3. Γλώσσα μηχανής IJVM 4. Σχεδιαστικές επιλογές 5. Κρυφή μνήμη

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "3. Γλώσσα μηχανής IJVM 4. Σχεδιαστικές επιλογές 5. Κρυφή μνήμη"

Transcript

1 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ MHXANIKOI Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΙΠΕ Ο ΜΙΚΡΟΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΙΙ Γ. Τσιατούχας 4 ο Κεφάλαιο. Στοίβες ιάρθρωση 2. Μοντέλο μνήμης IJVM. Γλώσσα μηχανής IJVM 4. Σχεδιαστικές επιλογές 5. Κρυφή μνήμη 6. Πρόγνωση διακλαδώσεων 2

2 ΣΤΟΙΒΕΣ Στοίβες / Οι γλώσσες προγραµµατισµού συνήθως υποστηρίζουν την έννοια των διαδικασιών (procedures) ή µεθόδων (methods), οι οποίες διαχειρίζονται µεταβλητές (variables). Οι µεταβλητές προσπελαύνονται µέσα από τη διαδικασία και παύουν να προσπελαύνονται µετά την επιστροφή από τη διαδικασία. Οι µεταβλητές δεν αποθηκεύονται σε απόλυτες διευθύνσεις της µνήµης καθώς πολλαπλές κλήσεις µιας διαδικασίας θα αλληλοεπηρέαζαν η µία την άλλη. Η πρακτική είναι να χρησιµοποιείται µια δεσµευµένη περιοχή της µνήµης, η οποία ονοµάζεται στοίβα (stack), όπου αποθηκεύονται οι µεταβλητές χωρίς να έχουν απόλυτες διευθύνσεις σε αυτή. Έτσι κατανέµεται µνήµη µόνο στις διαδικασίες που είναι ενεργές κάθε δεδοµένη στιγµή. Όταν µία διαδικασία επιστρέψει, η µνήµη που χρησιµοποιούσαν οι τοπικές µεταβλητές ελευθερώνεται. 4 2

3 Στοίβες /2 Υπάρχει ένας καταχωρητής (local variables τοπικές µεταβλητές) ο οποίος δείχνει στη βάση της στοίβας των τοπικών µεταβλητών της τρέχουσας ενεργής διαδικασίας. Επίσης, ένας δεύτερος καταχωρητής, (stack pointer δείκτης στοίβας), δείχνει στην υψηλότερη λέξη των τοπικών µεταβλητών (κορυφή της στοίβας). Αναφορά στις µεταβλητές γίνεται µε τη σχετική τους διεύθυνση (offset - απόσταση) ως προς τον. c2 c d5 b4 b4 d4 b b d Πλαίσιο Τοπικών Μεταβλητών b2 b2 d2 (Local Variable Frame) b b d a a2 a 08 a a 04 a2 a2 00 a a a a2 a ιαδικασία A B C D 5 Στοίβα Τελεστέων Χρησιµοποιούνται για τη φύλαξη τελεστών σε αριθµητικές πράξεις. Π.χ. έστω ότι η διεργασία Α πρέπει να κάνει τον ακόλουθο υπολογισµό: a = a2 + a a a2 a a a2 a a2 a a2 + a a a2 a a a2 a2 + a Απόθεση (push) του a2 στη στοίβα. Απόθεση (push) του a στη στοίβα. Απόσυρση (pop) των a2 και a από τη στοίβα, πρόσθεσή τους και απόθεση (push) του αποτελέσµατος στη στοίβα. Απόσυρση (pop) της λέξης (a2 + a) από την κορυφή της στοίβας και αποθήκευση του αποτελέσµατος στην θέση της τοπικής µεταβλητής a. 6

4 Μοντέλο Μνήµης IJVM Η διαχείριση της µνήµης µπορεί να γίνει µε δύο τόπους: ως πίνακας byte (4GB) ως πίνακας λέξεων των 4 bt byte Οι διευθύνσεις µνήµης δεν είναι άµεσα ορατές στο επίπεδο ISA, δηλ. στις εντολές της γλώσσας µηχανής. Υπάρχουν υπονοούµενες διευθύνσεις µε βάση δείκτες διευθύνσεων (pointers). Η προσπέλαση στη µνήµη γίνεται µόνο µε σχετική διευθυνσιοδότηση µε βάση τους δείκτες διευθύνσεων. 7 Περιοχές Μνήµης /2 Περιοχή µεθόδου (method area): Περιέχει το πρόγραµµα. Είναι η µόνη περιοχή που αντιµετωπίζεται ως πίνακας από bytes. Υπάρχει ένας καταχωρητής δείκτης, ο PC (program counter), που περιέχει τη δ/νση της επόµενης εντολής που θα προσκοµιστεί. εξαµενή σταθερών (constant pool): ιαµορφώνεται όταν το πρόγραµµα φορτώνεται στη µνήµη καιδεν µεταβάλλεται στη συνέχεια. εν περιέχει πρόγραµµα IJVM. Περιέχει σταθερές, αλφαριθµητικά και δείκτες προς άλλες περιοχές. Υπάρχει ένας καταχωρητής δείκτης, ο CPP (constant pool pointer), που περιέχει την δ/νση της πρώτης λέξης στη δεξαµενή σταθερών. Μνήµη PC περιοχή µεθόδου PC = PC + ; fetch προσκόµιση επόµενου byte δεξαµενή σταθερών Μνήµη CPP 8 4

5 Περιοχές Μνήµης 2/2 Πλαίσιο τοπικών µεταβλητών (local variable frame): Για κάθε κλήση µιας µεθόδου, δεσµεύεται/κατανέµεται µια περιοχή µνήµης για την αποθήκευση των µεταβλητών κατά το χρόνο ζωής της κλήσης. Στην αρχή του πλαισίου βρίσκονται οι παράµετροι (ορίσµατα) µεταοποία κλήθηκε η µέθοδος. Υπάρχει ένας καταχωρητής, ο (local variable), που περιέχει τη διεύθυνση της πρώτης θέσης του πλαισίου. Στοίβα τελεστέων (operant stack): Το µέγεθος του πλαισίου στοίβας τελεστέων είναι συγκεκριµένο και προυπολογίζεται από το µεταγλωττιστή της JAVA. Τοποθετείται ακριβώς πάνω από το πλαίσιο τοπικών µεταβλητών. Υπάρχει ένας καταχωρητής, ο (stack pointer), που περιέχει την δ/νση της λέξης στην κορυφή της στοίβας. Τρέχουσα στοίβα τελεστέων Υπάρχει ένας καταχωρητής, ο TOS (top of stack), που περιέχει την λέξη στην κορυφή της στοίβας. MAR = = + ; wr εγγραφή λέξης από MDR κορυφή της στοίβας Τρέχων πλαίσιο τοπικών µεταβλητών Πλαίσιο τοπικών µεταβλητών 2 Πλαίσιο τοπικών µεταβλητών Μνήµη 9 ΓΛΩΣΣΑ ΜΗΧΑΝΗΣ IJVM (ASSEMBLY LANGUAGE) 0 5

6 0x = σύµβολο δεκαεξαδικού αριθµού! Σύνολο Εντολών IJVM /2 Κωδικός Πράξης (δεκαεξαδικό) Μνηµονικό Επεξήγηση Τελεστέοι -byte: byte, σταθ., αρ-µεταβλητής Τελεστέοι 2-byte: µετατόπιση, δείκτηςθέσης, σχετ-δ/νση 20 εντολές! Σύνολο Εντολών IJVM 2/2 -byte operands : byte, const., varnum 2-byte operands : disp., index, offset push = απόθεση λέξης στην κορυφή της στοίβας pop = απόσυρση (διαγραφή) λέξης από την κορυφή της στοίβας απόθεση στην στοίβα απόθεση στην κορυφή της στοίβας 2 6

7 Εντολές BIPUSH, ISTORE, ILOAD BIPUSH: τοποθετεί ένα byte στην στοίβα (εννοείται στην κορυφή!) ISTORE: αφαιρεί την κορυφή της στοίβας και την αποθηκεύει σε µία µεταβλητή ILOAD: αντιγράφει µια µεταβλητή στην κορυφή της στοίβας Παράδειγµα: i = i + 2;. ILOAD #0 2. BIPUSH 2. IADD 4. ISTORE #0 #5 #4 # 5 k=9 #2 9 j= # i=5 # (αρχικά) () (2) () (4) Εντολές IADD, ISUB, IAND, IOR IADD: αποσύρει (pop) 2 λέξεις από την κορυφή, τις προσθέτει, τοποθετεί το αποτέλεσµα στηνκορυφή ISUB: όπως IADD αλλά το αποτέλεσµα είναι η διαφορά των 2 λέξεων IAND: όπως IADD αλλά το αποτέλεσµα είναι το λογικό AND των 2 λέξεων IOR: όπως IADD αλλά το αποτέλεσµα είναι το λογικό OR των 2 λέξεων Παράδειγµα: i = i 2;. ILOAD #0 2. BIPUSH 2. ISUB 4. ISTORE # #2 9 # # (αρχικά) () (2) () (4) 4 7

8 Παράδειγµα ILOAD, IADD, ISTORE Παράδειγµα: i=i+j; Συµβολικά:. ILOAD #0 // απόθεση i στην κορυφή 2. ILOAD # // απόθεση j στην κορυφή. IADD // 2 pop, πρόσθεση και απόθεση αποτελέσµατος στην κορυφή 4. ISTORE #0 // pop, αποθήκευση τιµής στο i. ILOAD i 2. ILOAD j. IADD #5 4. ISTORE i #4 # 5 k=9 #2 9 j= # i=5 # (αρχικά) () (2) () (4) 5 Εντολές DUP, SWAP, POP DUP: αντιγράφει την κορυφή της στοίβας και την αποθέτει στη στοίβα SWAP: αντιµεταθέτει δύο λέξεις στην κορυφή της στοίβας POP: αποσύρει - διαγράφει λέξη από την κορυφή στοίβας. DUP 2. POP. BIPUSH 4 4. SWAP #5 #4 # 9 k=9 #2 9 j= # i=5 # (αρχικά) () (2) () (4) 6 8

9 Εντολές ιακλάδωσης IFEQ: διαγράφει λέξη από τη στοίβα & διακλάδωση αν είναι µηδέν IFLT: διαγράφει λέξη από τη στοίβα & διακλάδωση αν είναι µικρότερη από µηδέν IF_ICMPEQ: διαγράφει 2 λέξεις από τη στοίβα& διακλάδωση αν είναι ίσες GOTO: διακλάδωση χωρίς συνθήκη. ILOAD j // τοποθέτησε το j στην κορυφή 2. IFEQ A // pop, σύγκριση j µε το 0 και αν είναι ίσο µετέφερε την εκτέλεση του προγράµµατος στη σχετική διεύθυνση Α προσηµασµένη λέξη των 6 bit. ILOAD j // τοποθέτησε το j στην κορυφή 2. BIPUSH 0 // τοποθέτησε το 0 στην κορυφή. IF_ICMPEQ Α // 2 pop, σύγκρινε το jµε το 0 και αν είναι ίσα µετέφερε την εκτέλεση του προγράµµατος στη σχετική διεύθυνση Α Αν πραγµατοποιηθεί η διακλάδωση τότε αναπροσαρµόζεται η τιµή του PC κατά το µέγεθος της προσηµασµένης σχετικής διεύθυνσης Α. Η σχετική διεύθυνση προστίθεται στη διεύθυνση του κωδικού πράξης! 7 Εντολές Κλήσης Μεθόδου / LDC_W: αντιγράφει µια σταθερά στην κορυφή της στοίβας INVOKEVIRTUAL: καλεί µια µέθοδο IRETURN: επιστρέφει από µια µέθοδο. LDC_W OBJREF // τοποθέτηση σταθεράς για την κλήση νέας µεθόδου 2. push param // τοποθέτηση παραµέτρου (π.χ. LDC_W, BIPUSH...). push param2 // τοποθέτηση παραµέτρου 4. push param // τοποθέτηση παραµέτρου 5.. Πλαίσιο τοπικών µεταβ βλητών καλούσας µεθόδο ου σχετική δ/νση ως προς CPP Προηγούµενος Προηγούµενος PC Τοπικές µεταβλητές καλούσας µεθόδου Παράµετρος 2 Παράµετρος είκτης διασύνδεσης Παράµετρος Παράµετρος 2 Παράµετρος OBJREF Προηγούµενος Το OBJREF καταµετράται ως παράµετρος! Προηγούµενος PC Τοπικές µεταβλητές καλούσας µεθόδου Παράµετρος 2 Βάση Παράµετρος Στοίβας Τρέχουσας είκτης (Καλούσας) διασύνδεσης Μεθόδου 8 9

