Aine "Arvutid" eksam

Käsu täitmine protsessoris (käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, operatsioon automaat ja juhtautomaat).

Arvuti mälu hierarhia.

Analoog info, ADC, DAC ja helikaart

LCD, LED OLED ja plasma kuvarid

Pooljuhtmälud

RISC ja CISC protsessorid, mikroprogramm

Konveier protsessoris ja mälus

Virtuaal mälu

Erinevad siinid ja nende osa andmevahetuses (AB, DB, CB)

Printerid ja värviline trükk

Andmevahetus mikroarvutis (erinevad siinid ja nende osa andmevahetuses, AB, DB, CB)

Optilised mäluseadmed

Vahemälu (Cache) organiseerimine (otsevastavusega, assotsiatiivne, kogum assotsiatiivne)

Enamkasutatavad kombinatsioonskeemid

Klaviatuur

Paralleelarvutid (SISD, SIMD, MIMD, MISD)

Magnetmäluseadmed

Mikroskeemide valmistamise tehnoloogiad

Erineva pöördumis viisidega mälud :LIFO, FIFO, assotsiatiivmälu ja kahe pordiga mälu

Spetsialse riistvara realiseerimine

Arvutite veakindlus, veakindlad koodid

Enamkasutatavad järjestiskeemid

Suvapöördusmälud

Katkematu pingealikas (UPS)

Adresseerimise viisid

Alamprogrammide poole pöördumine ja pinumälu

Käsuformaadid : 0, 1, 2, 3 ja 1,5 aadressiga arvutid

Puutetundlikud ekraanid

Arvuti mälu klassifikatsioon

Siinide juhtimine - katkestusteta süsteem, katkestustega süsteem ja prioriteedid

Pinumälu (Stack) - realiseerimine ja kasutamine

Protsessori struktuur : käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, juhtautomaat ja operatsioonautomaat

RAID ja SSD kettad

Püsimälud : ROM, PROM, EPROM, EEPROM ja Flash

Siirete ennustamine (Branch prediction) : vajadus, meetodid

Käsu täitmine protsessoris (käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, operatsioon automaat ja juhtautomaat).

Käskude täitmine käib von Neumanni tsükli järgi: a) Käsukoodi laadimine käsuloendurisse (FETCH) b) Käsuleonduri modifitseerimine (PC+1) Käsu aadress mälu aadressiregistrisse + read Mälupesa sisu mälu puhverregistrisse Mälu puhverregistrist kood käsuregistrisse + ALU-sse c) Käsukoodi dekodeerimine d) Käsu täitmine (EXECUTE) Juhtautomaadi sisendid, mille käsudekooder aktiveeris ALU seadistamine

Von Neumanni tsükkel: -käsukoodi lugemine käsuloenduri järgi (FETCH) -käsuloenduri modifitseerimine (PC+1) - käsukoodi dekodeerimine -käsu täitmine (EXECUTE) = (Instruction Execution, fetch-decode-execute cycle). Protsessor teostab operatsioone mälus paiknevate käskude järgi. Klassikalise protsessori koosseisu kuuluvad Käsuloendur, käsudekooder, juhtautomaat (CU) ja operatsioonautomaat (ALU,registrid ja mälud.) Protsessor väljastab käsuloendurist (PC) aadressi, saab mälust käsu koodi ja salvestatab selle käsuregistrisse. Käsuregistri väljundisse on ühendatud dekooder. Käsu dekoodril läheb aktiivseks väljund, mis näitab millise käsu kood loeti protsessorisse. Kõik käsud sisaldavad alati käsukoodi, kuid sealjuures võib olla ka andmeid või aadress. Käsudekooder dekodeerib käsu, mille järgi juhitakse üksikuid operatsioone käsu täitmisel (avab käsuregistri,saadab program counterile +1, saadab ALU sse signaale jne) Dekoodri väljundis on iga sisendkoodi korral aktiivne ainult üks väljund. Pärast käsukoodi dekodeerimist asub käsu edasist täitmist juhtima juhtautomaat. Käsu täitmine koosneb teatud hulga elementaar operatsioonide (mikrooperatsioonid) teostamisest.

Tagasi

Arvuti mälu hierarhia

Kolmnurk, ülevalt alla: Registermälu, vahemälu, põhimälu, kõvaketas (magneetiline), CD-ROM optiline, lint (magneetiline). Mida kõrgemal hierahias seda kiirem, kallim ja väiksema mahulise mäluga on tegu. Mida all pool seda odavam, aeglasem ja mahukam. Mälu hierarhia tipus on suht väikesemahuline kuid kiire registermälu. See on suhtel kallis, sellep tema maht ka piiratud. Töötab ta protsessori kiirusega. Järgneb vahemälu (peidikmälu, Cache) mis on juba suurema mahuga, aga ka mõnevõrra aeglasem. Esimesed 2 on realiseeritud reeglina staatilise suvapöördusmäluna, mis on kiirem dünaamilisest. Põhimälu on dünaamiline suvapöördus mälu mis tagab suurema pakkimistiheduse kristallil kui dünaamiline, kuid on ka aeglasem. Järgnevad juba järjest pöördusega mälud, mis on veelgi aeglasemad, aga suurema mahulised.

