 bitų sveikasis 64 bitų sveikasis

32 bitų sv. 32 bitų sv. 32 bitų sv. 32 bitų sv.

16 b. 16 b. 16 b. 16 b. 16 b. 16 b. 16 b. 16 b.

8 b 8 b 8 b. 8 b 8 b 8 b. 8 b. 8 b.8 b. 8 b. 8 b. 8 b 8 b 8 b 8 b 8 b.

SSE2 duomenų formatai

128 bitų sveikasis

Du 64 bitų sveikieji skaičiai:

Keturi 32 bitų sveikieji skaičiai:

Aštuoni 16 bitų sveikieji skaičiai:

Šešiolika 8 bitų sveikųjų skaičių:

S.Maciulevičius

sse2 duomen formatai39

64 bitų sl.kabl. 64 bitų sl.kabl.

32 bitų sl.k. 32 bitų sl.k. 32 bitų sl.k. 32 bitų sl.k.

SSE2 duomenų formatai

Du 64 bitų slankaus kablelio skaičiai:

Keturi 32 bitų slankaus kablelio skaičiai:

S.Maciulevičius

kit kart
Kitą kartą

KOMANDŲ SISTEMA

komandųsistemossamprata

pagrindiniai komandųsistemų tipai

bendrosios paskirties registrų tipo architektūra

komandų formatai

operandų adresavimo būdai

komandų formatų pavyzdžiai

CISC ir RISC

KOMANDŲ VYKDYMO KONVEJERIS

konvejerio esmė

kliūtys konvejeryje

S.Maciulevičius