Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Máté: Architektúrák1. előadás1 Császármorzsa Keverj össze 25 dkg grízt 1 mokkás kanál sóval, 4 evőkanál cukorral és egy csomag vaníliás cukorral! Adj hozzá.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Máté: Architektúrák1. előadás1 Császármorzsa Keverj össze 25 dkg grízt 1 mokkás kanál sóval, 4 evőkanál cukorral és egy csomag vaníliás cukorral! Adj hozzá."— Előadás másolata:

1 Máté: Architektúrák1. előadás1 Császármorzsa Keverj össze 25 dkg grízt 1 mokkás kanál sóval, 4 evőkanál cukorral és egy csomag vaníliás cukorral! Adj hozzá két evőkanál olajat és két tojást, jól dolgozd el! Folyamatos keverés közben adj hozzá apránként fél liter tejet! Adj hozzá egy bögre előre beáztatott mazsolát! Süssd ki 3 evőkanál olajon! Ez egy program. De ki tudja végrehajtani?

2 Máté: Architektúrák1. előadás2 A digitális számítógép olyan gép, amely a neki szóló utasítások alapján az emberek számára problémákat old meg. Azt az utasítássorozatot, amely leírja, hogyan oldjunk meg egy feladatot, programnak nevezzük. A legtöbb gépi utasítás ritkán bonyolultabb mint: Adj össze két számot! Ellenőrizz egy számot, vajon nulla-e! Egy adatot másolj a számítógép memóriájában egyik helyről a másikra!

3 Máté: Architektúrák1. előadás3 Egy számítógép utasításainak együttese egy olyan nyelvet alkot, amelyen az ember a számítógéppel képes kommunikálni. Az ilyen nyelvet gépi nyelvnek nevezzük. Egyszerűbb gépi nyelv → egyszerűbb elektronika → olcsóbb gép → az ember számára nehézkes

4 Máté: Architektúrák1. előadás4 Legyen L 0 a gépi nyelv, és L 1 egy az ember számára kényelmesebb nyelv. Hogy hajtható végre az L 1 nyelven írt program? Kellene olyan gép, amelynek gépi nyelve az L 1 nyelv. Fordítás és értelmezés.

5 Máté: Architektúrák1. előadás5 Fordítás: Először az L 1 nyelvű program minden utasítását helyettesítjük az L 0 nyelv utasításainak egy vele ekvivalens sorozatával. Az így nyert program teljes egészében az L 0 utasításaiból áll. Ezután az eredeti L 1 nyelvű program helyett a számítógép ezt az L 0 nyelvű programot hajtja végre. Értelmezés: Az L 1 nyelvű program következő utasítását elemezzük, és a vele ekvivalens L 0 nyelvű utasítássorozatot azonnal végrehajtatjuk a számítógéppel.

6 Máté: Architektúrák1. előadás6 A fordítás és az értelmezés is elvégezhető az L 0 nyelvű számítógéppel. Olyan, mintha lenne olyan gépünk, amely végre tudja hajtani az L 1 nyelven írt programot: virtuális gép. A gépi és az ember számára kényelmes nyelv között oly nagy az eltérés, hogy annak áthidalásához nyelvek és virtuális számítógépek hierarchiája alakult ki. Strukturált számítógép-felépítés

7 Máté: Architektúrák1. előadás7 n. szint L n nyelv, M n virtuális gép Az L n nyelvű programokat vagy az alsóbb szinten futó értelmező hajtja végre, vagy az alsóbb szinten futó fordítóprogram fordítja alsóbb szintre n-1.szint L n-1 nyelv, M n-1 virtuális gép... 0.szint L 0 nyelv,M 0 valódi gép Végrehajtja az L 0 szintű programot ábra

8 Máté: Architektúrák1. előadás8 Számítógép architektúra (architecture) A felhasználónak látszódó gép: adattípusok, utasítások, szolgáltatások összessége. Számítógép-felépítés (organization): a közvetlenül nem szükséges részekkel is foglalkozik. Strukturált felépítés Számítógép – utasítás rendszer – programozás: gépi nyelv (kód). Bonyolultabb nyelvek: fordítás vagy értelmezés.