Tagasi

Analoog info, ADC, DAC ja helikaart

Lained (võnked) ja elektromagnetväljad on analoogkujul, st. nad on sujuvate võngete pidevad signaalid. Analoogsignaali muundamine digitaalseks ja vastupidi toob kaasa teatud vea.
Analoog-digitaal muundur (ADC) – analoogsignaal lastakse läbi mitme erineva takistusega dioodi. Vastavalt sellele, kui mitu dioodi on jõudnud diskreetimisel pingenivoole '1', leitakse koodimuunduris kahendkood. Iga kord Kui muundatav pinge ületab kasvades järjekordse osapinge ilmub järgmisse koodijärku üks. Muundamisel tekib ka viga. Muundamisel saadud kood ei ole järjestikuste kahendarvude jada. Selleks, et saada tulemus kahendarvude jadana on veel lisatud koodimuundur.
Digitaal-analoog konverter (DAC) – muudab kahendkoodis signaali pidevaks analoogsignaaliks. Paralleelkujul ülekantava signaali jaoks näiteks pingete summaator, mille abil saab määrata, kui mitu 'ühte' on antud signaalis. Või analoogimine, mille igas järgus paiknevale ühele antakse kindel pingenivoo (teistest suhteliselt erinev) ning pingete summeerimisega on võimalik määrata mistahes kood. Võib realiseerida mitmel erineval viisil. Nt meetod, mis põhineb pingete summeerimisel. On register, kus hoitakse muundatavat kahendkoodi. Põhiliseks komponentideks on digitaalselt juhitavad lülitid. Kui vastavas registri järgus on 1, siis lüliti kaudu läheb vastav pinge analoogsummaatori sisendisse. Mida rohkem on koodis ühtesid, seda suurem arv pingeid läheb analoogsummaatori sisendisse. Probleemiks on summeeritavate osapingete valik, et saada võimalikult täpne analoog pinge. Mida pikemat koodi kasutada seda parema tulemus tuleb.
Helikaart – on seade, mille abil arvuti väljastab või võtab vastu helisignaale. Helikaardil on vähemalt üks väljundpesa. Veel võib sel olla mikrofoni pesa. Enamus helikaarte on 16 või 24 bitised. See tähendab, et 16 bitine kaart käsitleb 16 andmebitti ühe korraga. Mida suurem on bitisügavus, seda kvaliteetsem on heli. Stereoheliks piisab helikaardil 2śt kanalist, 8 kanaliga saab 7,1 ruumilist heli. Helikaardi tähtsaim komponent on Digitaalsignaaliprotsessor (DSP). stiheduse kristallil kui dünaamiline, kuid on ka aeglasem. Järgnevad juba järjest pöördusega mälud, mis on veelgi aeglasemad, aga suurema mahulised.

Tagasi

LCD, LED OLED ja plasma kuvarid

Vedelkristall kuvar LCD (Liquid Crystal Display) - Vedelkristallid on pikad molekulid, mis keerduvad spiraali, kui neile rakendada elektrivälja. Kahe elektroodi vahel asub vedelkristall, mis teatud pinge andmisel polariseerib valgust (90¤). Tagant langeb ekraanile polariseerimata valgus, mis läbib filtri, mis hoolitseb veelkord polarisatsiooni nullistamise eest, siis läbib valgus LC kihi, mis kas polariseerib selle või mitte, olenevalt elektroodide pingest. Vedelkristallist teisel pool asub 90C polariseeriv filter, mille läbib ainult polariseeritud valgus. Nii on võimalik elektriväljaga juhtida iga pikseli heledust ja värvilise vedelkristallkuvari puhul ka värvi. – Twisted effekt. LCD kuvarid on kahel põhimõttel: nemaatilised ja twisted effektil põhinevad.
Nemaatilistel LCD kuvaritel muudetakse kristalli struktuuri vooluga mis muudab nende läbipaistvust. Kasutatkse nii tagant valgustamist kui ka tausatavalguse peegeldumist vedelkristalli taga olevalt peeglilt. Peegelduse korral jääb valgus tihti nõrgaks ja kujundi kvaliteet ei ole piisav.
TFT erineb tavalisest LCD-st selle poolest, et iga piksel säilitab oma värvi niikaua, kuni antakse ette uus värv mida kuvada, seega kasutab voolu ainult värvi muutmisel ja on seetõttu säästlikum. Plasma kuvarites kasutatakse ühe piksli jaoks kolme üliväikest plasmakambrikest (RGB), mis helendavad vastavalt etteantud värvikoodile erineva intensiivsusega voolu toimel. Asja tuumaks ongi helendav gaaslahendus. Orgaanilised kuvarid – Väike voolutarve, õhuke, madal pingetaluvus, ei vaja taustavalgustust.

