Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Σχετικά έγγραφα
Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Λειτουργικά Συστήματα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στην Γεωργία

Λειτουργικά Συστήματα

Πληροφορική II. Ενότητα 5 : Δομές Δεδομένων και αφηρημένοι. τύποι δεδομένων. Δρ. Γκόγκος Χρήστος

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Προγραμματισμός Διαδικτύου

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Ιστορία της μετάφρασης

Λειτουργικά Συστήματα

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Θεωρία Υπολογισμού. Ενότητα 10 : Κατασκευή ΝΠΑ. Αλέξανδρος Τζάλλας

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Φωνολογική Ανάπτυξη και Διαταραχές

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Εφαρμογή Υπολογιστικών Τεχνικών στην Γεωργία

Διδακτική της Πληροφορικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Διοικητική των επιχειρήσεων

Προχωρημένα Θέματα Προγραμματισμού Δικτύων

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Ανατομία - Φυσιολογία Ακοής Ομιλίας Λόγου

Προχωρημένα Θέματα Προγραμματισμού Δικτύων

Προγραμματισμός Διαδικτύου

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Λειτουργικά Συστήματα

Μεθοδολογία Έρευνας Κοινωνικών Επιστημών Ενότητα 2: ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΜΑΡΚΕΤΙΝΓΚ Λοίζου Ευστράτιος Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων-Kατεύθυνση

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Πληροφορική Ι. Ενότητα 6 : Εκτέλεση πράξεων, Αρχιτεκτονική Η/Υ. Δρ.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Διοίκηση Εξωτερικής Εμπορικής Δραστηριότητας

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Διοικητική Λογιστική

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Επικοινωνία Ανθρώπου- Υπολογιστή Σχεδίαση Αλληλεπίδρασης

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Λειτουργικά Συστήματα

Νοσηλευτική Σεμινάρια

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Βάσεις Δεδομένων. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις Βάσεις δεδομένων. Πασχαλίδης Δημοσθένης Τμήμα Ιερατικών σπουδών

Λοιμώδη Νοσήματα Υγιεινή Αγροτικών Ζώων

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Ενότητα. Εισαγωγή στις βάσεις δεδομένων

Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Προγραμματισμός Διαδικτύου

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα 8: Pool Table. Νικολάου Σπύρος Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής ΤΕ

Προγραμματισμός Η/Υ. Βασικές Προγραμματιστικές Δομές. ΤΕΙ Ιονίων Νήσων Τμήμα Τεχνολόγων Περιβάλλοντος Κατεύθυνση Τεχνολογιών Φυσικού Περιβάλλοντος

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Πληροφορική Ι. Ενότητα 4 : Πράξεις με bits. Δρ. Γκόγκος Χρήστος

Οικονομική Γεωργικών Εκμεταλλεύσεων

Προχωρημένα Θέματα Προγραμματισμού Δικτύων

Εισαγωγικές έννοιες θεωρίας Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου Ενότητα 8 η : ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΖΟΜΕΝΩΝ ΛΟΓΙΚΩΝ ΕΛΕΓΚΤΩΝ

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Θεωρία Υπολογισμού. Ενότητα 11 : Γραμματικές χωρίς συμφραζόμενα. Αλέξανδρος Τζάλλας

Προχωρημένα Θέματα Προγραμματισμού Δικτύων

Διοικητική των επιχειρήσεων

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Διοικητική των επιχειρήσεων

Φωνολογική Ανάπτυξη και Διαταραχές

Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου. Θεωρία Υπολογισμού. Ενότητα 8 : Αυτόματα NFA - DFA. Αλέξανδρος Τζάλλας

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Transcript:

1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 13 : Η Λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου Φώτης Βαρζιώτης

2 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής Τ.Ε Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 13 : Η Λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου Φώτης Βαρζιώτης Καθηγητής Εφαρμογών Άρτα, 2015

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 3 3

4 Χρηματοδότηση Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

Η λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου 1/3 Έχουμε ήδη αναφέρει ότι: Τα προγράμματα εκτελούνται ως ακολουθίες εντολών Κάθε εντολή αποτελείται από μια σειρά βημάτων τα οποία συνθέτουν τον κύκλο εντολής -- Προσαγωγή, Αποκωδικοποίηση, κτλ. Κάθε ένα από αυτά τα βήματα, με την σειρά τους, αποτελούνται από μια σειρά μικρότερων βημάτων, τα οποία καλούνται μικρό-πράξεις (microoperations). 7 7

Η λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου 2/3 8 8

Η λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου 3/3 Με βάση τα προηγούμενα, η λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου καθορίζεται από: Τα στοιχεία της CPU Τις πράξεις που υποστηρίζει η CPU Τις λειτουργίες που πρέπει να επιτελεί η Μονάδα Ελέγχου, ώστε να οδηγεί την εκτέλεση των μικρό πράξεων με την επιθυμητή χρονική ακολουθία: Χρονική Ακολουθία Εκτέλεση 9 9

Η δομή της Μονάδας Ελέγχου 10 1

Μικρό πράξεις 1/5 Κάθε βήμα του κύκλου εντολής μπορεί να αναλυθεί σε μικρό πράξεις, τα οποία εκτελούνται με αυστηρώς καθορισμένη χρονική ακολουθία Κύκλος Προσκόμισης: t1: MAR <-- (PC) t2: MBR <-- memory PC <-- PC+1 t3: IR <-- (MBR) Add R1, X t1: MAR <-- (IR(address)) t2: MBR <-- memory t3: R1 <-- (R1) + (MBR) 11 1

