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 ένα δίκτυο πως συνδέονται πολλά δίκτυα για να σχηµατίσουν ένα διεθνές δίκτυο ή διαδίκτυο 2
Οργάνωση υπολογιστών Τα µέρη ενός Η/Υ χωρίζονται σε 3 κατηγορίες ή υποσυστήµατα Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Κύρια Μνήµη Υποσύστηµα εισόδου/εξόδου Θα τα εξετάσουµε ξεχωριστά και µετά θα δούµε πως συνδέονται
Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - ΚΜΕ) (Central Processing Unit CPU) Εκτελεί λειτουργίες στα δεδοµένα Αποτελείται από 3 µέρη: Αριθµητική και Λογική Μονάδα (ΑΛΜ) Καταχωρητές Μονάδα Ελέγχου R1 R2 ΑΛΜ R3 I PC Καταχωρητέές 3-4
Aριθµητική και λογική µονάδα ή ΑΛΜ (Arithmetic Logic Unit, ALU) Εκτελεί αριθµητικές πράξεις Μονοµελείς πράξεις: πρόσθεση/µείωση κατά ένα Διµελείς πράξεις: πρόσθεση, αφαίρεση πολλαπλασµό, διαίρεση και λογικές πράξεις Απλούστερη µονοµελής πράξη: άρνηση (ΝΟΤ) Διµελείς πράξεις: σύζευξη (AND), διάζευξη (OR), αποκλ. διάζευξη (XOR) Υπεύθυνη για την επιλογή µιάς από αυτές τις πράξεις είναι η Μονάδα Ελέγχου (εξετάζεται στη συνέχεια)
Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - ΚΜΕ) (Central Processing Unit CPU) Εκτελεί λειτουργίες στα δεδοµένα Αποτελείται από 3 µέρη: Αριθµητική και Λογική Μονάδα (ΑΛΜ) Καταχωρητές Μονάδα Ελέγχου R1 R2 ΑΛΜ R3 I PC Καταχωρητέές 3-6
Kαταχωρητές (registers) Γρήγορες αυτόνοµες θέσεις αποθήκευσης για την προσωρινή αποθήκευση δεδοµένων Για τη διευκόλυνση της ΚΜΕ χρειάζονται πολλοί καταχωρητές Παραδείγµατα καταχωρητών: Καταχωρητές Δεδοµένων, Καταχωρητές Εντολών, Μετρητές προγράµµατος ΑΛΜ R1 R2 R3 I PC Καταχωρητέές
Kαταχωρητές Δεδοµένων (data registers) Στο παρελθόν οι Η/Υ είχαν µόνο έναν καταχωρητή Σ αυτόν αποθηκεύονταν εναλλάξ το ένα δεδοµένο εισόδου ή το αποτέλεσµα (το άλλο δεδοµένο εισόδου ερχόταν κατ ευθείαν από τη µνήµη) Σήµερα χρησιµοποιούνται δεκάδες καταχωρητές στην ΚΜΕ για την επιτάχυνση των πράξεων Αφού σήµερα το υλικό χρησιµοποιείται όλο και περισσότερο στη θέση του λογισµικού για εκτέλεση σύνθετων πράξεων, είναι απαραίτητη η παρουσία πολλών καταχωρητών για τη φιλοξενία των ενδιάµεσων αποτελεσµάτων Στην εικόνα δίπλα παρουσιάζονται µόνο 3 καταχωρητές (R1, R2, R3): ένας για τα δεδοµένα εισόδου, ένας για τα δεδοµένα εξόδου, και ένας για το αποτέλεσµα ΑΛΜ R1 R2 R3 I PC Καταχωρητέές