Tagasi

Pooljuhtmälud

Pooljuhtmälud - jagunevad mittesäilivad (sõltuvad toitepingest) ja säilivateks. Mittesäilivad: SRAM-info on salvestatud positiivse tagasiside kaudu trigerites. Väga kiire, kas. registermälus ja vahemälus. Trigerite pakkimistihedus kristallil jääb väiksemaks kui dünaamilisel RAM-l. DRAM- infokandajaks laeng. Kui SRAM-is kulub ühe biti info hoidmi¬seks kuni kuus transistori, siis siin on vaid üks transistor koos konden¬saatoriga. Kuivõrd ei ole olemas ideaalset isolaatorit, siis laeng teatud aja möödudes kaob ja info hävib. Selle vältimiseks toimub dünaamilises mälus pidev mälu värskendamine (refresh) mille käigus kirjutatakse pidevalt infot uuesti üle. SRAM-st odavama hinna tõttu kasutatakse DRAM-i just suuremamahulise põhimälu valmistamiseks. DRAM on aeglasem kui SRAM. Mälu moodulite mahud on siin suured (väike biti pindala), kuid mikroskeemile ei ole võimalik teha piisaval hulgal väljaviike. Sellepärast jagatakse tavaliselt DRAM-i aadress kaheks osaks: rea aadress ja veeru aadress.
Säilivad: ROM- info kirjutatakse maskiga sisse 1 kord, valmistamisel. Võtab vähe kristalli pinda ja on kiire. Kasut. nt BIOSis, loogika realiseerimisel. PROM-programmeeritav ROM, Kasutaja programmeerib spetsiaalse programmaatoriga põletades vastavalt vajadusele läbi väiksema ristlõikepindalaga kohad. On aeglasem kui maskiga programmeeritav mälu. EPROM-kogu mälu kustutatakse korraga UV-kiirgusega, ümberprogrammeeritav püsimälu baseerub ujuva paisuga väljatransistoridel. EEPROM- Elektriliselt kustutatav-ümberprogrammeeritav püsimälu. FlashEPROM- Sõnahaaval teostatavate operatsioonidega mälu.

Tagasi

RISC ja CISC protsessorid, mikroprogramm

Protsessorid võib oma ideoloogia järgi jagada kaheks CISC -Complex Instruction Set Computer – selline protsessor võib ühe instruktsiooni raames teha mitut erinevate mikrooperatsiooni. CISC protsessorile kirjutatud programmid on mahult väiksemad ning ühtlasi on neid masinkoodis ka suhteliselt lihtne kirjutada. RISC - (Reduced Instruction Set Computer) selline protsessor aga toimetabki üksnes võimalikult lihtsate mikrooperatsioonidega. Lihtsamaid käske on võimalik täita kiiremini kuid neid käske kulub mingi programmi juures rohkem. RISC protsessorile kirjutatud programmid vajavad rohkem mälu, sest kõik mikrooperatsioonid tuleb eraldi kirja panna, ühtlasi on selliseid programme masinkoodis ka raskem kirjutada kui CISC-le. Argument RISC’i kasuks arvati olevat, et isegi kui RISC masin võtab neli või viis käsku, mida CISC masin teeks ühe instruktsiooniga, RISC masin teeks seda ikkagi 10 korda kiiremini (sest instruktsioonid ei ole interpreteeritud).Idee on selles, et kui CISC täidab käsu näiteks 10 ajaühikuga, siis RISC näiteks 1 ajaühikuga, kuid sama tegevuse teostamiseks kulub RISC protsessoris näiteks 5 korda rohkem käske. Saame tulemuse, et RISC on ikkagi kaks korda kiirem (CISC-l 10 ajaühikut ja RISC-l 1x5=5 ajaühikut). Loomulikult eeldab suurema hulga käskude lugemine suuremat arvu mälu poole pöördumisi, mis kulutavad ka aega. Praegu kasutatakse hübriidstruktuure mis ei ole puhas RISC ega CISC. Näites RISC tuuma ümber on ehitatud CISC kest.