9 Máté: Architektúrák1. előadás9 Gépi, nyelvi szintek (1.2. ábra) 5.Probléma orientált nyelvi szint fordítás (fordító program) 4.Assembly nyelvi szint fordítás (assembler) 3.Operációs rendszer szint részben értelmezés (operációs rendszer) 2.Gépi utasítás szint ha van mikroprogram, akkor értelmezés 1.Mikroarhitektúra szint hardvare 0.Digitális logika szint

10 Máté: Architektúrák1. előadás10 Gépi, nyelvi szintek (1.2. ábra) 0: digitális logika szintje: kapu (gate), AND, OR, …  1 bites,  több bites memória, regiszter 1: mikroarchitektúra szintje: mikroutasítások, mikroprogram - nem minden gépen létezik, de a gépi utasítások végrehajtását gyakran mikroprogram végzi, ekkor ez a szint értelmezi a 2. szintet. Regiszterek, aritmetikai-logikai egység - ALU Adatfolyam - adatút 2: gépi utasítás szintje (tényleges gépi utasítások): itt dől el a kompatibilitás kérdése.

11 Máté: Architektúrák1. előadás11 3: operációs rendszer szintje: speciális kiegészítők (memóriakezelés, párhuzamos futtatás, …). Általában értelmezés. A szint utasításait –az operációs rendszer –vagy közvetlenül a 2. szint hajtja végre Az eddigi szintek programjai hosszú számsorozatok (természetesen ma már szimbolikusan készülnek) Eddig: rendszerprogramozók területe : assembly nyelv szintje, szimbolikus leírás 5: probléma orientált nyelv szintje: pascal, C, C++, …, adatbázis kezelők, … Ezek tényleges nyelvek, fordítás

12 Máté: Architektúrák1. előadás12 Gépi utasítás szintje Az utasítások a memóriában vannak tárolva. addr)commanddest, source1, source2, next addr: az utasítást tartalmazó memóriarekesz címe command (utasítás): az utasítás kódja dest (cél): itt képződik az eredmény source1 (forrás1): a művelet 1. operandusa source2 (forrás2): a művelet 2. operandusa next: a következő végrehajtandó utasítás címe. Ez legtöbbször az utasítás utáni első rekesz címe, ezért általában nem kell megadni, csak akkor, ha más utasítással folytatódik a program (ugró utasítás). A next implicit operandus.

13 Máté: Architektúrák1. előadás13 cím)adddest, source1, source2 hatására dest fölveszi a source1 + source2 értéket. Ilyenkor természetesen elvész dest régi értéke. További implicit operandusok: Sokszor egyszerűsítik az utasításokat, pl.: cím)addop1, op2 hatására op1 fölveszi az op1 + op2 értéket. További egyszerűsítés: cím)addop hatására A fölveszi az A + op értéket, ahol A egy kitüntetett regiszter (accumulator).

14 Máté: Architektúrák1. előadás14 Hardver, szoftver fejlődése Többszintű gépek kialakulása. Kezdetben két szint: –digitális logika, –utasítások. Mikroprogram (hardver bővítése programozással): Wilkes, Gyorsan elterjedt. Csúcs: hatvanas, hetvenes évek; nagyon sok új utasítás (*, /, …, ciklusszervezés, megszakítások) - később ezek az utasítások hardverrel is megvalósíthatókká váltak, és úgy gyorsabbak lettek. Folyamatosan változó határok.

15 Máté: Architektúrák1. előadás15 Operációs rendszerek A hatvanas években készültek először: supervisor, rendszerhívások, kötegelt (batch) feldolgozás, közvetlen telefonos összeköttetés remote terminálok, időosztás (timesharing).