Kαταχωρητής Εντολών (Instruction register) Στη µνήµη των σύγχρονων Η/Υ αποθηκεύονται Δεδοµένα αλλά και το Πρόγραµµα Η ΚΜΕ είναι υπεύθυνη για την Ανάκληση των εντολών µία µία από τη µνήµη την Αποθήκευσή τους στον Καταχωρητή Εντολών την Ερµηνεία τους και την Εκτέλεσή τους Το πως ακριβώς γίνεται αυτό θα το δούµε στη συνέχεια ΑΛΜ R1 R2 R3 I PC Καταχωρητέές
Μετρητής Προγράµµατος (Program Counter - PC) Παρακολουθεί την εντολή που εκτελείται τη δεδοµένη στιγµή Αφού εκτελεστεί η εντολή, ο PC αυξάνεται κατά 1 ώστε να δείχνει στη διεύθυνση µνήµης που βρίσκεται η επόµενη εντολή R1 R2 ΑΛΜ R3 I PC Καταχωρητέές
Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας - ΚΜΕ (Central Processing Unit CPU) Εκτελεί λειτουργίες στα δεδοµένα Αποτελείται από 3 µέρη: Αριθµητική και Λογική Μονάδα (ΑΛΜ) Καταχωρητές Μονάδα Ελέγχου R1 R2 ΑΛΜ R3 I PC Καταχωρητέές 3-11
Mονάδα ελέγχου (Control Unit) Μοιάζει µε το τµήµα του ανθρώπινου εγκεφάλου που ελέγχει τη λειτουργία κάθε οργάνου του σώµατος Ο έλεγχος αυτός επιτυγχάνεται µέσω διαύλων που είναι είτε ανοιχτοί είτε κλειστοί Παράδειγµα: Έστω ότι µια ΑΛΜ πρέπει να εκτελεί 10 διαφορετικές πράξεις Για να καθοριστούν αυτές οι πράξεις χρειάζονται 4 δίαυλοι από τη µονάδα ελέγχου προς την ΑΛΜ Κάθε κλειστός δίαυλος µπορεί να αναπαρασταθεί ως 0 Κάθε ανοιχτός δίαυλος µπορεί να αναπαρασταθεί ως 1 Οι 4 αυτοί δίαυλοι µπορούν να χειριστούν 2 4 (16) διαφορετικές καταστάσεις: 0000, 0001, 0010,..., 111 10 από αυτές τις καταστάσεις θα χρησιµοποιούνται για τις αριθµητικές και λογικές πράξεις (π.χ. Η κατάσταση 0001 µπορεί να αντιπροσωπεύει την αύξηση κατά 1) και οι άλλες 6 θα είναι διαθέσιµες για άλλους σκοπούς
Οργάνωση υπολογιστών Τα µέρη ενός Η/Υ χωρίζονται σε 3 κατηγορίες ή υποσυστήµατα Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Κύρια Μνήµη Υποσύστηµα εισόδου/εξόδου Θα τα εξετάσουµε ξεχωριστά και µετά θα δούµε πως συνδέονται