Tagasi

Konveier protsessoris ja mälus

Käsu täitmise protsessoris võib jagada teatud sõltumatuteks etappideks. Näiteks on siin käsk jagatud neljaks etapiks:
1) IF Instruction Fetch (Käsu laadimine) + Instruction Decode
2) OF Operand Fetch (Operandi laadimine)
3) OE Operand Execute ( Operatsioni täitmine ALU-s)
4) OS Operand Store ( Resutaadi salvestamine)
Iga etapi täitmisel töötab ainult 20% riistvarast, samas kui 80% ei tee midagi. Konveier on üks käskude täitmise efektiivsuse tõstmise võimalus, mille on arvutustehnikasse toonud RISC ideoloogia. Kui need neli käsu täitmise etappi oleksid kõik sõltumatud ja umbes sama kestvusega, saab peale seda kui esimene käsk on läbinud esimese etapi ja jõudnud teise, alustada juba teise käsu juures esimese etapi täitmist. Kui etapid on sõltumatud, saab siis kui esimene käsk on kolmandas etapis ja teine käsk teises, alustada juba kolmanda käsu juures esimese etapi täitmist jne.Suurenenud ei ole ühe käsu täitmise kiirus, kuid tänu käskude täitmise paralleelsusele täidetakse neid keskmiselt ajaühikus rohkem. Samuti on kogu protsessor pidevalt koormatud.

Tagasi

Virtuaal mälu

mälu laiendus, mida rakendused näevad tavalise mäluna, see jaotatakse ka lehekülgedeks ja lisaks on flag, kas antud lehekülg on virtuaalmälus või põhimälus

Tagasi

Erinevad siinid ja nende osa andmevahetuses (AB, DB, CB)

Siinidraiver - element, mis eraldab siinist mingi seadme. Siinid jagunevad oma funktsioonide järgi kolmeks
1) Andme-siin (Data Bus (DB)) - siini järgulisus määrab ühe siini tsükliga (pöördumine lugemiseks või kirjutamiseks mälu või sisend-väljund seadme poole) edastatava sõna järgulisuse. Kui DB on 32 järguline (koosneb 32-st liinist) saab ühe siini tsükliga edastada 32 bitilise sõna.
2)Aadress-siin (Address Bus (AB)) - aadress-siini kaudu liiguvad kaks aadressi mälu pesa aadress, mille poole toimub pöördumine ja sisend- väljund seadme aadress. Aadressi dekooder on mälu sees ja sisend/väljund seadme jaoks on eraldi dekooder. Tegemist on homogeense siiniga ja AB liinidel liigub aadressi edastamisel info ühes suunas. AB järgulisus määrab maksimaalse adresseeritava mälu mahu ja maksimaalse sisend-väljund seadmete arvu. Selleks, et suurendada mälu mahtu, tuleb aadress-siinile lisada juurde järke. Kui see ei ole tehnoloogiliselt võimalik tuleb kasutada muid meetodeid.
3)Juht-siin (Control Bus (CB)) - kaudu liigub juhtimiseks vajalik info. R/W + siiniprotokolli juhtimine, eristab pöördumise mälu või I/O seadme poole. Siinitsükli alustamisel saadab välja olekusõna, milles määrab R/W, CS jne. Erinevalt AB ja DB’st pole homogeenne. Mõned liinid edastavad infot ühes suunas, teised teises. Signaalid on vajalikud info edastuse juhtimiseks süsteemi komponentide vahel.