16 Máté: Architektúrák1. előadás16 Történelmi áttekintés (1.4. ábra) 0. generáció: Mechanikus gépek Pascal (1642): összeadás, kivonás (37+25=62)

17 Máté: Architektúrák1. előadás17 Elektronikus zsebszámológép =62 Hova lett a 37?

18 Máté: Architektúrák1. előadás18 Leibniz (~1700): 4 alapművelet (szorzás, osztás is) *310 = 6510 triumphator

19 Máté: Architektúrák1. előadás19 Babbage (1834): differencia gép (csak egy programja volt) – különböző táblázatok készítésére volt alkalmas. Összeadás, kivonás, ciklus. Kiírás fémlemezre (nyomtatás a fémlemezről).

20 Máté: Architektúrák1. előadás20

21 Máté: Architektúrák1. előadás21

22 Máté: Architektúrák1. előadás22

23 Máté: Architektúrák1. előadás23 Ada Augusta Lovelace

24 Máté: Architektúrák1. előadás24 Babbage: analitikus gép (nem készült el). Programozható: utasítások lyukkártyáról Ada Augusta Lovelace. Egységek: –memória (1000 db 50 jegyű szám), –malom (+, -, *, /), –input (lyukkártya), –output.

25 Máté: Architektúrák1. előadás25 Zuse, 1936: elektromágneses relék használata. Aiken (1944): Babbage nyomán: jelfogós gépet készített (Mark I, később Mark II)

26 Máté: Architektúrák1. előadás26 1. generáció: elektroncső ( ). COLOSSUS (Turing, 1943): titkosírások megfejtése - 30 évre titkosítva. ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - Mauchley, Eckert, 1943): cső, 140 KW, 30 tonna, 20 darab 10 decimális jegyes regiszter. 10 cső egy decimális számjegyhez! Dugaszolással programozható ig nem sikerült befejezni.

27 Máté: Architektúrák1. előadás27 ENIAC

28 Máté: Architektúrák1. előadás28 ENIAC

29 Máté: Architektúrák1. előadás29 Nyári iskola - sok próbálkozás. EDSAC (Wilkes, Cambridge, 1949), EDVAC (1949) → UNISYS. Eckert és Mauchley sikertelenül próbálják találmánynak elfogadtatni.

30 Máté: Architektúrák1. előadás30 Neumann János

31 Máté: Architektúrák1. előadás31 Neumann János megismerte az ENIAC-ot, és új gépet tervezett (IAS): bináris aritmetika, tárolt program ábra. Az eredeti Neumann-gép Memória Vezérlő egység Aritmetikai-logikai egység Akkumulátor Bemenet Kimenet

32 Máté: Architektúrák1. előadás32 EDSAC: 2-es számrendszer, 4096 szavas memória. 40 bites szavak: előjeles egész, vagy két utasítás. Tárolt program: 8 bites utasításkód, 12 bites cím. Akkumulátor. Nem volt lebegőpontos aritmetika! IBM 701 (1953) 2K 36 bites memória. Legnagyobb 1. generációs: IBM 709 (1958). Szegeden: M3 (1963).

33 Máté: Architektúrák1. előadás33

34 Máté: Architektúrák1. előadás34 2. generáció: tranzisztor ( ). Tranzisztor feltalálása: 1948, Nobel díj: Első jelentős tranzisztoros gép: DEC PDP-1 (1961). Teljesítménye fele az IBM 7090-nek (az IBM 709 tranzisztoros változata): 4K 18 bites szó, 5  s ciklusidő, 512x512 display! Ára csak töredéke: US$. Több tucat eladott gép.