10 Εντολές Κλήσης Μεθόδου 2/. LDC_W OBJREF // τοποθέτηση σταθεράς 2. push param // τοποθέτηση παραµέτρου. push param2 // τοποθέτηση παραµέτρου 4. push param // τοποθέτηση παραµέτρου 5.. καλούσας µεθόδου 6. INVOKEVIRTUAL X // κλήση µεθόδου PC καλούσας µεθόδου 2 byte σχετική δ/νση ως προς CPP Τοπικές µεταβλητές Μετατόπιση Χ σχετική δ/νση προς # Ν κληθείσας µεθόδου τον κώδικα της µεθόδου στην περιοχή Παράµετρος µεθόδων της µνήµης Παράµετρος 2 Τα 2 πρώτα bytes περιέχουν τον # Παράµετρος των παραµέτρων και είκτης OBJREF διασύνδεσης (Ν) Τα επόµενα 2bytesπεριέχουν τον Προηγούµενος # των µεταβλητών Προηγούµενος PC Ο κώδικας ξεκινά στο 5 ο byte. Τοπικές µεταβλητές ΣτηθέσητουOBJREF τοποθετείται το καλούσας µεθόδου άθροισµα (Ν) των δύο προηγούµενων Παράµετρος 2 Παράµετρος αριθµών ως δείκτης διασύνδεσης είκτης διασύνδεσης 9 Εντολές Κλήσης Μεθόδου /. LDC_W OBJREF // τοποθέτηση σταθεράς 2. push param // τοποθέτηση παραµέτρου. push param2 // τοποθέτηση παραµέτρου 4. push param // τοποθέτηση παραµέτρου INVOKEVIRTUAL X // κλήση µεθόδου Ο δείκτης διασύνδεσης περιέχει τη σχετική δ/νση όπου θα τοποθετηθεί η τιµή τουpc της καλούσας µεθόδου. Στην αµέσως ψηλότερη θέση τοποθετείται η τιµή του της καλούσας µεθόδου. Αναπροσαρµόζονται οι τιµές των και, ενώ ο PC δείχνει στο 5 ο byte της µεθόδου όπου ξεκινάει ο κώδικάς της. Πλαίσιο τοπικών µεταβλητών κληθείσας µεθόδου καλούσας µεθόδου PC καλούσας µεθόδου # Ν Τοπικές µεταβλητές κληθείσας µεθόδου Παράµετρος Παράµετρος 2 Παράµετρος είκτης διασύνδεσης Προηγούµενος Προηγούµενος PC Τοπικές µεταβλητές καλούσας µεθόδου Παράµετρος 2 Παράµετρος είκτης διασύνδεσης 20 0

11 Επιστροφή από Μέθοδο /2. BIPUSH 0 // πρώτη εντολή καλούµενης µεθόδου 2.. // επόµενες εντολές. ILOAD result // τοποθέτηση αποτελέσµατος 4. IRETURN // επιστροφή από µέθοδο Επιστρεφόµενη τιµή καλούσας µεθόδου Με βάση τον και την τιµή του δείκτη PC καλούσας µεθόδου διασύνδεσης βρίσκεται ο και ο PC της καλούσας µεθόδου. Τοπικές µεταβλητές κληθείσας µεθόδου Ηεπιστρεφόµενη τιµή γράφεταιστηθέση Παράµετρος του και αποκαθίσταται ο και ο. Παράµετρος 2 Παράµετρος Επιστρεφόµενη τιµή είκτης διασύνδεσης Προηγούµενος Προηγούµενος Προηγούµενος PC Προηγούµενος PC Τοπικές µεταβλητές Τοπικές µεταβλητές καλούσας µεθόδου καλούσας µεθόδου Παράµετρος 2 Παράµετρος 2 Παράµετρος Παράµετρος είκτης διασύνδεσης είκτης διασύνδεσης 2 Επιστροφή από Μέθοδο 2/2. ISTORE i // 2. LDC_W OBJREF // τοποθέτηση σταθεράς για την κλήση νέας µεθόδου. push param // τοποθέτηση παραµέτρου 4. push param2 // τοποθέτηση παραµέτρου 5. push param // τοποθέτηση παραµέτρου INVOKEVIRTUAL X // κλήση µεθόδου 8. ILOAD k // η εκτελούµενη εντολή της καλούσας µεθόδου µετά την επιστροφή 9. IADD 0... // επόµενες εντολές Επιστρεφόµενη τιµή Προηγούµενος Προηγούµενος PC Τοπικές µεταβλητές καλούσας µεθόδου Παράµετρος 2 Παράµετρος είκτης διασύνδεσης Μετά την επιστροφή ο PC έχει την παλιά του τιµή και δείχνει στην περιοχή µεθόδων της µνήµης την επόµενη εντολή µετά την INVOKEVIRTUAL, δηλ. την ILOAD. Συνεπώς ο έλεγχος επιστρέφει στην εντολή που είχε σειρά εκτέλεσης µετά την INVOKEVIRTUAL. 22

12 Εντολές WIDE, IINC WIDE: διευρυµένη πράξη (byte προθέµατος -prefix) IINC: αύξηση µεταβλητής κατά µία σταθερά Περιοχή Μνήµης Μεθόδων Περιοχή Μνήµης Μεθόδων. WIDE 2. ILOAD i, j. παρόµοια. WIDE 2. ISTORE i, j. WIDE -C4- ILOAD INDEX BYTE INDEX BYTE2 byte ιακλάδωση στην µεντολή IINC wide_iload (5) hex INDEX αντί της BYTE iload CONST (05) hex BYTE Παρόµοια για WIDE-ISTORE διακλάδωση στην wide_istore (6) hex αντί της istore (06) hex byte 2 Απόσπασµα Προγράµµατος Γλώσσα Προγραµµατισµού (JAVA) Συµβολική Γλώσσα (Assembly Language) Γλώσσα Μηχανής Συµβολική Γλώσσα µεντολών (µassembly Language) 0x5= Κωδικός Πράξης (Opcode) είκτης Θέσης 24 2

13 Το Σύνολο των Καταχωρητών Ολοκληρώνοντας την περιγραφή της λειτουργίας της µηχανής Mic- παραθέτουµε τα ονόµατα όλων των καταχωρητών που χρησιµοποιήσαµε. Καταχωρητές επικοινωνίας µε τη µνήµη: PC = program counter µετρητής προγράµµατος MBR = memory byte register καταχωρητής εντολών MAR = memory address register καταχωρητής διεύθυνσης µνήµης MDR = memory data register καταχωρητής δεδοµένων µνήµης Καταχωρητές ειδικής χρήσης: Η = hold register καταχωρητής κατακράτησης = stack pointer δείκτης στοίβας = local variables τοπικές µεταβλητές (δείκτης βάσης στοίβας) TOS = top of stack καταχωρητής περιεχοµένου κορυφής της στοίβας CPP = constant pool pointer δείκτης βάσης περιοχής µνήµης σταθερών OPC = optional program counter βοηθητικός µετρητής προγράµµατος 25 μαρχιτεκτονικη & ΣΧΕΔΙΑΣΤΙΚΕΣ ΕΠΙΛΟΓΕΣ 26

14 Παράµετροι Σχεδίασης Ταχύτητα Σχεδιαστικό και κατασκευαστικό κόστος Κατανάλωση ενέργειας Αξιοπιστία 27 Ταχύτητα Χρήση νεότερης (ταχύτερης) τεχνολογίας κατασκευής Απλοποίηση της οργάνωσης ή/και ταχύτερα κυκλώµατα για την αύξηση της συχνότητας του ρολογιού (µείωσηί κύκλου ρολογιού) ταχύτερος αθροιστής χρήση πολλαπλασιαστικής µονάδας Μείωση του αριθµού των κύκλων ρολογιού ανά εντολή(διαδροµή εκτέλεσης path length) Εκτέλεση εντολών µε επικάλυψη π.χ. δοµές διοχέτευσης 28 4

15 Μείωση ιαδροµής Εκτέλεσης / Ενσωµάτωση µεντολής σε άλλη µεντολή 29 Μείωση ιαδροµής Εκτέλεσης 2/ Αρχιτεκτονική τριών διαύλων Με τη χρήση τρίτου διαύλου τα περιεχόµενα των καταχωρητών και MBR είναι ταυτόχρονα διαθέσιµα στηνalu για πρόσθεση χωρίς την ενδιάµεση φόρτωση του καταχωρητή H. 0 5

16 Από/προς κύρια µνήµη Μείωση ιαδροµής Εκτέλεσης / Σε Χρήση κάθε εντολή µονάδας µπορεί προσκόµισης να συναντήσουµε εντολών τις (instruction ακόλουθες fetch πράξεις: unit IFU): καθιστά Ο PC οδηγείται πάντα διαθέσιµα στην ALUτοεπόµενο και αυξάνει και κατά το µία µεθεπόµενο µονάδα. byte, ερµηνεύει Ηνέατιµήκάθε τουpc κωδικό χρησιµοποιείται πράξης, προσδιορίζει για την προσκόµιση πρόσθετα του πεδία επόµενου που θα byte προσκοµιστούν, στο ρεύµα τωνεντολών. τα συναρµολογεί σε ένα καταχωρητή και τα καθιστά διαθέσιµα ιαβάζονται στηνcpu. οι τελεστέοι από τη µνήµη. Γράφονται τελεστέοι στην µνήµη. Μηχανή Πεπερασµένων Καταστάσεων Η ALU εκτελεί έναν υπολογισµό MBR2 και το αποτέλεσµα αποθηκεύεται. (Finite State Machine FSM) Καταχωρητής ολίσθησης 6 bytes Προσκόµιση λέξης Προσκόµιση λέξης Προσκόµιση λέξης 2 LSBs ίαυλος C ίαυλος B MBR: µετάβαση όταν διαβάζεται ο MBR MBR2: µετάβαση όταν διαβάζεται ο MBR2 Κατάσταση # bytes στον καταχωρητή ολίσθησης ιαδροµή εδοµένων Mic-2 προς / από την κύρ ρια µνήµη 2 2 Μονάδα Προσκό- µισης Εντολών (IFU) MAR MDR PC MBR MBR2 2 CPP TOS OPC Data Path καταχωρητές πρόσβασης στη µνήµη Έλεγχος ALU 6 Β ALU Α N Z H C Ολισθητής

17 Επικαλυπτόµενη Εκτέλεση Εντολών Βασικά µέρη κύκλου διαδροµής δεδοµένων: χρόνος οδήγησης διαύλων από επιλεγµένους καταχωρητές χρόνος υπολογισµού ALU και ολισθητή χρόνος επιστροφής και εγγραφής αποτελεσµάτων στους καταχωρητές Λύση: επικαλυπτόµενη εκτέλεση εντολών µε χρήση γραµµής διοχέτευσης (pipeline) µείωση του κύκλου ρολογιού (αύξηση συχνότητας) καθώς η καθυστέρηση είναι µικρότερη όλα τα µέρη της διαδροµής δεδοµένων είναι σε χρήση στη διάρκεια κάθε κύκλου Απαιτείται πρόσθετο υλικό: καταχωρητές διαύλων, πρόσθετοι καταχωρητές µεντολών (MIR)... Γενική Περίπτωση οµής ιοχέτευσης CLK IF ID OF EX WB ταχωρητής ταχωρητής ταχωρητής D 0 Q 0 Μονάδα D Q Μονάδα D 2 Q 2 Μονάδα D Q Μονάδα D 4 Q 4 D 5 Q αποκωδικοποίησης Μονάδα 5 προσκόµισης προσκόµισης εκτέλεσης εγγραφής εντολής τελεστέων εντολής αποτελέσµα- εντολής τος Κατ Κατ Κατ ταχωρητής Κατ ταχωρητής Κατ ταχωρητής Κατ Έστω µονάδα µε k στάδια όπου κάθε στάδιο έχει χρόνο απόκρισης τ και εκτελούνται σε αυτή n εντολές. Ισχύει: Επιτάχυνση : Με διοχέτευση απαιτείται χρόνος kτ+(n-)τ = (k+n-)τ nk k όταν n >> Χωρίς διοχέτευση απαιτείται χρόνος nkτ (k + n )? Εντολές ος 2ος ος 4ος 5ος 6ος 7ος 8ος η IF ID OF EX WB 2η η 4η IF ID OF EX WB IF ID OF EX WB IF ID OF EX WB Κύκλοι Ρολογιού 5η IF ID OF EX 4 7