Printerid ja värviline trükk

Igasugune arvutiprinter koosneb kolmest põhiosast:1.paberi või muu andmekandja veo- ja etteandmissüsteem.2.trükimehhanism koos trükivärvi pealekandva sõlmega (marking engine) ning.3.juhtseade e. kontroller, mis juhib trükimehhanismi ja mille abiga jäädvustatakse trükimärgid andmekandjale. Printereid võib tööpõhimõtte järgi jaotada kahte suurde klassi:1.löökprinterid.2.löögita printerid.
Maatriksprinter - Dot matrix printer. printimispeas asub nõeltest maatriks, iga nõela taga on solenoid. Kui juhtseade tekitab vooluimpulsi, tõukab magnetväli nõela peast välja ja kindel nõel lööb vastu värvilinti ja tekitab enda taga olevale paberile punkti. Punktidest moodustub kujund. Printer on odav ja lärmakas ja võimaldab trükkida lihtsamat punktidest koosnevat graafikat. Kasutatakse nt pankades maksekorralduste puhtul, et prinditust kopeerpaberi koopiat saada.
Jugaprinter - Ideelt sarnane maatriksprinteriga. Trükipeas on pihustid, millest pritsitakse paberile värvaine tilkku. Pihusteid sisaldav trükipea liigub horisontaalselt paberi läheduses ja vertikaalne liikumine saadakse paberi kerimisega. Värvaine täppidest moodustub kujund. Pihustamine: 1.Pieso kristalli pihustit mõjutab vool, selle tulemusena ta muudab oma kuju ja paiskab tindi tilga pihustist väja. 2. Trükipeas on takisti, mis voolu impulsi toimel kiiresti kuumeneb ja paiskab paisunud tindi tilga pihustist paberile ning kuna tint on kuumenenud, siis see kuivab kiiremini. Laserprinteris - on laser ainultvalgusallikaks.
I Põhineb seleeni sisaldava ainega kaetud trumlil, mis on valgustundlik. Valguse toimel muutub pooljuht materjal sleen juhiks. Trummel laetakse kõrgepingega, selle pinda mõjut. valgusega, mille allikaks on laserprinteris laser ja koopiamasinas originaali peegeldus. Kohad, mis saavad rohkem valgust, muutuvad rohkem juhiks ja neilt kaob laeng. Trummel pöörleb edasi, lähenedes toonerile. Rohkem laetud kohad tõmbavad rohkem toonerit külge ja vähem laetud kohad tõmbavad vähem toonerit külge. Nii mood. toonerist trumlile kujund. Koopiamasinal on kujund trumlil vastavalt peegeldusele, printeris koosneb punktidest. Trummel surutakse vastu puhast paberit ja tooner kuumutatakse paberile kinni ning trummel puhastatakse tooneri jääkidest.
II Laserist tulevat valgust moduleeritakse infoga, mis määrab, milline punkt peab olema must, milline valge. Enamasti kasutatakse moduleeritud valguskiire juhtimisel pöörlevat hulktahukat - laseri kiir liigub vasakust servast paremasse ja rea lõppedes läheb kiir järgmisele tahule ja alustab jälle liikumist vasakult paremale. Uue rea kujundi moodustamiseks on edasi pööranud ühe rea positsiooni võrra ka seleentrummel.
III Laserprinter ilma laserita. Valgusallika ja trumli vahel kasut. samasugust vedelkristall (LCD) paneeli nagu kuvaris. Lastes teatud punktidest valgust läbi, tekitatakse trumlile laengutest kujund. Ilma laserita laserprinterites kasut. ka valgusallika ja modulaatorina CRT kuvari elektronkiire torul põhinevat valgusallikat.
Värviprinter - Kuna paber ei ole aktiivne valgusallikas nagu kuvari elektronkiire toru ja taust on valge mitte must, ei kasut. printerites värvide liitmiseks RGB süsteemi. Kasut. hoopis CMYK süsteemi.
Cyan (peegeldab kõiki värvusi peale punase, lahutab valgest punase), Magneta (peegeldab kõiki värvusi peale rohelise, ehk laht. valgest roh.), Yellow (peegeldab kõiki värvusi peale sinise, lah. valgest sin.). Nende summa peaks andma mitte eriti kvaliteetse musta, millele on lisatud veel must värv - blacK.
Laserprinetrites saab värvilise trüki trükkides mitu korda üle erinevat värvi tooneritega. Jugaprinteris kas tehakse ületrükk vahetades tinti või paremates printerites on iga värvi jaoks oma pea.

Tagasi

Andmevahetus mikroarvutis (erinevad siinid ja nende osa andmevahetuses, AB, DB, CB)

Mikroprotsessorite ilmumine tõi kaasa uue arhitektuuri tekke. Selleks on siini arhitektuur kui ühendliinid e siinid (füüsiliselt komplekt juhtmeid) on kasutuselt kõigi süsteemi komponentide vahel info vahetamiseks. Analoogselt kiirteede süsteem liikluses. Kõik süsteemi komponendid peavad täitma teatud formaalseid reegleid (siini protokol), et vältida konflikte. Liikluses on selleks liiklus eeskirjad. Probleem on selles, et tehnoloogiliselt on piiratud mikroskeemi väljaviikude arv ja nüüd peab suhteliselt võimas protsessor suhtlema kõigi teiste süsteemi komponentidega läbi selle piiratud kanali (siin).

Erinevad siinid ja nende osa andmevahetuses (AB, DB, CB)

Optilised mäluseadmed

Optilisele mäluseadmele salvestatakse info ühele pikale rajale. Seda teeb laser, mis emitteerib samas faasis ja ühtlase võnkumisega valgust. Plaadi pinnale moodustatud muhkude ja lohkude pealt peegeldub vastasfaasis valgus mille üleminekuid loetakse valgussensoriga. Kettad on sageli kahekihilised ja/või kahepoolsed.
CD-ROM – Kasutaja saab neid ainult lugeda. CD-R – kirjutusel positsioneeritakse laser põhimikku sulatatud spiraalvao järgi. Info salvestatakse valgustundliku orgaanilise aine pinnale peegelduvate ja vähempeegelduvate laikudena. CD-RW – andmekihi pind koosneb erilistest keemilistest komponentidest, mis võivad oma olekut kor¬du¬valt muuta ja säilitada, sõltuvalt temperatuurist. Materjali laseriga kuumutamisel ühe temperatuuriga ja see¬järel jahutades, aine kristalliseerub ning teise temperatuuriga kuumutades, võtab aine mitte¬kristalliseerunud oleku. Temperatuuri kasvavas suunas toimub Lugemine-Kustutamine-Kirjutamine. DVD – mõõtmetelt sama suur kui CD-R, kuid DVD on tihedamate radadega, väiksema laseri lainepikkusega ja rohkemate kihtidega. Blu- Ray Disk (BD) mahutab ühekihilisena 25 GB ning kahekihilisena 50 GB andmeid mõõtmed on samad, mis tavalisel CD/DVD plaadil. Suurem maht on saavutatud andmete kirjutamisel ja lugemisel kasutatava sinise (tehniliselt sinine-violetne) laseriga. Sellest tuleneb ka tehnoloogia nimetus. Sinisel laseril on (võrrelduna CD/DVD-de puhul kasutatava punase laseriga) lühem lainepikkus (405 nm). See teeb võimalikuks laserkiire täpsema trajektoori mis omakorda lubab andmeid plaadile salvestada tihedamalt. Holograafiline salvestus – Ruumiline salvestus, suur infotihedus. Info kodeeritakse ja säilitatakse tasapinnaliste piksel¬kujutistena, kus iga piksel tähistab 1 bitti. Täielik paralleelsus võimaldab kiiret lugemist. Paraku ei ole leitud veel laiatarbe kasutamiseks sobilikke materjale ja mürakindlus on kehva.