35 Máté: Architektúrák1. előadás35 Néhány évvel később: PDP-8: omnibusz (általános sín, 1.6. ábra) – US$, eladott gép ábra. A PDP-8 „omnibus” Magyarországon: KFKI, TPAi. IBM 7090, CPUMemóriaKezelő terminál Lyukszalag B/K Egyéb B/K Omnibus

36 Máté: Architektúrák1. előadás36 Első üzlet-orientált gép (1961): IBM 1401 byte-szervezésű memória. Burroughs B5000 (1963), Cél: hatékony ALGOL fordítót lehessen írni! Első szuper-gyors gép (1964): CDC 6600 Tervező: Seymour Cray. Párhuzamos működésre képes egységek, külön egység az összeadásra, szorzásra, osztásra. Párhuzamos utasítás-végrehajtás. Szegeden: MINSZK 22.

37 Máté: Architektúrák1. előadás37 3. generáció: integrált áramkör ( ). Robert Noyce (1958): szilícium alapú integrált áramkör IBM problémája: 7094 és 1401 nem kompatibilis. (1964): IBM 360-as sorozat (1.7 ábra). Később a szocialista országokban R-sorozat. Tulajdonság Model 30 Model 40 Model 50 Model 65 Relatív teljesítmény13,51021 Ciklus idő (ns) Maximális memória (KB) Ciklusonként elérhető bájt12416 Adatcsatornák max. száma3346

38 Máté: Architektúrák1. előadás38 Emuláció: a sorozat gépein futtathatók az előző 7094 és 1401 típusok programjai is. (mikroprogramozás). Multiprogramozás (DOS, POWER, OS). 24 bites címtartomány (16 Mbyte). A nyolcvanas évek közepéig elég, akkor áttérés a 32 bites címre. DEC: PDP-11 (1970): 16 bites Magyarországon: TPA70. Nem kompatibilis a PDP-11 -gyel Eddig csak számításigényes problémák -----

39 Máté: Architektúrák1. előadás39 4. generáció: VLSI (Very Large Scale Integration) (1980- ). Néhány millió elem egy lapkán (chipen). Személyi számítógépek. Kezdetben zacskóban: nyomtatott áramköri lap, IC-k, köztük általában INTEL 8080, kábelek, tápegység, hajlékony lemez CP/M operációsrendszer (Gary Kildall), Commodore, Apple, Spectrum-80. IBM PC (I-8088 alapú) a terveket publikálták - klónok. Microsoft: MS-DOS, OS/2, Windows. …

40 Máté: Architektúrák1. előadás40 Technológiai fejlődés Moore törvény (1965): Az egy lapkán elhelyezhető elemek száma másfél évenként duplázódik (1.8. ábra). Azt várják, hogy 2020-ig teljesülni fog. Minden más területen (lemezek, adatátvitel,...) hasonló sebességű a fejlődés. A szoftverek mérete, bonyolultsága is követi ezt: Nathan első törvénye: A szoftver gáz: kitölti a rendelkezésére álló teret.

41 Máté: Architektúrák1. előadás41 Technológiai fejlődés A népszerűsítő irodalom kedvenc hasonlata szerint, ha az autóipar az utóbbi hetven évben úgy haladt volna, mint a számítástechnika, egy Rolls-Royce-t 20 $-ért lehetne kapni, motorja gyufafej nagyságú lenne, sebessége km/h és egymillió kilométeren 3 liter benzint fogyasztana Vámos Tibor 1981

42 Máté: Architektúrák1. előadás ábra. A mai (2005) számítógép típusok választéka TípusÁr (US $)Felhasználható például Eldobható0.5Üdvözlőlapok, RFID (Radio Frequency IDentification) Mikrovezérlő5Órák, autók, eszközök Játék50Videojátékok Személyi számítógép500Asztali/hordozható Szerver5 000Hálózati szerver Munkaállomás- gyűjtemény (COW) Tanszéki mini- szuperszámítógép Nagyszámítógép Időjárás előrejelzés…