Κύρια Μνήµη Κύρια µνήµη (main memory): µια συλλογή από θέσεις αποθήκευσης Διεύθυνση µνήµης: το µοναδικό αναγνωριστικό χαρακτηριστικό κάθε θέσης αποθήκευσης Πως µεταφέρονται τα δεδοµένα από και προς τη µνήµη; Σε οµάδες από µπιτ οι οποίες ονοµάζονται λέξεις (words). Μια λέξη µπορεί να είναι 8, 16, 32, ή 64 µπιτ Αν η λέξη είναι 8 bit αναφέρεται ως byte, µία λέξη 16bit ως 2 byte, 32bit ως 4 byte κλπ
Χώρος Διευθύνσεων Για την προσπέλαση µιας λέξης στη µνήµη χρειάζεται ένα αναγνωριστικό Κάθε λέξη, σε επίπεδο υλικού, προσδιορίζεται από µια διεύθυνση Ο συνολικός αριθµός των µοναδικά προσδιορίσιµων θέσεων στη µνήµη ονοµάζεται χώρος διευθύνσεων (address space). Π.χ. µια µνήµη 64 Kbyte µε µέγεθος λέξης 1 byte διαθέτει χώρο διευθύνσεων µε εύρος από 0 έως 65.535, δηλ. από 0 έως (64 x 1024)-1 1 Κbyte = 10 3 byte ~ 2 10 (1.024) byte
Χώρος Διευθύνσεων
Μονάδες Μνήµης (1) Ο Πίνακας που ακολουθεί παρουσιάζει τις µονάδες µέτρησης που χρησιµοποιούνται για αναφορά στη µνήµη Η ορολογία είναι παραπλανητική Προσεγγίζει το πλήθος των byte σε δυνάµεις του 10, ενώ είναι σε δυνάµεις του 2 Οι µονάδες σε δυνάµεις του 2 διευκολύνουν την διευθυνσιοδότηση 3-17
Μονάδες Μνήµης (2) Μονάδα Ακριβές πλήθος µπάιτ Προσέγγιση κιλοµπάιτ (kilobyte) 2 10 (1.024) µπάιτ 10 3 µπάιτ µεγκαµπάιτ (megabyte) γκιγκαµπάιτ (gigabyte) 2 20 (1.048.576) µπάιτ 10 6 µπάιτ 2 30 (1.073.741.824) µπάιτ 10 9 µπάιτ τεραµπάιτ (terabyte) 2 40 µπάιτ 10 12 µπάιτ πεταµπάιτ (petabyte) 2 50 µπάιτ 10 15 µπάιτ εξαµπάιτ (exabyte) 2 60 µπάιτ 10 18 µπάιτ
Οι διευθύνσεις ως σχήµατα µπιτ (1) Επειδή οι υπολογιστές λειτουργούν αποθηκεύοντας αριθµούς ως σχήµατα µπιτ, οι διευθύνσεις αναπαρίστανται και αυτές µε τον ίδιο τρόπο. Έτσι, αν ένας υπολογιστής έχει 64 κιλοµπάιτ (2 16 ) µνήµης µε µέγεθος λέξης 1 µπάιτ, τότε για τον προσδιορισµό µιας διεύθυνσης απαιτείται ένα σχήµα 16 µπιτ.
Οι διευθύνσεις ως σχήµατα µπιτ (2) Οι διευθύνσεις µνήµης καθορίζονται µε τη χρήση µη προσηµασµένων ακεραίων (δεν υπάρχουν αρνητικές διευθύνσεις). Η πρώτη θέση αναφέρεται ως διεύθυνση 0000000000000000 (διεύθυνση 0), και η τελευταία θέση αναφέρεται ως διεύθυνση 1111111111111111 (διεύθυνση 65.535) Γενικά, αν ένας υπολογιστής διαθέτει Ν λέξεις µνήµης, για την αναφορά όλων των θέσεων µνήµης απαιτείται ένας µη προσηµασµένος ακέραιος µεγέθους log 2 N µπιτ.