Tagasi

Vahemälu (Cache) organiseerimine (otsevastavusega, assotsiatiivne, kogum assotsiatiivne).

Otsevastavusega vahemälu (Direct-mapped cache) - Üks lihtsamaid vahemälu organiseerimise viise on otsevastavusega vahemälu. Info lugemine mälust toimub gruppidena (Line). Mälu on jagatud segmentideks (Set). Vahemälus on igale grupile oma koht. Korraga saab vahemälus olla üks 0-s grupp, üks 1-ne grupp, üks 2-ne grupp ja üks 3-s grupp. Seejuures võib iga grupp olla ükskõik millisest segmendist. Vahemälu kontroller võrdleb mälu poole pöördumisel, kas vastava grupi juures on soovitud segmendi number. Kui on kokkulangemine (hit), siis pöördub protsessor vahemälu poole. Kui aga ei lange kokku, asendatakse vastav grupp teisega. Vajadusel (kui protsessor on antud gruppi midagi kirjutanud) kopeeritakse asendatav grupp ka põhimällu.
Assotsiatiivne vahemälu (Associative mapped cache) - Assotsiatiivne vahemälu ei ole jägatud segmentideks. Endiselt on olemas grupid. Nüüd võib vahemälus olla ükstaskõik milline grupp mälust. Otsimine vahemälust toimub grupi numbri järgi. Grupid ei ole järjestatud ja sellepärast kasutatakse assotsistiivmälu. Siin on vähem vaja põhimälu poole pöördumisi, kuid mälu ise on kallim. Otsevastavusega vahemälu korral oli alati teada, milline grupp tuleb asendada. Assotsitiivse vahemälu puhul tuleb see otsustada kontrolleril. Kasutusel on terve rida vastandlikke strateegiaid. Assotsiatiivse vahemälu uuendamise strateegiad :
• LRU -Least Recently Used
• LFU –Least Frequently Used
• FIFO –First In First Out (kauem olnud andmed välja)
• Random –juhuslik
Kogumassotsiatiivne vahemälu (Set associative-mapped cache) - kompromiss direct-mapped ja täielikult associative cache vahel. Vahemälu on jagatud kaheks, neljaks või kaheksaks kogumiks, millest igaüks sisaldab mitut andmeplokki. lga põhimälust vahemällu loetav plokk võib asuda üksköik missuguses kogumis, kuid kogumi piires on tal alati oma kindel koht. Näiteks kahekogumiline vahemälu sisaldab kaht võrdse andmeplokkide arvuga kogumit ja seega võib iga konkreetne põhimäluplokk asuda vahemälus ühes kahest kohast. Otsimisaeg väheneb ning väiksem on ka võimalus, et sagedasti kasutatavad andmeplokid kirjutavad üksteist üle. Sellise arhitektuuri puuduseks on teostuse keerulisus.