43 Máté: Architektúrák1. előadás43 Pentium 4. (1.11. ábra) LapkaDátumMHzTranz.Mem.Megjegyzés I / Első egylapkás mikroproc. I / KBElső 8 bites mikroroc. I / KBElső általános célú mikroproc. I / MBElső 16 bites mikroroc. I / MBAz IBM PC pocesszora I / MBMemória védelem I / GBElső 32 bites mikroproc. I / M4 GB8 KB beépített gyorsítótár Pentium1993/ M4 GBKét csővezeték, MMX P. Pro1995/ M4 GBKét szintű beépített gyorsítótár P. II1997/ M4 GBPentium Pro + MMX P. III1999/ M4 GBSSE utasítások 3D grafikához P / M4 GBHyperthreading + több SSE

44 Máté: Architektúrák1. előadás44 UltraSPARC III Igény: UNIX-ot kisgépekre. Hálózati gépek: Ethernet. SUN (Stanford University Network ). Motorola CPU alapú gépek ben félmilliárd $ a bevételük. SPARC (Scalable Processor ARChitecture ). 32 bites, 36 MHz. Több cégnek átadták a gyártási jogot, verseny → gyors fejlődés! UltraSPARC I: 64 bites, multimédiás utasítások. UltraSPARC II, III: gyorsítás + kevés módosítás. UltraSPARC IV, kétprocesszoros UltraSPARC III.

45 Máté: Architektúrák1. előadás LapkaProgram- memória Memória típus RAMIdőzítőkMegszakí- tások KB KBROM KBEPROM KB KBROM KBEPROM ábra. Az MCS-51 család tagjai Beágyazott rendszerekben használatos. Évente 8 milliárd mikrovezérlőt adnak el! Ez a család a legnépszerűbb! Nagyon olcsó (10-15 cent).

46 Máté: Architektúrák1. előadás46 Fixpontos számok Pl.: előjeles kétjegyű decimális számok : Ábrázolási tartomány: [-99, +99]. Pontosság (két „szomszédos” szám különbsége): 1. Maximális hiba: (az ábrázolási tartományba eső) tetszőleges valós szám, és a hozzá legközelebb lévő ábrázolható szám különbsége: 1/2. Számolási pontatlanságok: a = 70, b = 40, c = - 30 esetén a + (b + c) = 80, (a+b) + c = -20. túlcsordulás

47 Máté: Architektúrák1. előadás47 Helyértékes ábrázolás Pl.: 521,25 10 = 5 * * * * * Általában (q alapú számrendszer esetén): a n a n-1 …a 0,b 1 b 2 …b m = a n *q n +a n-1 *q n-1 + …+a 0 +b 1 *q -1 +b 2 *q -2 + …+b m *q -m 0  a i, b j  q Átszámolás számrendszerek között

48 Máté: Architektúrák1. előadás48 B: Bináris, O: Oktális, D: Decimális H: Hexadecimális BODHBODH A B C D E F A.3. ábra része

49 Máté: Architektúrák1. előadás49 Pl. 23, átszámítása kettes számrendszer-be. Egész rész osztással: Tört rész szorzással: /2marad egész * , , = 10111, Véges tizedes tört nem biztos, hogy binárisan is véges!

50 Máté: Architektúrák1. előadás50 Példa bináris összeadásra: 1. összeadandó: (= ) 2. összeadandó: (= ) Átvitel: Eredmény: (= )

51 Máté: Architektúrák1. előadás51 Átszámítás 10-es számrendszerbe q alapú számrendszerből legegyszerűbben a Horner elrendezéssel alakíthatunk át: a n *q n +a n-1 *q n-1 + …+a 0 + b 1 *q -1 +b 2 *q -2 + …+b m *q -m = (…(a n *q + a n-1 ) * q +… + a 1 )* q+ a 0 (…(b m /q + b m-1 )/q + …+ b 1 )/q

52 Máté: Architektúrák1. előadás52 A számítógép kettes számrendszerben dolgozik, 10-es számrendszerből a Horner elrendezéssel alakítja át a számokat. A formulában a i -t, b j -t és q -t kettes számrendszerben kell megadni. Kettes számrendszerből 10-es számrendszerbe 10- zel való ismételt osztással állítja elő az egész részt, és 10-zel való ismételt szorzással állítja elő a tört részt – hasonlóan ahhoz, ahogy korábban bemutattuk a 10-es számrendszerből 2-esbe való átszámítást.