Οι διευθύνσεις ως σχήµατα µπιτ Παράδειγµα Ένας υπολογιστής έχει 32 MB µνήµης. Πόσα µπιτ χρειάζονται για τη διευθυνσιοδότηση κάθε µπάιτ της µνήµης;
Θυµηθείτε Μονάδα Ακριβές πλήθος µπάιτ Προσέγγιση κιλοµπάιτ (kilobyte) 2 10 (1.024) µπάιτ 10 3 µπάιτ µεγκαµπάιτ (megabyte) γκιγκαµπάιτ (gigabyte) 2 20 (1.048.576) µπάιτ 10 6 µπάιτ 2 30 (1.073.741.824) µπάιτ 10 9 µπάιτ τεραµπάιτ (terabyte) 2 40 µπάιτ 10 12 µπάιτ πεταµπάιτ (petabyte) 2 50 µπάιτ 10 15 µπάιτ εξαµπάιτ (exabyte) 2 60 µπάιτ 10 18 µπάιτ
Οι διευθύνσεις ως σχήµατα µπιτ Παράδειγµα Ένας υπολογιστής έχει 32 MB µνήµης. Πόσα µπιτ χρειάζονται για τη διευθυνσιοδότηση κάθε µπάιτ της µνήµης; Λύση Ο χώρος διευθύνσεων της µνήµης είναι 32 MB, δηλαδή 32 x 2 20 = 2 5 x 2 20 = 2 25. Άρα για τη διευθυνσιοδότηση κάθε µπάιτ απαιτούνται log 2 2 25, δηλαδή 25, µπιτ
Οι διευθύνσεις ως σχήµατα µπιτ Ένας υπολογιστής έχει 128 MB µνήµης. Κάθε λέξη σε αυτόν τον υπολογιστή είναι 8 µπάιτ. Πόσα µπιτ χρειάζονται για τη διευθυνσιοδότηση κάθε λέξης µνήµης;
Θυµηθείτε Μονάδα Ακριβές πλήθος µπάιτ Προσέγγιση κιλοµπάιτ (kilobyte) 2 10 (1.024) µπάιτ 10 3 µπάιτ µεγκαµπάιτ (megabyte) γκιγκαµπάιτ (gigabyte) 2 20 (1.048.576) µπάιτ 10 6 µπάιτ 2 30 (1.073.741.824) µπάιτ 10 9 µπάιτ τεραµπάιτ (terabyte) 2 40 µπάιτ 10 12 µπάιτ πεταµπάιτ (petabyte) 2 50 µπάιτ 10 15 µπάιτ εξαµπάιτ (exabyte) 2 60 µπάιτ 10 18 µπάιτ
Οι διευθύνσεις ως σχήµατα µπιτ Ένας υπολογιστής έχει 128 MB µνήµης. Κάθε λέξη σε αυτόν τον υπολογιστή είναι 8 µπάιτ. Πόσα µπιτ χρειάζονται για τη διευθυνσιοδότηση κάθε λέξης µνήµης; Λύση Ο χώρος διευθύνσεων της µνήµης είναι 128 MB, δηλαδή 128 x 2 20 = 2 7 x 2 20 = 2 27. Όµως, κάθε λέξη είναι 8 (2 3 ) µπάιτ, άρα έχουµε 2 24 λέξεις. Αυτό σηµαίνει ότι για τη διευθυνσιοδότηση κάθε λέξης απαιτούνται log 2 2 24, δηλαδή 24, µπιτ.
Τύποι Μνήµης Υπάρχουν διαθέσιµοι δύο τύποι µνηµών µε υποκατηγορίες RAM (Random Access Memory) SRAM (Static RAM) DRAM (Dynamic RAM) ROM (Read-Only Memory) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable PROM) EEPROM (Electronically EPROM)
RAM µνήµη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory) Είναι το µεγαλύτερο µέρος της µνήµης ενός Η/Υ Ο όρος προκαλεί σύγχιση γιατί και η µνήµη ROM µπορεί να προσπελαστεί τυχαία Αυτό που ξεχωρίζει τη RAM από τη ROM είναι ότι Η RAM µπορεί να αναγνωστεί και να εγγραφεί από το χρήστη O χρήστης µπορεί να γράψει κάτι στη RAM κι αργότερα µπορεί να το διαγράψει απλά µε το αντικαταστήσει µε κάτι άλλο Η RAM είναι «πτητική» Αυτό σηµαίνει ότι όταν διακόπτεται η τροφοδοσία του ρεύµατος (π.χ. σβήνουµε τον υπολογιστή ή πέφτει το ρεύµα), όλες οι πληροφορίες που υπάρχουν στη RAM (πρόγραµµα ή δεδοµένα) διαγράφονται