18 προς / από την κύρια µνήµη 2 ιαδροµή εδοµένων Mic- 2 Μονάδα Προσκό- µισης Εντολών (IFU) MBR2 MAR MDR PC MBR Β 2 Α CPP TOS OPC καταχωρητές πρόσβασης στη µνήµη B-REG A-REG H Data Path µε γραµµή διοχέτευσης Έλεγχος ALU C 6 ALU Ολισθητής C-REG 2 N Z 2 5 Επικαλυπτόµενη Εκτέλεση της SWAP Χωρίς επικάλυψη απαιτείται ισοδύναµος χρόνος 8 κύκλων! κύκλος κύκλος ανάγνωσης 4 µβήµα εξάρτηση στάση 2 κύκλοι (stalling) Με επικάλυψη κύκλοι Μηχανή Mic- Προσπέλαση της µνήµης σε ένα κύκλο ρολογιού! Α, Β, C = καταχωρητές διαύλων Mem = κύρια µνήµη 6 8

19 Λειτουργία Γραµµής ιοχέτευσης κύκλος 2 4 εντολή προς / από την κύρια µνήµη 2 2 Μονάδα Προσκόµισης Εντολών (IFU) Η Μηχανή Mic-4 Καταχωρητές (Register File) ν ιαδροµή εδοµένων (Data Path) C 2 Μονάδα Αποκωδικοποίησης Β B-REG 2 Α ALU Ολισθητής C-REG A-REG Οδηγεί το στάδιο 4 Οδηγεί το στάδιο 5 Οδηγεί το στάδιο 6 Μονάδα Ελέγχου Μνήµη Ελέγχου Ουρά µεντολών ALU C M A B ALU C M A B ALU C M A B ALU C M A B Οδηγεί το στάδιο 7 MΙR MΙR2 MΙR MΙR4 8 9

20 ΚΡΥΦΗ ΜΝΗΜΗ 9 Κρυφή Μνήµη Chip CPU Κρυφή Μνήµη Κύρια Μνήµη ίαυλος Η ταχύτητα της κύριας µνήµη υπολείπεται κατά πολύ αυτής της CPU. Η CPU απαιτεί: µικρό λανθάνοντα χρόνο (latency καθυστέρηση προσκόµισης τελεστέου) και µεγάλο εύρος ζώνης (bandwidth ποσότητα παρεχόµενων δεδοµένων ανά µονάδα χρόνου) Λύση: χρήση µιας µικρής, γρήγορης αλλά υψηλού κόστους µνήµης (SRAM) µεταξύ της κύριας µνήµης και του επεξεργαστή, η οποία ονοµάζεται κρυφή µνήµη (cache). Ηκρυφή µνήµη οργανώνεται συνήθως σε επίπεδα (L, L2, ) και αποθηκεύει προσωρινά πληροφορία συχνά χρησιµοποιούµενη από τον επεξεργαστή. Οι κρυφές µνήµες είναι γενικά εγκλειστικές, δηλ. όλα τα περιεχόµενα της L cache υπάρχουν στην L2 και όλα τα περιεχόµενα της L2 υπάρχουν στην L κ.ο.κ Οργάνωση Υπολογιστικών Συστηµάτων ΙΙ 40 20

21 Αρχές Τοπικότητας Χωρική τοπικότητα (spatial locality): αν η CPU προσπελάσει µια θέση µνήµης, τότε µε µεγάλη πιθανότητα θα προσπελάσει και τις γειτονικές της (π.χ. θέσεις κοντά στην κορυφή της στοίβας ή εντολές µέσα σε βρόχο). Χρονική τοπικότητα (temporal locality): αν η CPU προσπελάσει µια θέση µνήµης, τότε µε µεγάλη πιθανότητα θα την ξαναπροσπελάσει άµεσα στο µέλλον (καθορίζει τι θα διαγραφεί από την cache). Αρχές λειτουργίας της cache: εδοµένα που τοποθετούνται στην cache διατηρούνται για µεγάλο χρονικό διάστηµα (λόγω χρονικής τοπικότητας). Στην cache µεταφέρονται ολόκληρες ενότητες (block) δεδοµένων και όχι απλές λέξεις (λόγω χωρικής τοπικότητας). Οι αποθηκευµένες ενότητες στην cache ονοµάζονται γραµµές κρυφής µνήµης (cache lines) υποδιαιρέσεις της κύριας µνήµης. Π.χ. cache µε γραµµή 64byte: µια αναφορά στη διεύθυνση µνήµης 260 θα επιφέρει µεταφορά των διευθύνσεων από Οργάνωση Υπολογιστικών Συστηµάτων ΙΙ 4 Θέµατα οµής και Οργάνωσης Cache Χωρητικότητα της κρυφής µνήµης, καθώς το κόστος είναι υψηλό. Μέγεθος της γραµµής κρυφής µνήµης, καθώς η καθυστέρηση µεταφοράς ενός block από την κύρια µνήµη είναισηµαντική. Οργάνωση της κρυφής µνήµης για τη διαχείριση της πληροφορίας. Τρόπος αποθήκευσης των δεδοµένων στην κρυφή µνήµη: Ενοποιηµένος (unified), εντολές & τελούµενα στο ίδιο τµήµα ιαµερισµένος (split), ξεχωριστά τµήµατα για εντολές & τελούµενα Αριθµός κρυφών µνηµών, καθώς χρησιµοποιούνται ευρύτατα σήµερα πολλαπλά επίπεδα (levels) κρυφής µνήµης (L, L2, L,...), εντός και εκτός του τσιπ του επεξεργαστή. Data cache Instruction cache Motherboard ιαµερισµένη L cache Οργάνωση Υπολογιστικών Συστηµάτων ΙΙ 42 2

22 Κρυφή Μνήµη Άµεσης Χαρτογράφησης byte = 64ΚB Έγκυρο Ετικέτα εδοµένα ιευθύνσεις που χρησιµοποιούν την καταχώριση Καταχωρίσεις (2048=2 ) 2 bt byte Γραµµή κρυφής µνήµης (cache line) Εικονική δ/νση των 2-bit Ετικέτα Direct Mapped Cache Προσδιορίζει την γραµµή της κύριας µνήµης από την οποία προέρχονται τα δεδοµένα είχνει ποια καταχώριση της κρυφής µνήµης περιέχει τα δεδοµένα είχνει τη λέξη της γραµµής είχνει το byte της λέξης 4 Κρυφή Μνήµη Άµεσης Χαρτογράφησης Τέλος Line M, 2047 Line M, 2046 Line M, 2 Line M, Line M, 0 2 bytes Line 2, 2047 Line 2, 2046 Line 2, 2 Line 2, Line 2, 0 Line, 2047 Line, 2046 Μνήµη (4GB) M=2 6 Λέξη (Word) Γραµµή κρυφής µνήµης 64ΚΒ Ετικέτα (Tag) 0 0 Αρχή Line, 2 Line, Line, 0 Line, 2047 Line, 2046 Line,2 Line, Line,0 Line 2, 2047 Line 2, 2046 Line 2,2 Line 2, Line 2,0 Εικονική ιαµέριση Μνήµης ιεύθυνση M 8 Λέξεις = 2 bytes 6bit Line M, 2047 Line M, 2046 Line M,2 Line M, Line M,0 2 bit Byte Tag Line Word bit bit 2bit Κρυφή Μνήµη 64ΚΒ V Tag Data 4 Line 4, Line 22, Line 70, Line 45, 2 Line 4275, Line 2, 0 Μη έγκυρες γραµµές κρυφής µνήµης Αδιάφορες τιµές 44 22

23 Επιτυχία/Αποτυχία Κρυφής Μνήµης Όταν η CPU δίνει µια δ/νση µνήµης, το υλικό εξάγει τα -bit του πεδίου LINE και τα χρησιµοποιεί ως δείκτη θέσης στην cache για να βρει µια καταχώρηση. Αν η καταχώρηση είναι έγκυρη και το πεδίο ετικέτας συµφωνεί µε το καταχωρηµένο στην cache, τότε η cache περιέχει την ζητούµενη λέξη και έχουµε επιτυχία κρυφής µνήµης ή (cacheh hit). Ηλέξηχρησιµοποιείται χωρίς πρόσβαση στην κύρια µνήµη. Αν η καταχώρηση είναι άκυρη ή οι ετικέτες δεν ταιριάζουν τότε η λέξη δεν υπάρχει στην cache και έχουµε αποτυχία κρυφής µνήµης (cache miss). Ηγραµµή κρυφήςµνήµης των 2-byte προσκοµίζεται από την κύρια µνήµη και αποθηκεύεται στην συγκεκριµένη καταχώρηση της cache αντικαθιστώντας ότι υπήρχε σε αυτή. Αν η υπάρχουσα καταχώρηση έχει νωρίτερα τροποποιηθεί πρέπει να γραφεί στην κύρια µνήµη πρινδιαγραφεί. Το µη ταίριασµα ετικετών ονοµάζεται σύγκρουση κρυφής µνήµης (cache collision) Για αύξηση της ταχύτητας, η ζητούµενη λέξη στην καταχώρηση της cache αποστέλλεται στη CPU πριν ακόµη γίνει η σύγκριση της ετικέτας για τον προσδιορισµό της επιτυχίας ή της αποτυχίας κρυφής µνήµης. 45 Συνολοσυνειρµική Κρυφή Μνήµη n = 4 Καταχωρίσεις 2 byte 2 byte 2 byte 2 byte Σύνολο Καταχωρίσεων Α Σύνολο Καταχωρίσεων Β Σύνολο Καταχωρίσεων C Σύνολο Καταχωρίσεων D Μια κρυφή µνήµη που περιέχει (n) γραµµές κρυφής µνήµης στην κάθε καταχώρηση της κρυφής µνήµης ονοµάζεται συνολοσυνειρµική κρυφή µνήµη (n) δρόµων (n-way set-associative cache). Όταν προσκοµίζεται µια νέα καταχώριση πρέπει να αποφασιστεί ποιά από τις υπάρχουσες καταχωρίσεις θα διαγραφεί. Πρακτική επιλογή η λιγότερο πρόσφατα χρησιµοποιούµενη (least recently used LRU) καταχώρηση. Απαιτούνται πρόσθετα bits για το ιστορικό χρήσης κάθε γραµµής κρυφής µνήµης. 46 2

24 Τέλος Συνολοσυνειρµική Κρυφή Μνήµη Line Μ, 2047 Line Μ, 2046 Line Μ, 2 Line Μ, Line Μ, 0 Μνήµη (4GB) M=2 6 ιεύθυνση 2 bit 0 Αρχή 2 bytes Line 2, 2047 Line 2, 2046 Line 2, 2 Line 2, Line 2, 0 Line, 2047 Line, 2046 Line, 2 Line, Line, 0 Γραµµή κρυφής µνήµης 64ΚΒ Tag Line Word 6bit bit bit 2bit Κρυφή Μνήµη 256ΚΒ V Tag Data V Tag Data V Tag Data V Tag Data 55 Line 55, Line 8, Line 4, 2047 Line, Line, Line 9, Line 76, Line 62, Line 40, Line 002, 2 Line 7, Line 407, Line 46, Line 46, 2 Line 4, Line 26, Line 705, Line 76, 2 Line 6275, Line, Συνολοσυνειρµική κρυφή µνήµη 4 δρόµων Line 529, Line 62, 2 Line 475, Line 967, 0 47 Θέµατα Λειτουργίας Κρυφής Μνήµης Όταν γίνεται πράξη εγγραφής λέξης στην cache πρέπει να ενηµερωθεί και το αντίγραφο της λέξης στην κύρια µνήµη πριν διαγραφεί η σχετική γραµµή κρυφής µνήµης: άµεση ενηµέρωση της καταχώρισης στην κύρια µνήµη (διεγγραφή write through). h) o απλούστερη υλοποίηση, o αξιόπιστη λειτουργία, o µεγάλη κυκλοφορία δεδοµένων στους διαύλους (καθυστερήσεις) εναλλακτική πρακτική η αναβολή εγγραφής ή υστερεγγραφή (write-back) o ανάγκη για επιπλέον bit προσδιορισµού του αν η γραµµή κρυφής µνήµης είναι τροποποιηµένη χωρίς ενηµέρωση της κύριας µνήµης. Όταν γίνεται πράξη εγγραφής λέξης σε θέση που δεν υπάρχει την παρούσα στιγµή στηνcache, τότε δύο εναλλακτικές: έγγραφή των δεδοµένων στην κύρια µνήµη (άρα διεγγραφή), µεταφορά της σχετικής γραµµής κρυφής µνήµης από την κύρια µνήµη στην cache και εγγραφή της λέξης (τοποθέτηση κατά την εγγραφή write allocation). Η συνήθης πρακτική είναι η εγγραφή της λέξης να γίνεται αρχικά µόνο στην cache (συνεπώς έχουµε υστερεγγραφή)