53 Máté: Architektúrák1. előadás53 Bit: egy bináris számjegy, vagy olyan áramkör, amely egy bináris számjegy ábrázolására alkalmas. Bájt (Byte): 8 bit, 8 bites szám. Előjeles fixpontok számok: 2 8 = 256 különböző 8 bites szám lehetséges. Melyek jelentsenek negatív értékeket? Előjeles számok szokásos ábrázolásai: előjeles abszolút érték, egyes komplemens, kettes komplemens, többletes.

54 Máté: Architektúrák1. előadás54 Előjeles abszolút érték: előjel és abszolút érték, az első bit (balról) az előjel: 0: +, 1: - Pl.: = , = Jellemzők (8 bites szám esetén): a legkisebb szám -127, a legnagyobb 127, a nulla kétféleképpen ábrázolható.

55 Máté: Architektúrák1. előadás55 Egyes komplemens: az első bit az előjel (0: pozitív, 1: negatív). Egy szám -1-szerese (negáltja) úgy kapható meg, hogy a szám minden bitjét negáljuk (ellenkezőjére változtatjuk). Pl.: = , = Jellemzők (8 bites szám esetén): a legkisebb szám -127, a legnagyobb 127, a nulla kétféleképpen ábrázolható.

56 Máté: Architektúrák1. előadás56 Kettes komplemens: az első bit az előjel (0: pozitív, 1: negatív). Egy pozitív szám negáltja úgy kapható meg, hogy az egyes komplemenshez egyet hozzáadunk. Pl.: = , = egyes komplemens, = kettes komplemens. Jellemzők (8 bites szám esetén): a legkisebb szám -128, a legnagyobb 127, a nulla egyértelműen ábrázolható.

57 Máté: Architektúrák1. előadás57 Többletes: a szám és a többlet összegét ábrázoljuk előjel nélkül (ez már pozitív!). m bites szám esetén a többlet általában 2 m-1 vagy 2 m-1 – 1 Pl.: = , 128-többletes ábrázolás = =103 Jellemzők (128 többlet esetén): a legkisebb szám -128, a legnagyobb 127, a nulla egyértelműen ábrázolható. Megjegyzés: a 2 m-1 többletes ábrázolás azonos a kettes komplemenssel fordított előjellel. Használata: a lebegőpontos számok kitevő-részénél.

58 Máté: Architektúrák1. előadás58 BCD (Binary Coded Decimal) ábrázolás: minden decimális számjegyet négy biten ábrázolunk. Negatív számok BCD ábrázolása: 9 vagy 10 komplemens kóddal. Pl.: = , = (9 komplemens), = (10 komplemens).

59 Máté: Architektúrák1. előadás59 Lebegőpontos számok előjel karakterisztika törtrész Sok ekvivalens ábrázolási lehetőség, a leggyakrabban a törtrész első számjegye az adott szám első, nullától különböző számjegye (normalizált alak). Példa: 254 = 0,0254x10 4 = 0,254x10 3 (= 2,54x10 2 ). Megjegyzések: A nulla ábrázolásához külön megállapodásra van szükség (általában csupa nulla számjegyből áll). A lebegőpontos ábrázolásoknál is meghatározható a legkisebb és a legnagyobb ábrázolható szám, továbbá a legkisebb és legnagyobb hiba.