Τύποι Μνήµης Υπάρχουν διαθέσιµοι δύο τύποι µνηµών µε υποκατηγορίες RAM (Random Access Memory) SRAM (Static RAM) DRAM (Dynamic RAM) ROM (Read-Only Memory) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable PROM) EEPROM (Electronically EPROM)
Στατική RAM (Static RAM ή SRAM) Χρησιµοποιεί για την αποθήκευση δεδοµένων τις δισταθείς πύλες (ή πύλες φλιπ-φλοπ) που έχουν δύο καταστάσεις: 0 και 1 Διατηρεί την κατάστασή της (0 ή 1), δηλαδή τα δεδοµένα διατηρούνται αποθηκευµένα όσο υπάρχει τροφοδοσία ρεύµατος χωρίς να χρειάζονται ανανέωση. Είναι ακριβή στην κατασκευή της αλλά πολύ γρήγορη
Τύποι Μνήµης Υπάρχουν διαθέσιµοι δύο τύποι µνηµών µε υποκατηγορίες RAM (Random Access Memory) SRAM (Static RAM) DRAM (Dynamic RAM) ROM (Read-Only Memory) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable PROM) EEPROM (Electronically EPROM)
Δυναµική RAM (Dynamic RAM ή DRAM ) Χρησιµοποιεί πυκνωτές Αν ο πυκνωτής είναι φορτισµένος, η κατάσταση είναι 1, αν είναι αφόρτιστος, η κατάσταση είναι 0. Επειδή οι πυκνωτές χάνουν ένα µέρος του φορτίου τους µε την πάροδο του χρόνου, οι θέσεις τα κελιά µνήµης χρειάζονται περιοδική ανανέωση. Είναι αργές αλλά φτηνές.
Τύποι Μνήµης Υπάρχουν διαθέσιµοι δύο τύποι µνηµών µε υποκατηγορίες RAM (Random Access Memory) SRAM (Static RAM) DRAM (Dynamic RAM) ROM (Read-Only Memory) PROM (Programmable ROM) EPROM (Erasable PROM) EEPROM (Electronically EPROM)
ROM µνήµη µόνο για ανάγνωση (Read-Only Memory) Τα περιεχόµενά της καθορίζονται από τον κατασκευαστή Ο χρήστης µπορεί να διαβάσει τη ROM αλλά όχι και να γράψει σε αυτή Πλεονέκτηµα: είναι µη πτητική Χρησιµοποιείται για προγράµµατα ή δεδοµένα που δεν πρέπει να διαγραφούν ή να µεταβληθούν ακόµα και όταν ο υπολογιστής κλείνει, π.χ. Το πρόγραµµα εκκίνησης
Ιεραρχία της µνήµης
Κρυφή Μνήµη Είναι γρηγορότερη από την κύρια µνήµη αλλά πιο αργή από την ΚΜΕ και τους καταχωρητές της Έχει συνήθως µικρό µέγεθος και είναι τεχνολογίας SRAM Μεσολαβεί µεταξύ της ΚΜΕ και της κύριας µνήµης
Κρυφή Μνήµη Η κρυφή µνήµη περιέχει συνεχώς ένα αντίγραφο κάποιου τµήµατος της κύριας µνήµης. Όταν η ΚΜΕ πρέπει να προσπελάσει µια λέξη στην κύρια µνήµη, ακολουθείται η εξής διαδικασία: 1. Η ΚΜΕ ελέγχει την κρυφή µνήµη. 2. Αν βρει εκεί τη λέξη, την αντιγράφει, αν όχι, η ΚΜΕ προσπελάζει την κεντρική µνήµη και αντιγράφει το τµήµα της το οποίο ξεκινάει µε την επιθυµητή λέξη. Το τµήµα αντικαθιστά τα προηγούµενα περιεχόµενα της κρυφής µνήµης. 3. Η ΚΜΕ προσπελάζει την κρυφή µνήµη και αντιγράφει τη λέξη.