25 Προσδιορισµός Μεγεθών Έστω δίαυλος εκτός CPU µε εύρος ζώνης (bandwidth δηλ. διακίνηση λέξεων στη µονάδα του χρόνου) 2GB/sec=2 0 Β/sec. Να υπολογιστεί το ποσοστό του εύρους ζώνης που απαιτεί η CPU απότοδίαυλοκατάτηνεπικοινωνίατηςµε την κύρια µνήµη όταν: Ορυθµός αιτήσεων ανάγνωσης/εγγραφής της CPU είναι 2 22 /sec Το 75% των αιτήσεων της CPU είναι αναγνώσεις (και συνεπώς το υπόλοιπο 25% εγγραφές) Το ποσοστό επιτυχίας (hit ratio) της cache είναι 90% Το µέγεθος της γραµµής κρυφής µνήµης είναι 64Βytes Η cache χρησιµοποιεί πρωτόκολλο υστεροεγγραφών (write back) µε τοποθέτηση κατά την εγγραφή (write allocate) Πως θα αλλάξει το ποσοστό όταν το πρωτόκολλο είναι διεγγραφή (write through) µε τοποθέτηση κατά την εγγραφή (write allocate); 49 Υπολογισµός /2 Επιτυχής ανάγνωση στην cache: o ποσοστό = (67.5%) o διακίνηση 0bytes Αποτυχηµένη ανάγνωση στην cache : o ποσοστό = (7.5%) o διακίνηση 64 bytes Επιτυχής εγγραφή στην cache : o ποσοστό = (22.5%) o διακίνηση 0bytes Αποτυχηµένηεγγραφήστηνcache : o ποσοστό = (2.5%) o διακίνηση 64 bytes Ο πραγµατικός ρυθµός διακίνησης δεδοµένων είναι: o στο 0% (7.5% + 2.5%) των αιτήσεων έχουµε διακίνηση bytes/αίτηση, συνεπώς: 2 22 αιτήσεις/sec bytes/αίτηση = bytes/ sec Το χρησιµοποιούµενο εύρος ζώνης είναι: 0. 2 = ή 5%

26 Υπολογισµός 2/2 Επιτυχής ανάγνωση στην cache: o ποσοστό = (67.5%) o διακίνηση 0bytes Αποτυχηµένη ανάγνωση στην cache : o ποσοστό = (7.5%) o διακίνηση 64 bytes Επιτυχής εγγραφή στην cache : o ποσοστό = (22.5%) o διακίνηση 64 bytes (εγγραφή στην cache µεταφορά στη µνήµη) Αποτυχηµένηεγγραφήστηνcache : o ποσοστό = (2.5%) o διακίνηση 28 bytes (µεταφορά από τη µνήµη εγγραφή στην cache µεταφορά στη µνήµη) διεγγραφή Ο πραγµατικός ρυθµός διακίνησης δεδοµένων είναι: o στο 2.5% (7.5% + 2.5% %) των αιτήσεων έχουµε διακίνηση bytes/αίτηση, συνεπώς: 2 22 αιτήσεις/sec bytes/αίτηση = bytes/sec Το χρησιµοποιούµενο εύρος ζώνης είναι: = ή 2. 5% ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΔΙΑΚΛΑΔΩΣΕΩΝ 52 26

27 CLK οµές ιοχέτευσης IF ID OF EX WB Καταχωρητής Καταχωρητής Καταχωρητής D 0 Q 0 Μονάδα D Q Μονάδα D 2 Q 2 Μονάδα D Q Μονάδα D 4 Q 4 D 5 Q αποκωδικοποίησης Μονάδα 5 προσκόµισης προσκόµισης εκτέλεσης εγγραφής εντολής τελεστέων εντολής αποτελέσµατος εντολής Καταχωρητής Καταχωρητής Καταχωρητής Για µονάδα µε k στάδια όπου κάθε στάδιο έχει χρόνο απόκρισης τ και εκτελούνται σε αυτή n εντολές, έχουµε: Επιτάχυνση : Χρόνος εκτέλεσης µεδιοχέτευση: kτ+(n-)τ = (k+n-)τ nk Χρόνος εκτέλεσης χωρίς διοχέτευση: nkτ k όταν n >> (k + n ) Τι συµβαίνει όµως στην περίπτωση διακλαδώσεων; Εντολές η 2η η 4η ος 2ος ος 4ος 5ος 6ος 7ος 8ος IF ID OF EX WB IF ID OF EX WB IF ID OF EX WB IF ID OF EX WB Κύκλοι Ρολογιού 5η IF ID OF EX 5 Pipelining & Εντολές ιακλάδωσης Η επιτάχυνση που προσφέρει µια δοµή διοχέτευσης ισχύει όταν οι εντολές εκτελούνται σειριακά, η µία µετά την άλλη, που είναι και η συνήθης περίπτωση. Όµως υπό την παρουσία εντολών διακλάδωσης (άλµατος) µπορούν να δηµιουργηθούν άλµατα και η σειριακή εκτέλεση των εντολών καταστρατηγείται! Άλµατα χωρίς συνθήκη (π.χ. GOTO):όπου η επόµενη εντολή δεν είναι αυτή που έχει προσκοµιστεί στην pipeline. Άλµατα υπό συνθήκη (π.χ. IFEQ, IF_ICMPEQ): όπου η επόµενη εντολή ίσως να είναι αυτή που έχει προσκοµιστεί στην pipeline. if (i==0) k=; ILOAD IFEQ i label_then else BIPUSH 2 20% εντολές διακλάδωσης k=2; GOTO label_store label_then: BIPUSH label_store: ISTOR E k Στην περίπτωση που θα ενεργοποιηθεί µια διακλάδωση, οι εντολές που έχουν ήδη προσκοµιστεί στην pipeline δεν είναι οι σωστές και θα πρέπει να απορριφθούν (flush) και να προσκοµιστούν νέες εντολές από τη θέση του κώδικα στην οποία έγινε η διακλάδωση απώλεια κύκλων ρολογιού

28 Άλµατα χωρίς Συνθήκη Στην περίπτωση των διακλαδώσεων χωρίς συνθήκη το πρόβληµα είναι σχετικά µικρό καθώς η εντολή αποκωδικοποιείται στο δεύτερο στάδιο. Μέγιστη απώλεια ενός κύκλου. Αυτός ο κύκλος µπορεί να κερδηθεί µε βοήθεια από το µεταφραστή, όπου µε κατάλληλη αναδιάταξη των εντολών, η επόµενη εντολή που έχει ήδη προσκοµιστεί, δεν θα απορριφθεί και θα εκτελεστεί κανονικά! Αρχικός κώδικας ILOAD i ILOAD i Νέος κώδικας ILOAD j Παρέµβαση µεταφραστή ILOAD j ADD GOTO label GOTO label ADD label: l BIPUSH SWAP label: l BIPUSH SWAP Μεταφορά της εντολής πριν τη διακλάδωση, στη θέση µετά τη διακλάδωση (θυρίδα διακλάδωσης delay slot). Η εντολή θα προσκοµιστεί και θα εκτελεστεί σωστά και ακολούθως θα εκτελεστεί η πρώτη εντολή στη θέση της διακλάδωσης (label). Αν αυτή η αλλαγή δεν είναι εφικτή, εισάγεται µια εντολή NOP (no operation) µετά την εντολή διακλάδωσης. 55 Άλµατα υπό Συνθήκη Στην περίπτωση των διακλαδώσεων υπό συνθήκη το πρόβληµα είναι µεγάλο καθώς η απόφαση θα παρθεί σε µεθεπόµενο στάδιο της pipeline. Π.χ. για την εντολή IF_ICMPEQ η διακλάδωση θα καθοριστεί στο στάδιο της εκτέλεσης, που στο προηγούµενο µ παράδειγµα της µηχανής 5 σταδίων είναι το 4 ο στάδιο. Συνεπώς, µέχρι και εντολές µπορεί να έχουν αρχίσει να εκτελούνται ενώ δεν θα έπρεπε. Υπάρχουν µηχανές όπου η συνθήκη διακλάδωσης λαµβάνει υπόψιν της το αποτέλεσµα προηγούµενης εντολής. Για να αποφύγουµε την λανθασµένη εκτέλεση του προγράµµατος εξ αιτίας της εκτέλεσης εντολών που δεν προβλέπονται στην τρέχουσα ροή, απαιτείται να βρεθούν λύσεις διαχείρισης των διακλαδώσεων υπό συνθήκη. Σά Στάση (stall) εκτέλεσης εντολών Καθυστερηµένη διακλάδωση (delayed branching) Πρόγνωση διακλάδωσης (branch prediction) Χρήση ειδικών εντολών 56 28

29 Στάση Εκτέλεσης Μια πρώτη απλή λύση είναι η αναστολή προσκόµισης εντολών (στάση stall) από την µονάδα προσκόµισης (instruction fetch unit - IFU) µόλις εντοπιστεί (αποκωδικοποιηθεί) µια εντολή άλµατος υπό συνθήκη. Πρόβληµα, η σηµαντική µείωση των επιδόσεων: Αν σε µηχανή k σταδίων, το στάδιο της εκτέλεσης είναι το k-, τότε σε περίπτωση υπό συνθήκη διακλάδωσης θα χαθούν k-2 κύκλοι. Αν Ρ b είναι η πιθανότητα µία εντολή να είναι εντολή υπό συνθήκη διακλάδωσης, τότε στο συνολικό αριθµό κύκλων για την εκτέλεση n εντολών στην pipeline (n+k-), θα προστεθούν (np b )(k-2) κύκλοι. Συνεπώς, ηεπιτάχυνσησεσχέσηµε τηµη χρήση διοχέτευσης θα είναι: nk k η οποία τείνει στο n + k + np (k 2) + P (k 2) b b όταν n >> Για k=5 και Ρ b =0.6, προκύπτει ότι η επιτάχυνση θα είναι ~,8 αντί για 5. ηλ. µε ένα ποσοστό 6% των εντολών να είναι εντολές υπό συνθήκη διακλάδωσης, έχουµε µείωση των επιδόσεων κατά 2,5%! Συνεπώς, η στάση δεν είναι η ιδανική επιλογή. 57 Καθυστερηµένα Άλµατα Η CPU δεν σταµατά την εκτέλεση των εντολών όταν εντοπιστεί µια εντολή υπό συνθήκη διακλάδωσης. Όπως και στην περίπτωση των διακλαδώσεων χωρίς συνθήκη, απαιτείται βοήθεια από το µεταφραστή για την αναδιάταξη των εντολών. Έτσι στην περίπτωση µηχανής όπου το στάδιο εκτέλεσης είναι το 5 ο στάδιο, ο µεταφραστής µεταφέρει µέχρι και 4 εντολές µετά την εντολή διακλάδωσης, οι οποίες ήταν πριν τη συγκεκριµένη εντολή, εφ όσων αυτό είναι εφικτό. Σε άλλη περίπτωση µεταφέρει όσες εντολές είναι εφικτό ( ) και συµπληρώνει µε NOP, αλλιώς εισάγει µόνο εντολές NOP. Αρχικός κώδικας ILOAD i Παρέµβαση µεταφραστή ILOAD k Νέος κώδικας ILOAD j IFEQ label ADD ILOAD i label: ILOAD IFEQ POP ISTORE k SUB ISTORE k k label label: ILOAD j ADD NOP POP ISTORE k SUB ISTORE k 58 29

30 Πρόγνωση Η CPU προβλέπει την ικανοποίηση ή όχι της συνθήκης διακλάδωσης και είτε συνεχίζει µε την εκτέλεση των επόµενων εντολών είτε συνεχίζει µε την εκτέλεση των εντολών από τη θέση που καθορίζεται στην εντολή διακλάδωσης. Αν η πρόγνωση είναι λανθασµένη, η pipeline αδειάζει και προσκοµίζονται οι σωστές εντολές. ιαµόρφωση των επιδόσεων: Έστω πάλι µηχανή k σταδίων, όπου το στάδιο της εκτέλεσης είναι το k-. Αν Ρ b είναι η πιθανότητα εντολής υπό συνθήκη διακλάδωσης και Ρ p η πιθανότητα λανθασµένης πρόβλεψης, τότε το πρόσθετο κόστος των (nρ b )(k-2) κύκλων θα υπάρξει µόνο σε ποσοστό Ρ p. Οσυνολικόςαριθµός τωνκύκλωνγιατηνεκτέλεσηn εντολών στην pipeline θα είναι: (n+k-)+nρ b Ρ p (k-2) κύκλοι. Συνεπώς, ηεπιτάχυνσησεσχέσηµε τηνµη χρήση διοχέτευσης θα είναι: nk k τείνει στο όταν n >> n + k + np P (k 2) + P P (k 2) b p p b p Για k=5, Ρ b =0.6 και Ρ p =0.5, προκύπτει ότι η επιτάχυνση θα είναι ~4 αντί για 5. ηλ. η µείωση των επιδόσεων περιορίζεται σε ~20%, παρόλο που µε Ρ p =0.5 η πρόγνωση είναι ισοδύναµη µε κορώνα/γράµµατα!! 59 Τεχνικές Πρόγνωσης Οι τεχνικές πρόγνωσης διακρίνονται σε δύο γενικές κατηγορίες: Στατικές: προκαθορισµένες ανεξάρτητες του εκτελούµενου προγράµµατος. υναµικές: επανακαθορίζονται κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης. Στατική πρόγνωση: Ποτέ δεν ικανοποιείται η συνθήκη διακλάδωσης (never-taken). Η απλούστερη επιλογή καθώς δεν τροποποιείται η pipeline. Πάντα ικανοποιείται η συνθήκη διακλάδωσης (always-taken). Απαιτείται έξυπνη IFU η οποία πάντα φέρνει εντολές από τον προορισµό της διακλάδωσης. Η συνθήκη διακλάδωσης προς τα πίσω ικανοποιείται πάντα ενώ η συνθήκη διακλάδωσης προς τα εµπρός δεν ικανοποιείται ποτέ (backward- always-taken and forward-never-taken). Τα άλµατα προς τα πίσω (προς εντολές σε προηγούµενες διευθύνσεις µνήµης) έχουν µεγάλη πιθανότητα καθώς οι διακλαδώσεις συχνά είναι στο τέλος ενός βρόχου. Η συνθήκη για τα άλµατα προς τα εµπρός είναι πιο αµφίβολη αν και συχνά επαληθεύεται καθώς αφορά έλεγχο συνθηκών σφάλµατος. 60 0