60 Máté: Architektúrák1. előadás60 Feladat: Ábrázoljuk nyolcas számrendszerben et: előjelbittel kezdve, a kitevő legyen 1 jegyű (3 bites), 4-többletes, a törtrész 4 jegyű. Megoldás: 254/8 6 31/87 3/ , normalizált alak: 0,376x8 3, a megoldás: = törtrész 4-többletes kitevő

61 Máté: Architektúrák1. előadás61 IEEE 754 standard single 32 bites, double 64 bites (, extended 80 bites). single: Ha 0 < a kitevőrész < 255, a szám normalizált. Normalizált tört vezető 1-es bitje nincs ábrázolva! típuselőjelkitevőrész| törtrész | single1 bit 8 bit 127-többletes 23 bit double1 bit 11 bit 1023-többletes 52 bit

62 Máté: Architektúrák1. előadás62 Normalizált számok (IEEE 754, single) 0 < kitevőrész < 255 kitevőrész = kitevő + 127, 127 többletes. Lehetséges kitevők:-126, -125,..., Közvetlenül a törtrész elé kell képzelni egy 1-est (implicit bit) és a bináris pontot. Az ábrázolt szám:  (1 + törtrész) * 2 kitevő Pl.: = 3F , = 3F , = BFC  kitevőrész 1. törtrész

63 Máté: Architektúrák1. előadás63 Normalizálatlan számok (IEEE 754, single) Ha a kitevőrész = 0 Ilyenkor a kitevő -126 (! nem 127), a bináris pontot implicit 0 előzi meg (nincs ábrázolva). Az ábrázolt szám:  (törtrész) * Pl.: = * 0, = = =  kitevőrész 0. törtrész (2 -1 ) = * 0, = = =  kitevőrész 0. törtrész (2 -23 )

64 Máté: Architektúrák1. előadás64 A legkisebb pozitív (single) normalizált szám: = * 1, = = =  kitevőrész 1. törtrész A legnagyobb pozitív (single) normalizálatlan szám: * 0, = = = 007F FFFF 16  kitevőrész 0. törtrész  A különbségük csupán

65 Máté: Architektúrák1. előadás65 Normalizálatlan számok (IEEE 754, single) Ha a kitevőrész = 255 Túl nagy számok (túlcsordulás):  (végtelen): pl. 1/0, NaN (Not a Number): pl.  / 

66 Máté: Architektúrák1. előadás ábra (IEEE 754, single) Normalizát  0

67 Máté: Architektúrák1. előadás67 Adattípusok Alapkérdés: mit támogat a hardver (milyen utasítások vannak)? Ami nincs (pl. dupla pontosságú egész aritmetika), azt szoftveresen kell megcsinálni. Numerikus típusok: előjel nélküli és előjeles egész számok (8, 16, 32, 64 bites). lebegőpontos számok (32, 64, néha 128 bites), binárisan kódolt decimális számok: decimális aritmetika (COBOL  Y2K = év probléma).

68 Máté: Architektúrák1. előadás68 Az egyes gépek által támogatott numerikus típusok P: Pentium 4, U: UltraSPARC III, I: I-8051 típus1 bit8 bit16 bit32 bit64 bit128 bit bit I előjeles egész P U I P U U előjel nélküli egész P U U BCD P lebegőpontos P U U ábra

69 Máté: Architektúrák1. előadás69 Karakterkódolás ASCII (American Standard Code for Information Interchanges), 7 bites: vezérlőkarakterek, az angol abc kis és nagy betűi, szimbólumok, ábra Latin-1 kód: 8 bites. IS 8859: kódlap, IS : magyar betűk is. UNICODE (IS 10646), 16 bites: kódpozíciók (code point). Általában egy nyelv jelei egymás után vannak – a rendezés könnyű. Kínai, japán, koreai: fonetikus szimbólumok, Han ideogramok (20992 jel, nincsenek szótár szerint rendezve).... Japán íráshoz kevés (> kanji jel van). Új jelek? Braille nincs benne.