Μικρό πράξεις 2/5 12 1

Μικρό πράξεις 3/5 Κάθε μικρό πράξη καλείται και ελέγχεται με βάση τα σήματα ελέγχου / γραμμές που εξέρχονται από την Μονάδα Ελέγχου Ενεργοποιούν την μεταφορά δεδομένων από ένα καταχωρητή σε έναν άλλο Ενεργοποιούν συγκεκριμένες λειτουργίες της ALU Συνεπώς, ο σχεδιασμός της Μονάδας Ελέγχου περιλαμβάνει τον καθορισμό και την υλοποίηση όλων των απαιτούμενων σημάτων ελέγχου. 13 1

Μικρό πράξεις 4/5 14 1

Μικρό πράξεις 5/5 C R = Ανάγνωση σήματος ελέγχου προς την αρτηρία συστήματος C W = Εγγραφή σήματος ελέγχου στην αρτηρία συστήματος 15 1

Μονάδα Ελέγχου INTEL 8085 1/2 16 1

Μονάδα Ελέγχου INTEL 8085 2/2 17 1

Σχεδιασμός Μονάδας Ελέγχου 1/2 Δύο προσεγγίσεις Λογική Υλικού Η Μονάδα Ελέγχου θεωρείται συνδυαστικό κύκλωμα Χρησιμοποιείται για την δημιουργία προκαθορισμένων ακολουθιών σημάτων ελέγχου Υλοποιείται με βάση τεχνικές ψηφιακής σχεδίασης Πλεονεκτήματα Υψηλότερες ταχύτητες λειτουργίας Λιγότερα λογικά στοιχεία για την υλοποίηση Τροποποιήσεις είναι δύσκολο να υποστηριχθούν Προτιμώμενη προσέγγιση σε RISC style σχεδιασμούς 18 1

Σχεδιασμός Μονάδας Ελέγχου 2/2 Δύο προσεγγίσεις Μικροπρογραμματιζόμενη Μονάδα Ελέγχου Οι τιμές των σημάτων ελέγχου για κάθε μικρό - πράξη αποθηκεύονται σε μνήμη την μνήμη ελέγχου Διαβάζοντας τα περιεχόμενα της μνήμης ελέγχου με προκαθορισμένη σειρά είναι ισοδύναμο με την ακολουθιακή εκτέλεση μικρό - πράξεων Εφόσον το πρόγραμμα των μικρό πράξεων και τα σήματα ελέγχου τους είναι αποθηκευμένα στην μνήμη, οι μικροπρογραμματιζόμενες μονάδες: Αποτελούν μια βελτιωμένη, συστηματοποιημένη μέθοδο, Μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν κατά την διεργασία του σχεδιασμού Απαιτούν περισσότερα λογικά στοιχεία για την υλοποίηση Τείνουν να είναι πιο αργές από την τις αντίστοιχες υλικού αφού η λειτουργία τους περιλαμβάνει ανάγνωση μνήμης. 19 1

Προσέγγιση Υλικού 1/3 Παραδοσιακή μέθοδος του πίνακα κατάστασης ( state-table ) Ελαχιστοποιεί τον αριθμό των απαιτούμενων λογικών στοιχείων Δύσκολα τροποποιήσιμος σχεδιασμός 20 2

Προσέγγιση Υλικού 2/3 Μονάδα Ελέγχου με αποκωδικοποιημένες εισόδους 21 2

2 Αρχιτεκτονική υπολογιστών Η Λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου, Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Προσέγγιση Υλικού 1/3 Λογική Μονάδας Ελέγχου PQ = 00 Κύκλος Προσαγωγής PQ = 01 Έμμεσος Κύκλος PQ = 10 Κύκλος Εκτέλεσης PQ = 00 Κύκλος Διακοπής C P Q T P Q 5 2 T2 Κύκλος Προσαγωγής Έμμεσος Κύκλος C 5 P Q T2 P Q T2 P Q LDA ADD AND) Κύκλος Εκτέλεσης ( T 2

2 Βιβλιογραφία William Stallings. (2011). Αρχιτεκτονική & Οργάνωση Υπολογιστών. Εκδόσεις Τζιόλα. Δημοσθένης Ε. Μπολανάκης. (2011). Αρχιτεκτονική Μικροϋπολογιστών: αρχές προγραμματισμού χαμηλού επιπέδου και εφαρμογές με το μικροελεγκτή M68HC908GP32, Εκδόσεις Σύγχρονη Παιδεία. Tanenbaum Andrew S. (1995). Η Αρχιτεκτονική των Υπολογιστών μια δομημένη προσέγγιση Συγγραφέας Tanenbaum Andrew S. Εκδόσεις Κλειδάριθμος. Luce T. (1991). Αρχιτεκτονική των Υπολογιστών. Εκδόσεις Τζιόλα. Gilmore. (1999). Μικροεπεξεργαστές θεωρία και εφαρμογές. Εκδόσεις Τζιόλα. Predko M. (2000). Προγραμματίζοντας τον Μικροελεγκτή PIC, Εκδόσεις Τζιόλα. Μπεκάκος Μ.Π. (1994). Αρχιτεκτονική υπολογιστών & τεχνολογία παράλληλης επεξεργασίας, Εκδόσεις Σταμούλης.

2 24 Αρχιτεκτονική υπολογιστών Η Λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου, Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Ίδρυμα. Φώτης Βαρζιώτης. Αρχιτεκτονική υπολογιστών. Έκδοση: 1.0 Άρτα, 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://eclass.teiep.gr/openclass/courses/comp115/

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές [1] ή μεταγενέστερη. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, Διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.el 2

2 Αρχιτεκτονική υπολογιστών Η Λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου, Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής, ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ - Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Ευάγγελος Καρβούνης Άρτα, 2015

2 Τέλος Ενότητας Η Λειτουργία της Μονάδας Ελέγχου