31 Αποτυχία Πρόγνωσης Αν η πρόγνωση είναι επιτυχής, τότε απλά η εκτέλεση συνεχίζεται κανονικά από τη διεύθυνση προορισµού. Όταν η πρόγνωση είναι λανθασµένη, η δυσκολία έγκειται στο να αναιρεθούν οι εντολές που ήδη εκτελέστηκαν ενώ δεν έπρεπε. Λύση: Οι εντολές που προσκοµίζονται µετάά από µια εντολή διακλάδωσης υπό συνθήκη εκτελούνται κανονικά µέχρι να επιχειρήσουν να µεταβάλουν την κατάσταση της µηχανής (να µεταβάλλουν την τιµή ενός καταχωρητή). Ο καταχωρητής δεν µεταβάλλεται αλλά χρησιµοποιείται ένας καταχωρητής ειδικού σκοπού για να την προσωρινή αποθήκευση της κατάστασης µέχρι να διευκρινιστεί η επιτυχία της πρόγνωσης. Αν η πρόγνωση είναι σωστή, τότε το αποτέλεσµα αντιγράφεται από τον καταχωρητή ειδικού σκοπού στον κανονικό καταχωρητή. Ητιµή του καταχωρητή που πρέπει να αλλάξει µεταφέρεται σε έναν καταχωρητή ειδικού σκοπού ώστε να µπορεί η µηχανή να επανέλθει στην πρότερη κατάσταση. Ακολούθως η τιµή του καταχωρητή µεταβάλλεται. Και οι δύο λύσεις είναι πολύπλοκες στην υλοποίηση και δεν καλύπτουν διαδοχικές υπό συνθήκη διακλαδώσεις πριν γίνει γνωστό αν η πρόβλεψη της πρώτης διακλάδωσης ήταν σωστή ή όχι. 6 υναµική Πρόγνωση /2 Με στόχο την ακρίβεια των προγνώσεων, η CPU διατηρεί ένα πίνακα ιστορικού όπου καταγράφει τις υπό συνθήκη διακλαδώσεις καθώς εµφανίζονται. Η καταχώρηση περιέχει τη διεύθυνση της εντολής διακλάδωσης µαζί µε ένα ή περισσότερα bit που προσδιορίζουν αν η διακλάδωση πραγµατοποιήθηκε την προηγούµενη φορά που εκτελέστηκε η εντολή. Ως πρόγνωση θεωρούµε ότι η διακλάδωση θα ακολουθήσει τη ίδια πορεία µε την προηγούµενη φορά. Αν η πρόγνωση βγει λανθασµένη αλλάζει η τιµή του bit στον πίνακα. Συχνά ο πίνακας ιστορικού κρατάει και τη διεύθυνση προορισµού του άλµατος. Παρόµοια οργάνωση µε την κρυφή µνήµη! 62

32 υναµική Πρόγνωση 2/2 Αν µια διακλάδωση βρεθεί στον πίνακα ιστορικού τότε το bit πρόγνωσης χρησιµοποιείται για την πρόγνωση της διακλάδωσης. Αν η διακλάδωση δεν βρεθεί στον πίνακα µπορεί να χρησιµοποιηθεί προσωρινά άλλος κανόνας (π.χ. κανόνας στατικής πρόγνωσης) και η διακλάδωση προστίθεται στον πίνακα. Υπάρχει ένα συστηµατικό πρόβληµα: Στην έξοδο από έναν βρόχο λογικά η πρόβλεψη είναι λανθασµένη και το bit θα αλλάξει. Την επόµενη φορά που θα εκτελεστεί ο βρόχος, ηπρόγνωσηστοτέλος της πρώτης επανάληψης θα είναι λάθος. Η διαδοχική είσοδος/έξοδος στο βρόχο δηµιουργεί πρόβληµα. Λύση: η παραχώρηση δεύτερης ευκαιρίας. Η πρόγνωση αλλάζει µόνο µετά από δύο διαδοχικές αποτυχίες. Χρήση 2bitπρόγνωσης, ένα για το τι έγινε και ένα για το τι πρέπει να γίνει. 6 Πρόγνωση µε Χρήση FSM Εναλλακτική χρήση µηχανής πεπερασµένων καταστάσεων (FSM) για τον καθορισµό τωνbit πρόγνωσης. Αλλαγή πρόγνωσης συµβαίνει µόνο αν υπάρξουν δύο λανθασµένες προγνώσεις στη σειρά. Όχι ιακλάδωση ιακλάδωση Πρόγνωση µη διακλάδωσης Όχι 2 η πρόγνωση µη διακλάδωσης 2 η πρόγνωση διακλάδωσης Όχι Πρόγνωση διακλάδωσης ιακλάδωση ιακλάδωση Όχι ιακλάδωση ιακλάδωση 64 2

33 Ειδικές Εντολές Χρήση ειδικών εντολών και βοήθεια από το µεταφραστή (π.χ. UltraARC-II). Οι εντολές έχουν ένα πρόσθετο bit πρόγνωσης. Ο µεταφραστής εκτιµά κάθε εντολή διακλάδωσης ανάλογα µε το βρόχο στον οποίο συµµετέχει και καθορίζει την τιµή τουbit (/0) ανάλογα µε το αν η πρόβλεψη άλµατος είναι θετική ή όχι. Εναλλακτικά, χρήση προσοµοιωτή εκτέλεσης του προγράµµατος για τη συλλογή πληροφορίας που θα βοηθήσει τον µεταφραστή στον καθορισµό του bit πρόγνωσης. 65 Εξαρτήσεις σε οµές ιοχέτευσης Υπάρχουν διάφορα είδη εξαρτήσεων (hazards) σε µια pipeline: οµικές: αφορούν συγκρούσεις µεταξύ σταδίων για την χρήση του υλικού επανάληψη του υλικού για κάθε στάδιο κόστος Ελέγχου: αφορούν τα άλµατα µ (διακλαδώσεις) στη ροή εκτέλεσης χρήση τεχνικών πρόγνωσης εδοµένων: αφορούν εξαρτήσεις µεταξύ των τελεστέων (δεδοµένων) που διαχειρίζονται οι εντολές στην pipeline, π.χ. αλλαγή αποτελεσµάτων τα οποία δεν έχουν ακόµη χρησιµοποιηθεί. χρήση ειδικού σκοπού, κρυφών-µυστικών, καταχωρητών για την προσωρινή αποθήκευση αποτελεσµάτων εκτέλεση εκτός σειράς: εκτέλεση µε αναδιάταξη των εντολών καθώς πολλές φορές η αναδιάταξη αποτρέπει τις εξαρτήσεις. Επιπρόσθετα, καθώς οι εντολές δεν έχουν την ίδια διάρκεια, µπορεί να επιτραπούν για λόγους ταχύτητας οι ακόλουθες ενέργειες: o Απόσυρση εντολών εκτός σειράς, µε την έννοια της ολοκλήρωσης και αποχώρησης (out-of-order-retire) o Υποβολή εντολών εκτός σειράς (out-of-order-issue) 66

34 Εξαρτήσεις εδοµένων Εξαρτήσεις RAW (Read After Write ανάγνωση µετά από εγγραφή): όπου µια εντολή χρειάζεται να χρησιµοποιήσει ένα αποτέλεσµα που µια προηγούµενη εντολή δεν έχει ακόµη υπολογίσει. Εξαρτήσεις WAR (Write After Read εγγραφή µετάά από ανάγνωση): ) όπου µια εντολή επιχειρεί να γράψει σε ένα καταχωρητή που η ανάγνωσή του από µια προηγούµενη εντολή δεν έχει ακόµη τελειώσει. Εξαρτήσεις WAW (Write After Write εγγραφή µετά από εγγραφή): όπου µια εντολή επιχειρεί να γράψει σε ένα καταχωρητή που η εγγραφή του από µια προηγούµενη εντολή δεν έχει ακόµη τελειώσει. Οι εξαρτήσεις WAR και WAW µπορεί συχνά να εξαλειφθούν µε την τεχνική της µετονοµασίας καταχωρητών (register renaming). Σύµφωνα µε αυτή την τεχνική, η µονάδα αποκωδικοποίησης εντολών αλλάζει σε κάποιες εντολές τον χρησιµοποιούµενο καταχωρητή µε ένα κρυφό (στον προγραµµατιστή) καταχωρητή ώστε να αποφευχθούν οι ανωτέρω εξαρτήσεις όπου αυτό είναι εφικτό. 67 Εικαζόµενη Εκτέλεση Εικαζόµενη εκτέλεση (speculative execution) είναι η εκτέλεση κώδικα πριν καταστεί γνωστό αν θα χρειαστεί. Απαιτείται βοήθεια από τον µεταγλωττιστή και το υλικό. Πρόβληµα : πως ακυρώνονται τα αποτελέσµατα της εκτέλεσης αν αποδειχθεί τελικά ότι ο κώδικας δεν έπρεπε να εκτελεστεί; Χρήση καταχωρητών ειδικού σκοπού (κρυφοί καταχωρητές). Πρόβληµα 2: παρουσία παγίδων (traps) στον κώδικα. if (x>0) z=y/x (x, y, z µεταβλητές κινητής υποδιαστολής) Ηπροσκόµιση των µεταβλητών και η εκτέλεση της διαίρεσης πριν τον έλεγχο της ανισότητας (εικαζόµενη εκτέλεση µε ανύψωση κώδικα - hoisting), µε στόχο την επιτάχυνση της διαδικασίας, θα προκαλέσει παγίδα αν x = 0 και συνεπώς τερµατισµό του προγράµµατος!! Λύση: η χρήση ειδικών εκδόσεων των επικίνδυνων εντολών και ενός πρόσθετου bit δηλητηρίου (poison bit) στους καταχωρητές. Ηεντολήδεν προκαλεί παγίδα αλλά θέτει το bit δηλητηρίου στο στον καταχωρητή του αποτελέσµατος. Αν άλλη εντολή επιχειρήσει να διαβάσει τον καταχωρητή τότε προκαλείται παγίδα. Το bit καθαρίζεται µετά την ολοκλήρωση του ελέγχου της ανισότητας. 68 4

7. Ροή ελέγχου 8. Μηχανισμοί εισόδου/εξόδου

7. Ροή ελέγχου 8. Μηχανισμοί εισόδου/εξόδου ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ MHXANIKOI Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΙΠΕ Ο ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ ΣΥΝΟΛΟΥ ΕΝΤΟΛΩΝ Γ Τσιατούχας 5 ο Κεφάλαιο 1 Επίπεδο ISA 2 Μοντέλα μνήμης ιάρθρωση 3 Τύποι δεδομένων 4 Μορφές/τύποι εντολών

Διαβάστε περισσότερα

1. Οργάνωση της CPU 2. Εκτέλεση εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο επίπεδο των επεξεργαστών

1. Οργάνωση της CPU 2. Εκτέλεση εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο επίπεδο των επεξεργαστών ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι Γ. Τσιατούχας 2 ο Κεφάλαιο ιάρθρωση 1. Οργάνωση της 2. εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ. Εισαγωγή

Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ. Εισαγωγή Εισαγωγή Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ Σκοπός του εργαστηρίου είναι να γνωρίσουµε την εσωτερική δοµή και αρχιτεκτονική της κεντρικής µονάδας επεξεργασίας, να κατανοήσουµε τον τρόπο µε τον οποίο λειτουργεί