Tagasi

Enamkasutatavad kombinatsioonskeemid

Kombinatsioonskeem: digitaalskeem, milles, teades sisendite väärtusi, võime väljundid välja arvutada üheselt, väljundid on määratud üks-üheselt sisendite väärtustega.
Välistav või (eXclusive-OR) - Kui kaks signaali on võrdsed annab XOR element väljundsignaaliks 0 ja 1, kui signaalid ei ole võrdsed. Kasutatakse komparaatoris võrdlemaks kahte sisendsõna.
Komparaator on võrdlusskeem, mis sisendisse tulevaid operande võrdleb ning teeb kindlaks, kas esimeses sisendis olev operand on suurem (Great), võrdne (Equal) või väiksem (Less) kui teises olev, aktiveerides vastava väljundi. Multiplexor (Multiplexers) -Siinide e. magistraalide kommuteerimiseks kasutatakse multipleksorit. Multipleksor võimaldab valida ühe mitmest siinist ja ¸hendada selle oma väljund siiniga. Sõltuvalt dekoodri sisendkoodist suunatakse JA-elemendi kaudu üks sisendsignaalidest läbi VÕI-elemendi väljundisse. Dekoodri sisendkood on multpleksori juhtkoodiks. Demultipleksor - Multipleksori vastand. Sisse tuleb 1 andmesisend ja vastavalt juhtsisendite väärtusele on väljundiks 1 mitmest andmeväljundist. Nt 1 to 2, 1 to 4, 1 to 8 DMux.Skeem:
Summaator (Adder) - Kahe biti liitmisel on sisenditeks a ja b ning ülekanne madalamast bitist kõrgemasse (carry out). Väljundiks on summa ning ülekanne omakorda kõrgemasse bitti (carry in). Summaator on moodustatav JA, VÕI ning EI-elementidest.
ALU (Arithmetic-Logic Unit) - Teostab aritmeetika ja loogikatehteid. Multipleksor valib vastavalt etteantud koodile ühe kindla funktsiooniga sisenditest ja suunab väljundisse. Selle lülituse alusel v?ib koostada mitmebitiseid mitmefunktsioonilisi aritmeetika-loogika-plokke. Aritmeetikatehete operandide ja tulemuste salvestamise jaoks on otstarbekas kasutada registreid ning suunamised registritest ALU sisenditesse ja ALU väljundist registritesse teostada multipleksorite ja demultipleksorite abil.
Dekooder (Decoder) - võimaldab identifitseerida sisendis olevat kahendkoodi. N-sisendilisel dekoodril on nn. täieliku dekoodri korral kuni 2n väljundit. Dekooder on lihtsasti koostatav JA-elementidest.
Koodimuundur (Code Converter) - Teisendab näiteks kahendkoodi kümnendkoodiks.

Tagasi

Klaviatuur

Klaviatuuri kõikide klahvide all on lülitid. Lülitid võivad olla kontaktidega või kontaktivabad. Väga laialt on levinud klaviatuurid kus kasitatakse metaliseerirud plastmassist kilet mis täidab ühtlasi ka vedru ülesannnet. Klaviatuur moodustab maatriksi kus read on ühendatud väljund pordi külge. See tähendab, et klaviatuuri kontroller saadab sinna teatud skaneerimise koode. Veerud on ühendatud läbi kaitsva takisti toite nivooga (väärtus 1) ja samuti saab lugeda veergude väärtusi läbe sisend pordi klaviatuuri kontrollerisse. Kõigis horisotaalide ja vertikaalide ristumiskohtades on lülitid (klahvid). Iga lüliti küljes on klahv vastava numbri või tähega. Scan koodi saamiseks saadetakse vertikaal liinidel kood kus on väärtus 0 ainult esimesel ülemisel vertikaalil. Kõikidel teistel horisotaalidel on väärtuseks 1-d. Kui nüüd on mõni ülemise horisotaali klahv alla vajutatud, siis on ka vastaval vertikaalil väärtus 0. Kõigil neil vertikaalidel kus klahv ei ole alla vajutatud on väärtus üks. Kui alla on vajutatud klahv mõnel teisel horisontaalil, kus on väljund pordi kaudu väärtus üks, siis ei mõjuta nad vertikaali väärtust. Järgmiseks saadetakse horisontaalidele kood kus on järgmisel liinil null ja kõik ülejäänud ühed. Sellega kontrollitakse kas järgmisel horisontaalil on mõni klahv vajutatud. Sellisel moel kontrollitakse järjest kõiki horisomtaale. Kui on jõutud viimasele, siis algab protsess otsast peale. Teades horisontaalile väljastatud koodi ja vertikaalidelt loetud koodi saab kindlaks teha milline klahv on alla vajutatud. See ongi scan kood. Kui korraga on mõnel horisontaalil alla vajutatud rohkem kui üks klahv on ka vertikaalidel rohkem kui ühes järgus null. Valitakse välja neist üks ja vastav kood saadetakse protsessorisse.

Tagasi

Paralleelarvutid (SISD, SIMD, MIMD, MISD)