Υποσύστηµα Εισόδου/Εξόδου Επιτρέπει σε έναν υπολογιστή να επικοινωνεί µε τον έξω κόσµο και να διατηρεί προγράµµατα και δεδοµένα ακόµα και όταν είναι κλειστός Οι συσκευές εισόδου/εξόδου χωρίζονται σε δύο µεγάλες κατηγορίες: στις µη αποθηκευτικές στις αποθηκευτικές
Μη αποθηκευτικές συσκευές Πληκτρολόγιο και οθόνη Εκτυπωτής 39
Αποθηκευτικές συσκευές Είναι φθηνότερες από την κύρια µνήµη και τα περιεχόµενά τους είναι µη πτητικά. Χωρίζονται σε Μαγνητικές Οπτικές 40
Μαγνητικός Δίσκος
Μαγνητικός Δίσκος Οργάνωση Επιφανείας Προσπέλαση Δεδοµένων Τυχαία προσπέλαση Απόδοση Ταχύτητα περιστροφής Χρόνος αναζήτησης Χρόνος µεταφοράς
Μαγνητική Ταινία
Μαγνητική Ταινία Οργάνωση Επιφανείας Προσπέλαση Δεδοµένων Σειριακή προσπέλαση Απόδοση Αργότερη αλλά φτηνότερη από µαγνητικό δίσκο
Οπτικές συσκευές αποθήκευσης CD-ROM (Μνήµη σύµπηκτου δίσκου µόνο για ανάγνωση) CD-R (Εγγράψιµος σύµπηκτος δίσκος) CD-RW (Επανεγγράψιµος σύµπηκτος δίσκος ή διαγράψιµος οπτικός δίσκος) DVD (Ψηφιακός πολυµορφικός δίσκος - Digital Versatile Disk)
CD-RΟΜ (Compact Disk Read- Only Memory) Μνήµη σύµπηκτου δίσκου µόνο για ανάγνωση Χρησιµοποιεί την ίδια τεχνολογία µε τα CD που αναπτύχθηκε από τη Philips και Sony για την εγγραφή µουσικής. Η µόνη διαφορά είναι κάποιες βελτιώσεις για να είναι µια µονάδα CD-ROM πιό στιβαρή και διαθέτει έλεγχο σφαλµάτων
Ταχύτητες CD-ROM Ταχύτητα 1x Ρυθµός ανάγνωσης δεδοµένων 153.600 µπάιτ ανά δευτερόλεπτο Προσέγγιση 150 ΚΒ/δευτερόλεπτο 2x 307.200 ανά δευτερόλεπτο 300 ΚΒ/δευτερόλεπτο 4x 614.400 ανά δευτερόλεπτο 600 ΚΒ/δευτερόλεπτο 6x 921.600 ανά δευτερόλεπτο 900 ΚΒ/δευτερόλεπτο 8x 1.228.800 ανά δευτερόλεπτο 1,2 MΒ/δευτερόλεπτο 12x 1.843.200 ανά δευτερόλεπτο 1,8 MΒ/δευτερόλεπτο 16x 2.457.600 ανά δευτερόλεπτο 2,4 MΒ/δευτερόλεπτο 24x 3.688.400 ανά δευτερόλεπτο 3,6 MΒ/δευτερόλεπτο 32x 4.915.200 ανά δευτερόλεπτο 4,8 MΒ/δευτερόλεπτο 40x 6.144.400 ανά δευτερόλεπτο 6 MΒ/δευτερόλεπτο 47
DVD Είδος µονής πλευράς, µονής στρώσης µονής πλευράς, διπλής στρώσης διπλής πλευράς, µονής στρώσης διπλής πλευράς, διπλής στρώσης Χωρητικότητα 4,7 GB 8,5 GB 9,4 GB 17 GB 48
DVD και συµπίεση Η τεχνολογία DVD χρησιµοποιεί συµπίεση MPEG, που σηµαίνει ότι ένα DVD µονής πλευράς/µονής στρώσης µπορεί να χωρέσει 133 λεπτά βίντεο υψηλής ανάλυσης µαζί µε ήχο και υπότιτλους 49