70 Máté: Architektúrák1. előadás70 További nem numerikus típusok Logikai érték (boolean): igaz, hamis. Leggyakrabban egy bájtban (szóban) ábrázolják. Bit térkép. Mutató (pointer): memória cím. Bit: kapcsolók, lámpák beállítására, lekérdezésére beágyazott rendszerekben.

71 Máté: Architektúrák1. előadás71 Egyszerű sín alapú számítógép (2.1. ábra) vezérlőegység Aritmetikai- logikai egység (ALU) Regiszterek Központi memória Lemez Nyomtató B/K eszközök Központi feldolgozó egység (CPU) sín

72 Máté: Architektúrák1. előadás72 CPU feladata: a memóriában tárolt program végrehajtása. Részei: vezérlőegység, feladata: a program –utasításainak beolvasása, –az ALU, a regiszterek vezérlése, aritmetikai-logikai egység (ALU), feladata: az utasítások végrehajtása, regiszter készlet, feladata: részeredmények, vezérlő információk tárolása. A legfontosabbak: –utasításszámláló (Program Counter): PC, –utasításregiszter (Instruction Register): IR, adatút (data path, 2.2. ábra). vezérlőegység Aritmetikai- logikai egység (ALU) Regiszterek......

73 Máté: Architektúrák1. előadás73 Adatút (data path, 2.2. ábra). A regiszter készletből feltöltődik az ALU két bemenő regisztere ALU Az eredmény az ALU kimenő regiszterébe kerül Az ALU kimenő regiszteréből a kijelölt regiszterbe kerül az eredmény Nem biztos, hogy az ALU be- és kimenő regiszterei tényleges regiszterként vannak kialakítva. B A A+B AB ALU A+B

74 Máté: Architektúrák1. előadás74 Feladatok Mi a különbség az értelmezés és a fordítás között? Milyen gépi, nyelvi szinteket ismer? Milyen részei vannak egy négy műveletes zsebszámológépnek? Milyen részei lehetnek egy bonyolultabb műveletek elvégzésére is alkalmas zsebszámológépnek? Mi a Neumann elv? Jellemezze az egyes számítógép generációkat! Valamikor 1 mikron átmérőjű volt a mikroprocesszor egy tranzisztora. Moore szabálya szerint mekkora volt az átmérője három évvel később?

75 Máté: Architektúrák1. előadás75 Feladatok Konvertáljuk a következő számokat bináris számokká: 1984, 4000, 8192 Hány különböző pozitív egész szám fejezhető ki k számjegy segítségével r alapszám esetén? Hajtsuk végre a következő számításokat 8 bites kettes komplemensű számokon: , , – , –

76 Máté: Architektúrák1. előadás76 Feladatok Mit tud az IEEE 754 standardról? Konvertáljuk a következő számokat IEEE egyszeres pontosságúba! Az eredményt 8 jegyű hexadecimális számként adjuk meg: 9, 5/32, -5/32, 6,125. Konvertáljuk a következő egyszeres pontosságú IEEE lebegőpontos számokat decimális számokká: 42E48000H, 3F880000H, H, C7F00000H. Mikor fordul elő, hogy két lebegőpontos számon végrehajtott művelet eredményénél a szignifikáns jegyek száma drasztikusan csökken?

77 Máté: Architektúrák1. előadás77 Feladatok Mi a bit? Mi a bájt (byte)? Mi a CPU? Mi az ALU? Mi az adatút? Milyen részei vannak a CPU-nak? Mi a regiszter? Mit jelent az implicit operandus kifejezés? Milyen adat típusokat ismer? Milyen karakter kódolásokat ismer?


Letölteni ppt "Máté: Architektúrák1. előadás1 Császármorzsa Keverj össze 25 dkg grízt 1 mokkás kanál sóval, 4 evőkanál cukorral és egy csomag vaníliás cukorral! Adj hozzá."

Hasonló előadás


Google Hirdetések