Διαβάστε περισσότερα

; Γιατί είναι ταχύτερη η λήψη και αποκωδικοποίηση των εντολών σταθερού μήκους;

; Γιατί είναι ταχύτερη η λήψη και αποκωδικοποίηση των εντολών σταθερού μήκους; Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2015-16 Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (ΙΙ) (Δομή Εντολών και Παραδείγματα) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Αρχιτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 9ο μάθημα: Αρχιτεκτονική συστήματος μνήμης: Κρυφές μνήμες εισαγωγή

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 9ο μάθημα: Αρχιτεκτονική συστήματος μνήμης: Κρυφές μνήμες εισαγωγή ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 9ο μάθημα: Αρχιτεκτονική συστήματος μνήμης: Κρυφές μνήμες εισαγωγή Αρης Ευθυμίου Σύστημα μνήμης Η μνήμη είναι σημαντικό κομμάτι ενός υπολογιστή Επηρεάζει κόστος, ταχύτητα, κατανάλωση

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 7ο μάθημα: Κρυφές μνήμες (cache) - εισαγωγή Αρης Ευθυμίου Πηγές διαφανειών: συνοδευτικές διαφάνειες αγγλικης εκδοσης του βιβλιου Σύστημα μνήμης! Η μνήμη είναι σημαντικό

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 6ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση με διοχέτευση

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 6ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση με διοχέτευση ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 6ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση με διοχέτευση Αρης Ευθυμίου Απόδοση απλής υλοποίησης Υλοποίηση ενός κύκλου είναι πολύ αργή κάθε κύκλος είναι τόσο μεγάλος όσο χρειάζεται

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Mic-1 και IJVM Βασικές Πηγές: Αρχιτεκτονική Υπολογιστών: μια Δομημένη Προσέγγιση, Α. Tanenbaum, Vrije Universiteit, Amsterdam. Computer Organization, W. Robinson, CS-231, Vanderbildt

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 7 Ιεραρχία Μνήμης (Memory Hierarchy)

Κεφάλαιο 7 Ιεραρχία Μνήμης (Memory Hierarchy) Κεφάλαιο 7 Ιεραρχία Μνήμης (Memory Hierarchy) 1 Συστήματα Μνήμης Η οργάνωση του συστήματος μνήμης επηρεάζει τη λειτουργία και απόδοση ενός μικροεπεξεργαστή: Διαχείριση μνήμης και περιφερειακών (Ι/Ο) απότολειτουργικόσύστημα

Διαβάστε περισσότερα

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ. «Φέτα» ημιαγωγών (wafer) από τη διαδικασία παραγωγής ΚΜΕ

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ. «Φέτα» ημιαγωγών (wafer) από τη διαδικασία παραγωγής ΚΜΕ Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Central Processing Unit -CPU) ή απλούστερα επεξεργαστής αποτελεί το μέρος του υλικού που εκτελεί τις εντολές ενός προγράμματος υπολογιστή

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ

Εργαστήριο ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ Εισαγωγή Εργαστήριο ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ Σκοπός του εργαστηρίου είναι να κατανοήσουµε τους τρόπους προσπέλασης της µνήµης (µέθοδοι διευθυνσιοδότησης) σε ένα υπολογιστικό σύστηµα. Η Μνήµη 1 Ψηφιακή Λογική 4

Διαβάστε περισσότερα

Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΜΑΤΙΚΗΣ Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ 2014-2015 Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών (Instruction Set Architecture-ISA) 1 Ένας υπολογιστής

Διαβάστε περισσότερα

5. Σχεδιάστε ένα κύκλωμα περιττής ισοτιμίας για το βασικό κώδικα ΑSCII (7 bits).

5. Σχεδιάστε ένα κύκλωμα περιττής ισοτιμίας για το βασικό κώδικα ΑSCII (7 bits). Αρχιτεκτονική Η/Υ Ασκήσεις Επανάληψης και Εξετάσεων 1. Με τη βοήθεια του διαγράμματος λειτουργίας CPU-Μνήμης (από την εισαγωγή) εξηγείστε το κύκλο Ανάκλησης Εκτέλεσης. Γράψτε τα βήματα σε μορφή ψευδοκώδικα.

Διαβάστε περισσότερα

3. Σελιδοποίηση μνήμης 4. Τμηματοποίηση χώρου διευθύνσεων

3. Σελιδοποίηση μνήμης 4. Τμηματοποίηση χώρου διευθύνσεων ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ MHXANIKOI Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΙΠΕ Ο ΜΗΧΑΝΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Γ. Τσιατούχας 6 ο Κεφάλαιο 1. Επίπεδο OSM 2. Εικονική μνήμη ιάρθρωση 3. Σελιδοποίηση μνήμης 4. Τμηματοποίηση

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 4 ο ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΜΝΗΜΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗ ΜΝΗΜΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ. ΜΑΘΗΜΑ 4 ο ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΜΝΗΜΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗ ΜΝΗΜΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ ΜΑΘΗΜΑ 4 ο ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΜΝΗΜΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΗ ΜΝΗΜΗ ΧΕΙΜΩΝΑΣ 2009 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ 1 Γενική οργάνωση του υπολογιστή Ο καταχωρητής δεδομένων της μνήμης (memory data register

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 2: Η κρυφή µνήµη και η λειτουργία της

Ενότητα 2: Η κρυφή µνήµη και η λειτουργία της Ενότητα 2: Η κρυφή µνήµη και η λειτουργία της Στην ενότητα αυτή θα αναφερθούµε εκτενέστερα στη λειτουργία και την οργάνωση της κρυφής µνήµης. Θα προσδιορίσουµε τις βασικές λειτουργίες που σχετίζονται µε

Διαβάστε περισσότερα

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Τμήματα ΚΜΕ (CPU) Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (Ι)

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Τμήματα ΚΜΕ (CPU) Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2015-16 Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) (η κεντρική μονάδα επεξεργασίας) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Ένα

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 14 Εισαγωγή στην Ιεραρχία Μνήμης

Διάλεξη 14 Εισαγωγή στην Ιεραρχία Μνήμης ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 14 Εισαγωγή στην Ιεραρχία Μνήμης Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων 1 H Μικρο-αρχιτεκτονική μας 4 1 0 PCSrc IF/ID Control ID/EX

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση Υπολογιστών (Ι)

Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2014-15 Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) (η κεντρική μονάδα επεξεργασίας) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Ένα

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ψ.Ε.Σ

Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ψ.Ε.Σ ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ψ.Ε.Σ Βιβλιογραφία Ενότητας Kehtarnavaz [2005]: Chapter 3 Kuo [2005]: Chapters 1 & 4-5 Lapsley [2002]: Chapter 4 Hayes [2000]: Κεφάλαιo 8

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (Ι) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Μικροϋπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 201 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (Ι) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Μικροϋπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (Ι) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Μικροϋπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισµός εδοµένων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισµός εδοµένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισµός εδοµένων 2.1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2.1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2.2 Γλώσσα Μηχανής 2.3 Εκτέλεση προγράµµατος 2.4 Αριθµητικές και λογικές εντολές 2.5 Επικοινωνία µε άλλες συσκευές

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή

Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή Αριθμός bit δίαυλου δεδομένων (Data Bus) Αριθμός bit δίαυλου διευθύνσεων (Address Bus) Μέγιστη συχνότητα λειτουργίας (Clock Frequency) Τύποι εντολών Αριθμητική

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μάθημα 8. 1 Στέργιος Παλαμάς

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μάθημα 8. 1 Στέργιος Παλαμάς ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας Τμήμα Λογιστικής Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές Μάθημα 8 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας και Μνήμη 1 Αρχιτεκτονική του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή Μονάδες Εισόδου Κεντρική

Διαβάστε περισσότερα

Μικροεπεξεργαστές - Μικροελεγκτές Ψηφιακά Συστήματα

Μικροεπεξεργαστές - Μικροελεγκτές Ψηφιακά Συστήματα Μικροεπεξεργαστές - Μικροελεγκτές Ψηφιακά Συστήματα 1. Ποια είναι η σχέση της έννοιας του μικροεπεξεργαστή με αυτή του μικροελεγκτή; Α. Ο μικροεπεξεργαστής εμπεριέχει τουλάχιστο έναν μικροελεγκτή. Β. Ο

Διαβάστε περισσότερα

(Ιούνιος 2001 ΤΕΕ Ηµερήσιο) Σε κάθε µία από τις παρακάτω περιπτώσεις, να

(Ιούνιος 2001 ΤΕΕ Ηµερήσιο) Σε κάθε µία από τις παρακάτω περιπτώσεις, να Κεεφάάλλααι ιοο:: 3Β ο Τίττλλοοςς Κεεφααλλααί ίοουυ: : Αρχιτεκτονική Ηλ/κου Τµήµατος των Υπολ. Συστηµάτων (Ιούνιος 2001 ΤΕΕ Ηµερήσιο) Σε κάθε µία από τις παρακάτω περιπτώσεις, να αναφέρετε τις τιµές των

Διαβάστε περισσότερα

i Στα σύγχρονα συστήματα η κύρια μνήμη δεν συνδέεται απευθείας με τον επεξεργαστή

i Στα σύγχρονα συστήματα η κύρια μνήμη δεν συνδέεται απευθείας με τον επεξεργαστή Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2015-16 Τεχνολογίες Κύριας (και η ανάγκη για χρήση ιεραρχιών μνήμης) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης i Στα σύγχρονα

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 1η. Θεωρήστε ένα σύστημα μνήμης με μία cache: 4 way set associative μεγέθους 256ΚΒ,

Άσκηση 1η. Θεωρήστε ένα σύστημα μνήμης με μία cache: 4 way set associative μεγέθους 256ΚΒ, Ασκήσεις Caches Άσκηση 1η Θεωρήστε ένα σύστημα μνήμης με μία cache: 4 way set associative μεγέθους 256ΚΒ, με cache line 8 λέξεων. Χαρακτηριστικά συστήματος μνήμης: μέγεθος της λέξης είναι 32 bits. 1 byte

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2012

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2012 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2012 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (Ι) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Μικροϋπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

Υπάρχουν δύο τύποι μνήμης, η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory RAM) και η μνήμη ανάγνωσης-μόνο (Read-Only Memory ROM).

Υπάρχουν δύο τύποι μνήμης, η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory RAM) και η μνήμη ανάγνωσης-μόνο (Read-Only Memory ROM). Μνήμες Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα των ψηφιακών συστημάτων σε σχέση με τα αναλογικά, είναι η ευκολία αποθήκευσης μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών, είτε προσωρινά είτε μόνιμα Οι πληροφορίες αποθηκεύονται

Διαβάστε περισσότερα

Κύρια μνήμη. Μοντέλο λειτουργίας μνήμης. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

Κύρια μνήμη. Μοντέλο λειτουργίας μνήμης. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 015-16 Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI) (κύρια και ) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Ένα τυπικό υπολογιστικό

Διαβάστε περισσότερα

O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control)

O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control) O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control) 4 κατηγορίες εντολών: Σχεδίαση datapath Αριθμητικές-λογικές εντολές (add, sub, slt κλπ) R Type Εντολές αναφοράς στη μνήμη (lw,

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Θεµατική Ενότητα ΠΛΗ 21: Ψηφιακά Συστήµατα Ακαδηµαϊκό Έτος 2009 2010 Γραπτή Εργασία #3 Παράδοση: 28 Μαρτίου 2010 Άσκηση 1 (15 µονάδες) Ένας επεξεργαστής υποστηρίζει τόσο

Διαβάστε περισσότερα

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Α Γενικού Λυκείου (Μάθημα Επιλογής)

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Α Γενικού Λυκείου (Μάθημα Επιλογής) ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Α Γενικού Λυκείου (Μάθημα Επιλογής) Σύγχρονα Υπολογιστικά Συστήματα τους υπερυπολογιστές (supercomputers) που χρησιμοποιούν ερευνητικά εργαστήρια τα μεγάλα συστήματα (mainframes)

Διαβάστε περισσότερα

Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή. 30 min κάθε «φάση»

Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή. 30 min κάθε «φάση» Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή 1. Πλυντήριο 2. Στεγνωτήριο 3. ίπλωµα 4. αποθήκευση Time Task order A B C D 6 PM 7 8 9 10 11 12 1 2 AM Σειριακή προσέγγιση για 4 φορτία =8h 30 min κάθε «φάση»

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009 Μάθημα : Μικροϋπολογιστές Τεχνολογία Τ.Σ. Ι, Θεωρητικής κατεύθυνσης Ημερομηνία

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρµογές Πληροφορικής Υπολογιστών. Κεφάλαιο 3 Το υλικό του υπολογιστή