Συνδεση υποσυστηµατων Σύνδεση µεταξύ ΚΜΕ, κύριας µνήµης και Ε/Ε 3-50
Σύνδεση ΚΜΕ και Μνήµης Συνδέονται µέσω 3 οµάδων καλωδίων που ονοµάζονται Δίαυλοι. Δίαυλος Αποτελείται από πολλά καλώδια. 1 καλώδιο µεταφέρει 1 µπιτ. Δίαυλος Δεδοµένων Ο αριθµός των καλωδίων εξαρτάται από το µέγεθος της λέξης πχ. 32 bit -> 32 καλώδια ώστε και τα 32 µπιτ της λέξης να µπορούν να µεταφερθούν ταυτόχρονα Δίαυλος Διευθύνσεων Για προσπέλαση µιάς συγκεκριµένης λέξης στη µνήµης. Αν η µνήµη διαθέτει 2 ν θέσεις, κάθε διεύθυνση µνήµης χρειάζεται ν µπιτ, εποµένως ο δίαυλος πρέπει να διαθέτει ν καλώδια για µεταφέρει ν µπιτ τη φορά Δίαυλος Ελέγχου Για µεταφορά εντολών από την ΚΜΕ προς τη Μνήµη. µ καλώδια επιτρέπουν 2 µ εντολές
ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ 3-52
Εκτέλεση Προγραµµάτων Η επεξεργασία των δεδοµένων από τους υπολογιστές γενικής χρήσης γίνεται µε τη χρήση ενός συνόλου εντολών που ονοµάζεται πρόγραµµα Ο Η/Υ διαβάζει δεδοµένα εισόδου και εκτελεί εντολές του προγράµµατος για να δηµιουργήσει δεδοµένα εξόδου Τα δεδοµένα και το πρόγραµµα αποθηκεύονται στη µνήµη Η ΚΜΕ χρησιµοποιεί επαναλαµβανόµενους κύκλους µηχανής για να εκτελέσεις τις εντολές προγράµµατος µία προς µία 53
Εκτέλεση Προγραµµάτων Κύκλος Μηχανής 54
Εκτέλεση Προγραµµάτων Κύκλος Μηχανής Ανάκληση: Η Μονάδα Ελέγχου (Μ.Ε.) ζητά από το σύστηµα να αντιγράψει την επόµενη εντολή στον καταχωρητή εντολών (IR) της ΚΜΕ. Ο µετρητής προγράµµατος (PC) έχει τη διεύθυνση της εντολής που θα εκτελεστεί. Αφού εκτελεστεί η εντολή, ο PC αυξάνεται κατά 1. ΑΛΜ R1 R2 R3 I PC Καταχωρητέές Αποκωδικοποίηση: Η εντολή στον IR αποκωδικοποιείται απο τη Μ.Ε., δηλ. δηµιουργείται δυαδικός κώδικας για το τι θα εκτελέσει το σύστηµα Εκτέλεση: Η Μ.Ε. δίνει εντολή σ ένα στοιχείο της Κ.Μ.Ε. να κάνει µια εργασία, π.χ. - Ζητά απ το σύστηµα να διαβάσει (φορτώσει) ένα στοιχείο δεδοµένων από τη µνήµη ή - Δίνει εντολή στην ΑΛΜ να προσθέσει τα περιεχόµενα δύο καταχωρητών εισόδου και να τοποθετήσει το αποτέλεσµα σ έναν καταχωρητή εξόδου. 55
Πρόσθεση δύο ακεραίων Περιεχόµενα µνήµης και καταχωρητών πριν από κάθε κύκλο 56
Πρόσθεση δύο ακεραίων Μετά την πρώτη εντολή 57
Πρόσθεση δύο ακεραίων Μετά την δεύτερη εντολή 58
Πρόσθεση δύο ακεραίων Μετά την τρίτη εντολή 59
Πρόσθεση δύο ακεραίων Μετά την τέταρτη εντολή 60