Εφαρµογές Πληροφορικής Υπολογιστών. Κεφάλαιο 3 Το υλικό του υπολογιστή Κεφάλαιο 3 Το υλικό του υπολογιστή Εισαγωγή Τµήµατα του Η/Υ καιοργάνωση Μονάδα Κεντρικής Μνήµης Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU) Μονάδα Εισόδου Εξόδου ίαυλοι Επικοινωνίας Εναλλακτικές αρχιτεκτονικές

Διαβάστε περισσότερα

ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων. Βιβλιογραφία Ενότητας

ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων. Βιβλιογραφία Ενότητας ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων Βελτιστοποίηση κώδικα σε επεξεργαστές ΨΕΣ Τµήµα Επιστήµη και Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήµιο Πελοποννήσου Βιβλιογραφία Ενότητας Kehtarnavaz [2005]: Chapter

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Eckert-von Neumann. Πως λειτουργεί η ΚΜΕ; Κεντρική μονάδα επεξεργασίας [3] ΕΠΛ 031: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ

Αρχιτεκτονική Eckert-von Neumann. Πως λειτουργεί η ΚΜΕ; Κεντρική μονάδα επεξεργασίας [3] ΕΠΛ 031: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ Αρχιτεκτονική Eckert-von Neumann εισόδου μεταφορά δεδομένων από έξω προς τον Η/Υ εξόδου μεταφορά δεδομένων από τον Η/Υ προς τα έξω ΕΠΛ 031: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ Κύκλος Μηχανής κεντρικός έλεγχος/πράξεις

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Θεµατική Ενότητα ΠΛΗ 2: Ψηφιακά Συστήµατα Ακαδηµαϊκό Έτος 24 25 Ηµεροµηνία Εξέτασης 29.6.25 Χρόνος Εξέτασης

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07 Ενότητα 4 Εισαγωγή στην Πληροφορική Κεφάλαιο 4Α: Αναπαράσταση πληροφορίας Κεφάλαιο 4Β: Επεξεργαστές που χρησιµοποιούνται σε PCs Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07 ρ. Παναγιώτης Χατζηδούκας (Π..407/80) Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 7: Πρόγνωση διακλαδώσεων. Εξαρτήσεις και εκτέλεση εκτός σειράς. Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων 2.1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2.2 Γλώσσα Μηχανής 2.3 Εκτέλεση προγράμματος 2.4 Αριθμητικές και λογικές εντολές 2.5 Επικοινωνία με άλλες συσκευές 2.6 Άλλες αρχιτεκτονικές

Διαβάστε περισσότερα

Εικονική Μνήµη. Κεφάλαιο 8. Dr. Garmpis Aristogiannis - EPDO TEI Messolonghi

Εικονική Μνήµη. Κεφάλαιο 8. Dr. Garmpis Aristogiannis - EPDO TEI Messolonghi Εικονική Μνήµη Κεφάλαιο 8 Υλικό και δοµές ελέγχου Οι αναφορές στην µνήµη υπολογίζονται δυναµικά κατά την εκτέλεση Ηδιεργασίαχωρίζεταισετµήµατα τα οποία δεν απαιτείται να καταλαµβάνουν συνεχόµενες θέσεις

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών

Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών Εισαγωγή στην επιστήµη των υπολογιστών Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών Εισαγωγή Θα δούµε την οργάνωση ενός υπολογιστή Στον επόµενο µάθηµα θα δούµε πως συνδέονται πολλοί Η/Υ για να σχηµατίσουν

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1.1. Υλικό και Λογισμικό.. 1 1.2 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών.. 3 1.3 Δομή, Οργάνωση και Λειτουργία Υπολογιστών 6

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. 1.1. Υλικό και Λογισμικό.. 1 1.2 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών.. 3 1.3 Δομή, Οργάνωση και Λειτουργία Υπολογιστών 6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή στην Δομή, Οργάνωση, Λειτουργία και Αξιολόγηση Υπολογιστών 1.1. Υλικό και Λογισμικό.. 1 1.2 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών.. 3 1.3 Δομή, Οργάνωση και Λειτουργία Υπολογιστών 6 1.3.1 Δομή

Διαβάστε περισσότερα

Πολυπύρηνοι επεξεργαστές Multicore processors

Πολυπύρηνοι επεξεργαστές Multicore processors Πολυπύρηνοι επεξεργαστές Multicore processors 1 Μετάβαση στους πολυπύρηνους(1) Απόδοση των µονοεπεξεργαστών 25% ετήσια βελτίωση της απόδοσης από το 1978 έως το 1986 Κυρίως από την εξέλιξη της τεχνολογίας

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Μνήµης

Αρχιτεκτονική Μνήµης ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων Αρχιτεκτονική Μνήµης Τµήµα Επιστήµη και Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήµιο Πελοποννήσου Βιβλιογραφία Ενότητας Kuo [2005]: Chapters 3 & 4 Lapsley [2002]: Chapter

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 3

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Κεφάλαιο 3 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Κεφάλαιο 3 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Μονάδα επεξεργασίας δεδομένων Μονάδα ελέγχου Μονάδα επεξεργασίας δεδομένων Δομή Αριθμητικής Λογικής Μονάδας

Διαβάστε περισσότερα

Εντολές γλώσσας μηχανής

Εντολές γλώσσας μηχανής Εντολές γλώσσας μηχανής Στον υπολογιστή MIPS η εντολή πρόσθεσε τα περιεχόμενα των καταχωρητών 17 και 20 και τοποθέτησε το αποτέλεσμα στον καταχωρητή 9 έχει την μορφή: 00000010001101000100100000100000 Πεδία

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών 1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 12 : Δομή και Λειτουργία της CPU 2/2 Φώτης Βαρζιώτης 2 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2008 Τεχνολογία Ι Θεωρητικής Κατεύθυνσης Τεχνικών Σχολών Μάθημα : Μικροϋπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

Ερωτήσεις θεωρίας MY. Μέρος Α. Υλικό.

Ερωτήσεις θεωρίας MY. Μέρος Α. Υλικό. Ερωτήσεις θεωρίας MY Μέρος Α. Υλικό. 1. Η μνήμη ROM είναι συνδυαστικό ή ακολουθιακό κύκλωμα; 2. α) Να σχεδιαστεί μία μνήμη ROM που να δίνει στις εξόδους της το πλήθος των ημερών του μήνα, ο αριθμός του

Διαβάστε περισσότερα

Εικονική Μνήμη (virtual memory)

Εικονική Μνήμη (virtual memory) Εικονική Μνήμη (virtual memory) Πολλά προγράμματα εκτελούνται ταυτόχρονα σε ένα υπολογιστή Η συνολική μνήμη που απαιτείται είναι μεγαλύτερη από το μέγεθος της RAM Αρχή τοπικότητας (η μνήμη χρησιμοποιείται

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ι Επιλεγμένες εντολές και συναρτήσεις assembly Από το βιβλίο Αρχιτεκτονική Υπολογιστών & Προγραμματισμός Assembly (Συγγραφέας / Εκδότης : Παναγιώτης Παπάζογλου) Δρ. Παναγιώτης

Διαβάστε περισσότερα

Τ.Ε.Ι. ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΥΝΕΡΓΑΣΤΗΚΑΝ ΡΟΚΑ ΑΦΡΟΔΙΤΗ ΣΩΤΗΡΑΚΟΥ ΣΤΑΜΑΤΙΑ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2006

Τ.Ε.Ι. ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΗΛΕΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΥΝΕΡΓΑΣΤΗΚΑΝ ΡΟΚΑ ΑΦΡΟΔΙΤΗ ΣΩΤΗΡΑΚΟΥ ΣΤΑΜΑΤΙΑ ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2006 ΣΥΝΕΡΓΑΣΤΗΚΑΝ ΡΟΚΑ ΑΦΡΟΔΙΤΗ ΣΩΤΗΡΑΚΟΥ ΣΤΑΜΑΤΙΑ ΒΑΣΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΤΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ Μονάδες εκτέλεσης Αρχεία εγγραφών Έλεγχο λογικής ΜΝΗΜΗ ROM RAM ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΙΣΟΔΟΥ-ΕΞΟΔΟΥ(I/O) ΕΠΙΤΡΕΠΕΙ ΣΤΟΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗ ΚΑΙ

Διαβάστε περισσότερα

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Φροντιστήριο: MIPS assembly

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Φροντιστήριο: MIPS assembly ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Φροντιστήριο: MIPS assembly Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα! Σύνταξη εντολών! Θέματα σχετικά με τη προσπέλαση, οργάνωση μνήμης διευθύνση για κάθε byte διευθύνσεις λέξεων

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2006 Μάθημα : Μικροϋπολογιστές Τεχνολογία Τ.Σ. Ι, Θεωρητικής κατεύθυνσης Ημερομηνία

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνολογία Υπολογιστικών Συστηµάτων & Λειτουργικά Συστήµατα Κεφάλαιο 3

Τεχνολογία Υπολογιστικών Συστηµάτων & Λειτουργικά Συστήµατα Κεφάλαιο 3 Τεχνολογία Υπολογιστικών Συστηµάτων & Λειτουργικά Συστήµατα Κεφάλαιο 3 Κεφάλαιο 3 Οργάνωση και Λειτουργία Επεξεργαστών Σκοπός του κεφαλαίου αυτού είναι να περιγράψει την εσωτερική οργάνωση των υπολογιστών,

Διαβάστε περισσότερα

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ARM και x86

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ARM και x86 ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ARM και x86 Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα! Λυση του lab02! Αρχιτεκτονική ARM σε τι μοιάζει και σε τι διαφέρει από τον MIPS! Αρχιτεκτονική x86 μια γρήγορη ματιά στη

Διαβάστε περισσότερα

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems)

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems) Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems) Μαθηµα 2 ηµήτρης Λιούπης 1 Intel SA-1110 µc StrongARM core. System-on-Chip. Εξέλιξη των SA-110 και SA-1100. 2 ARM cores ARM: IP (intellectual

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 10ο μάθημα: Ορια παραλληλίας επιπέδου εντολής και πολυνηματικοί επεξεργαστές Αρης Ευθυμίου Πηγές διαφανειών: συνοδευτικές διαφάνειες αγγλικης εκδοσης του βιβλιου Ορια

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Μάθημα 5 ο Οργάνωση Υπολογιστών. Δρ.

Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας. Πληροφορική Ι. Μάθημα 5 ο Οργάνωση Υπολογιστών. Δρ. Τμήμα Χρηματοοικονομικής & Ελεγκτικής ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας Πληροφορική Ι Μάθημα 5 ο Οργάνωση Υπολογιστών Δρ. Γκόγκος Χρήστος Υποσυστήματα αυτόνομου υπολογιστή Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (CPU)

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ 232. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 1. Εισαγωγή στο μάθημα. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

ΗΥ 232. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 1. Εισαγωγή στο μάθημα. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων ΗΥ 232 Διάλεξη 1 Εισαγωγή στο μάθημα Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Διδάσκων: Οργανωτικά Θέματα Νίκος Μπέλλας, Κτήριο Γκλαβάνη, Γραφείο Β3.7, 2 ος όροφος Προσωπική ιστοσελίδα:

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 6: Διασωλήνωση Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών http://arch.icte.uowm.gr/mdasyg

Διαβάστε περισσότερα

Με τον όρο μνήμη αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή

Με τον όρο μνήμη αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή Μνήμη Με τον όρο μνήμη αναφερόμαστε στα μέσα που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων σε έναν υπολογιστή ή άλλη ψηφιακή ηλεκτρονική συσκευή, σε προσωρινή ή μόνιμη βάση. Τα σύγχρονα

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική-ΙI Ενότητα 4 :

Αρχιτεκτονική-ΙI Ενότητα 4 : ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Αρχιτεκτονική-ΙI Ενότητα 4 : Μνήμες Ιωάννης Έλληνας Τμήμα Η/ΥΣ Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

Λειτουργικά Συστήματα Κεφάλαιο 2 Οργάνωση Συστήματος Αρχείων 2.1 Διαχείριση Αρχείων και Σύστημα Αρχείων(File System)

Λειτουργικά Συστήματα Κεφάλαιο 2 Οργάνωση Συστήματος Αρχείων 2.1 Διαχείριση Αρχείων και Σύστημα Αρχείων(File System) ..8 Κατανομή των αρχείων σε συσκευές Ακολουθείται κάποια λογική στην αποθήκευση των αρχείων:.αρχεία που χρησιμοποιούνται συχνά τοποθετούνται στους σκληρούς δίσκους που έχουν μεγάλη ταχύτητα πρόσβασης..αν

Διαβάστε περισσότερα

Προγραμματισμός Ι. Δυναμική Διαχείριση Μνήμης. Δημήτρης Μιχαήλ. Ακ. Έτος 2011-2012. Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο

Προγραμματισμός Ι. Δυναμική Διαχείριση Μνήμης. Δημήτρης Μιχαήλ. Ακ. Έτος 2011-2012. Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Προγραμματισμός Ι Δυναμική Διαχείριση Μνήμης Δημήτρης Μιχαήλ Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Ακ. Έτος 2011-2012 Ανάγκη για Δυναμική Μνήμη Στατική Μνήμη Μέχρι τώρα χρησιμοποιούσαμε

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα 8: Διαχείριση Μνήμης

Μάθημα 8: Διαχείριση Μνήμης Μάθημα 8: Διαχείριση Μνήμης 8.1 Κύρια και δευτερεύουσα μνήμη Κάθε μονάδα ενός υπολογιστή που χρησιμεύει για τη μόνιμη ή προσωρινή αποθήκευση δεδομένων ανήκει στην μνήμη (memory) του υπολογιστή. Οι μνήμες

Διαβάστε περισσότερα

8.1 Θεωρητική εισαγωγή

8.1 Θεωρητική εισαγωγή ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 8 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΝΗΜΗΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ Σκοπός: Η µελέτη της λειτουργίας των καταχωρητών. Θα υλοποιηθεί ένας απλός στατικός καταχωρητής 4-bit µε Flip-Flop τύπου D και θα µελετηθεί

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 14: Σχεδιασμός μιας απλής CPU Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών

Διαβάστε περισσότερα

ΤΠ 2108 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών (Εργαστήριο) ΑΝΩΤΑΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ. Σειρά Ασκήσεων 1

ΤΠ 2108 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών (Εργαστήριο) ΑΝΩΤΑΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΟ Ι ΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ. Σειρά Ασκήσεων 1 Σειρά Ασκήσεων 1 Εισαγωγή, Ο επεξεργαστής και η γλώσσα του. Σε αυτό το εργαστήριο θα κάνουµε µια εισαγωγή σε έναν απλό επεξεργαστή (RISC), το instruction set του οποίου είναι πολύ απλό, αλλά περιέχει όλα

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση Η/Υ. Ο Επεξεργαστής TRN. Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Α. Χατζηγεωργίου-Η. Σακελλαρίου

Οργάνωση Η/Υ. Ο Επεξεργαστής TRN. Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Α. Χατζηγεωργίου-Η. Σακελλαρίου Οργάνωση Η/Υ Ο Επεξεργαστής TRN Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Μακεδονίας Α. Χατζηγεωργίου-Η. Σακελλαρίου ΚMΕ Κυριότεροι Καταχωρητές της ΚΜΕ του υπολογιστή TRN IR (20 bits) X (20 bits) I

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ Η/Υ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ Η/Υ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ Η/Υ 4 ο Εξάμηνο Μαδεμλής Ιωάννης ΥΠΟΡΟΥΤΙΝΕΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 6 Οι υπορουτίνες αποτελούν αυτόνομα τμήματα κώδικα που διεκπεραιώνουν μία συγκεκριμένη εργασία και μπορούμε να τα καλούμε

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΩΡΙΑ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΩΡΙΑ Άσκηση 1 Ένας επεξεργαστής (ΚΜΕ) υποστηρίζει 371 εντολές. Πόσα bit θα πρέπει να είναι ο καταχωρητής εντολής (ελάχιστη τιμή); (α) 4 bit (β) 16 bit (γ) 1 bit (δ)

Διαβάστε περισσότερα

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής Μάθηµα 2 ο : Instruction Set Principles and Examples Μάθηµα 2 ο Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής 1 Σχεδιασµός Συνόλου Εντολών Θέµατα που θα συζητηθούν ιαφορετικές επιλογές

Διαβάστε περισσότερα

Έχοντας κατανοήσει την ύλη του 1ου μαθήματος ( Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ ) θα πρέπει να μπορείτε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις:

Έχοντας κατανοήσει την ύλη του 1ου μαθήματος ( Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ ) θα πρέπει να μπορείτε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης 1 ου μαθήματος Έχοντας κατανοήσει την ύλη του 1ου μαθήματος ( Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ ) θα πρέπει να μπορείτε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: 1. Ποια η σχέση της

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Εισαγωγή στην Πληροφορική Εισαγωγή στην Πληροφορική Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07 ρ. Παναγιώτης Χατζηδούκας (Π..407/80) Εισαγωγή στην Πληροφορική 1 Γενικές πληροφορίες Εισαγωγή στην Πληροφορική ιδασκαλία: Παναγιώτης Χατζηδούκας Email:

Διαβάστε περισσότερα

MIPS Interactive Learning Environment. MILE Simulator. Version 1.0. User's Manual

MIPS Interactive Learning Environment. MILE Simulator. Version 1.0. User's Manual MILE Simulator Version 1.0 User's Manual Νοέμβριος, 2011 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή στον προσομοιωτή...2 1.1 Εγκατάσταση...2 1.2 Βοήθεια Διευκρινήσεις...2 2. Ξεκινώντας με τον προσομοιωτή...3 2.1 Το memory

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών II 16-2-2012. Ενδεικτικές απαντήσεις στα θέματα των εξετάσεων

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών II 16-2-2012. Ενδεικτικές απαντήσεις στα θέματα των εξετάσεων Αρχιτεκτονική Υπολογιστών II 6 --0 Ενδεικτικές απαντήσεις στα θέματα των εξετάσεων Θέμα. Τι γνωρίζετε για την τοπικότητα των αναφορών και ποιών μονάδων του υπολογιστή ή τεχνικών η απόδοση εξαρτάται από

Διαβάστε περισσότερα

3. Η ιεραρχία της μνήμης

3. Η ιεραρχία της μνήμης Κεφάλαιο 3: Η ιεραρχία της μνήμης 44 3. Η ιεραρχία της μνήμης 3.1.1 Η τεχνολογία της ιεραρχημένης μνήμης Για τους προγραμματιστές θα ήταν επιθυμητό να γινόταν προπέλαση σε απεριόριστες ποσότητες μνήμης

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών 1 Οργάνωση υπολογιστών ΚΜΕ Κύρια Μνήμη Υποσύστημα εισόδου/εξόδου 2 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) R1 R2 ΑΛΜ

Διαβάστε περισσότερα

10. Με πόσους και ποιους τρόπους μπορεί να αναπαρασταθεί ένα πρόβλημα; 11. Περιγράψτε τα τρία στάδια αντιμετώπισης ενός προβλήματος.

10. Με πόσους και ποιους τρόπους μπορεί να αναπαρασταθεί ένα πρόβλημα; 11. Περιγράψτε τα τρία στάδια αντιμετώπισης ενός προβλήματος. 1. Δώστε τον ορισμό του προβλήματος. 2. Σι εννοούμε με τον όρο επίλυση ενός προβλήματος; 3. Σο πρόβλημα του 2000. 4. Σι εννοούμε με τον όρο κατανόηση προβλήματος; 5. Σι ονομάζουμε χώρο προβλήματος; 6.

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 11: Κρυφή Μνήμη Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών http://arch.icte.uowm.gr/mdasyg

Διαβάστε περισσότερα

Οι βασικές λειτουργίες (ή πράξεις) που γίνονται σε μια δομή δεδομένων είναι:

Οι βασικές λειτουργίες (ή πράξεις) που γίνονται σε μια δομή δεδομένων είναι: ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Μια δομή δεδομένων στην πληροφορική, συχνά αναπαριστά οντότητες του φυσικού κόσμου στον υπολογιστή. Για την αναπαράσταση αυτή, δημιουργούμε πρώτα ένα αφηρημένο μοντέλο στο οποίο προσδιορίζονται

Διαβάστε περισσότερα

Επιλογή και επανάληψη. Λογική έκφραση ή συνθήκη

Επιλογή και επανάληψη. Λογική έκφραση ή συνθήκη Επιλογή και επανάληψη Η ύλη που αναπτύσσεται σε αυτό το κεφάλαιο είναι συναφής µε την ύλη που αναπτύσσεται στο 2 ο κεφάλαιο. Όπου υπάρχουν διαφορές αναφέρονται ρητά. Προσέξτε ιδιαίτερα, πάντως, ότι στο

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 4 ο. Ο Προσωπικός Υπολογιστής

Κεφάλαιο 4 ο. Ο Προσωπικός Υπολογιστής Κεφάλαιο 4 ο Ο Προσωπικός Υπολογιστής Μάθημα 4.3 Ο Επεξεργαστής - Εισαγωγή - Συχνότητα λειτουργίας - Εύρος διαδρόμου δεδομένων - Εύρος διαδρόμου διευθύνσεων - Εύρος καταχωρητών Όταν ολοκληρώσεις το μάθημα

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών 1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 4 : Ενδιάμεση Μνήμη (Cache Memory) Φώτης Βαρζιώτης 2 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής

Διαβάστε περισσότερα

Δομές Δεδομένων (Data Structures)

Δομές Δεδομένων (Data Structures) Δομές Δεδομένων (Data Structures) Στοίβες Ουρές Στοίβες: Βασικές Έννοιες. Ουρές: Βασικές Έννοιες. Βασικές Λειτουργίες. Παραδείγματα. Στοίβες Δομή τύπου LIFO: Last In - First Out (τελευταία εισαγωγή πρώτη

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής ιαφάνειες διδασκαλίας του πρωτότυπου βιβλίου µεταφρασµένες στα ελληνικά και εµπλουτισµένες (µετάφραση,

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΜΑ 1 (Α) Σημειώστε δίπλα σε κάθε πρόταση «Σ» ή «Λ» εφόσον είναι σωστή ή λανθασμένη αντίστοιχα. 1. Τα συντακτικά λάθη ενός προγράμματος

Διαβάστε περισσότερα

1. Οργάνωση της μνήμης 2. Κύρια μνήμη 3. Κρυφή μνήμη 4. Κώδικες διόρθωσης λαθών 5. Δευτερεύουσα μνήμη 6. Μονάδες εισόδου/εξόδου

1. Οργάνωση της μνήμης 2. Κύρια μνήμη 3. Κρυφή μνήμη 4. Κώδικες διόρθωσης λαθών 5. Δευτερεύουσα μνήμη 6. Μονάδες εισόδου/εξόδου ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΙΙ Γ. Τσιατούχας 2 ο Κεφάλαιο ιάρθρωση 1. Οργάνωση της μνήμης 2. Κύρια μνήμη 3. Κρυφή μνήμη 4. Κώδικες διόρθωσης λαθών 5. Δευτερεύουσα μνήμη

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στα Λειτουργικά

Εισαγωγή στα Λειτουργικά Εισαγωγή στα Λειτουργικά Συστήματα Ενότητα 6: Διαχείριση Μνήμης Ι Γεώργιος Φ. Φραγκούλης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σεάδειες χρήσης Creative Commons.

Διαβάστε περισσότερα

Το υλικό του υπολογιστή

Το υλικό του υπολογιστή Το υλικό του υπολογιστή Ερωτήσεις 1. Τι αντιλαμβάνεστε με τον όρο υλικό; Το υλικό(hardware) αποτελείται από το σύνολο των ηλεκτρονικών τμημάτων που συνθέτουν το υπολογιστικό σύστημα, δηλαδή από τα ηλεκτρονικά

Διαβάστε περισσότερα

- Εισαγωγή - Επίπεδα μνήμης - Ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης - Συσκευασίες μνήμης προσωπικών υπολογιστών

- Εισαγωγή - Επίπεδα μνήμης - Ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης - Συσκευασίες μνήμης προσωπικών υπολογιστών Μάθημα 4.5 Η Μνήμη - Εισαγωγή - Επίπεδα μνήμης - Ολοκληρωμένα κυκλώματα μνήμης - Συσκευασίες μνήμης προσωπικών υπολογιστών Όταν ολοκληρώσεις το μάθημα αυτό θα μπορείς: Να αναφέρεις τα κυριότερα είδη μνήμης

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ. Βασικές Έννοιες Προγραμματισμού. Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD

Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ. Βασικές Έννοιες Προγραμματισμού. Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ Η/Υ Βασικές Έννοιες Προγραμματισμού Ιωάννης Λυχναρόπουλος Μαθηματικός, MSc, PhD Αριθμητικά συστήματα Υπάρχουν 10 τύποι ανθρώπων: Αυτοί

Διαβάστε περισσότερα

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Μεταγλώτιση, σύνδεση

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Μεταγλώτιση, σύνδεση ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Μεταγλώτιση, σύνδεση Αρης Ευθυμίου Ανακοινώσεις! Βαθμοί: 1ης εργαστηριακής άσκησης Βαθμός 0 χωρίς σχόλια δεν έχω πάρει την άσκηση! ελέγξτε μήπως δεν το στέλνετε στο σωστό

Διαβάστε περισσότερα