Paralleelarvutus on ühe arvutusülesande eri osade samaaegne lahendamine mitme protsessoriga, mis asuvad ühes või mitmes arvutis. Selleks peab ülesanne olema jaotatud osadeks, mida lahendatakse paralleelselt. Seejuures võib arvutusülesande eri osade lahendamiseks kasutada erinevaid arvutiressursse. Samas ei saa igat ülesannet jaotada osadeks, mida paralleelselt lahendada.
Mitu protsessorit tihedalt koos ühes arvutis. Protsessorid jagavad mälu ja kella (takti). Suhtlevad omavahel enamasti jagatud mälu kaudu. Head küljed: suurem jõudlus; majanduslikult otstarbekam; suurem töökindlus.
SMP -sümmeetrilised mitmeprotsessorisüsteemid - Igal protsessoril oma koopia opsüsteemist. Mitu rakendusprogrammi saab korraga töötada. Enamus kaasaegseid opsüsteeme toetab SMP-d.
Asümmeetrilised süsteemid - Igal protsessoril oma töö, põhiprotsessor juhib neid ja jagab töid. Kohtab põhiliselt väga suurtes süsteemides.
• Ühe käsuvoo ja ühe andmevooga arvutid. (SISD - Single Instruction Single Data-stream)
• Ühe käsuvoo ja mitme andmevooga arvutid. (SIMD - Single Instruction Multiple Data-stream)
• Mitme käsuvoo ja mitme andmevooga arvutid. (MIMD - Multiple Instruction Multiple Data-stream)

Tagasi

Magnetmäluseadmed

Magnetiline info salvestus põhineb magnet materjali magnetiseerimises ünes või teises suunas. Selleks kasutatakse lugemis/kirjutamis pead, mis on magnetmaterjalist ja mille peal on mähis. Juhtides mähisesse voolu ühes või teises suunas tekib ka vastava suunaline magnetväli. Magnet jõujooned kaarduvad materjalist välja sinna tehtud pilu kohal mis aga omakorda on salvestus materjali lähedal. Lugumisel aga indutseerib magnetvälja muutus mähises impulsse. Vool indutseeritakse selles kohas, kus toimub üleminek magneetimise ühelt suunalt teisele ja voolu suund sõltub sellest milises suunas on magnetvälja üleminek.
Magnetmälu jaguneb säilivaks mullmäluks, floppy-ks, kõvakettaks, magnetkettaks ja lindiks.
Kõvaketta koostisosad: Lugemis- ja kirjutamispea (ingl. k. Head), vanematel seadmetel on kumbki eraldi. Loob kettale positiivselt ja negatiivselt laetud piirkondi Kontrolleri telg, mille külge on kinnitatud lugemis- ja kirjutamispea. See kõvaketta osa teeb ära kõige suurema osa tööst.Kettad (ingl. k. Platter): ühes kõvakettas on mitu füüsilist andmeketast. Kettale salvestatakse andmed nullide ja ühtedena ning sealt on võimalik neid vajaduse korral uuesti lugeda. Kontroller liigutab lugemis- ja kirjutamispead. Kontroller liigutab pead terve ketta raadiuses ning juhib pea sinna, kust on vaja andmeid lugeda või kirjutada. Mootor paneb pöörlema alumiinimumkettad. Sellest osast eraldub kõige suurem osa kõvaketta eraldatavast soojusest. • Liidesed (ingl. k. Connectors), mille külge on võimalik panna nii toite- kui ka andmejuhe. • Korpus on mõeldud kõvaketta kaitsmiseks ja kooshoidmiseks, samuti aitab see säilitada kõvakettasisest rõhku.

Tagasi

Mikroskeemide valmistamise tehnoloogiad

1)unipolaarsed tehnoloogiad: CMOS tehnoloogial põhinevates lülitustes on loogikaelemendid üles ehitatud komplementaar-sümmeetriliste transistoripaaride baasil. Transistorideks on MOSFET (metall-oksiid-pooljuht väljatransistoride) paarid, kus üheks transistoriks on n-tüüpi MOSFET ja teiseks p-tüüpi MOSFET. CMOS seadmete eelisteks on väike müratundlikkus, väga väike lekkevool, väike soojuseraldus. CMOS loogikaelemente on võimalik paigutada kiipides väga tihedalt. CMOS tehnoloogia puuduseks on soojuseraldus ja energiatarve ümberlülitamise hetkel, sest võib saabuda hetk, mil mõlemad komplementaarpaari transistorid on sisse lülitatud ning lühistavad lülituse (lühikeseks ajaks).
2)bipolaarsed tehnoloogiad: DL-dioodloogikat kasutatakse kui on vaja kahte blokki kokku võtta NING või VÕI loogikatehte abil. Dioodide arv loogikaskeemis on piiratud, sest nii võib dioode hakata läbima liialt suur vool ja skeem rikneb. Dioodile langeva voolu saab teada kui summeerida eelnevaid dioode läbiv vool. Tehnoloogia on vana ja seda enam ei tarvitata. Iverterit ei saa realiseerida. Väljundi toide võetakse eelnevast astmest. Aeglane kuna kõrge pingenivoo tuleb läbi takisti. Mitut väljundit ei saa korraga juhtida. RTL- takisti-transistor loogika: Võeti kasutusele 1962. Reaalses elus palju ei kasutatudki, sest olid aeglased ja mürataluvus oli vilets. Saab tüürida mitut väljundit. DTL-diood-transistor loogika: Ühendab DL ja RTL head küljed.Transistor võimendab selle tehnoloogia puhul signaale (diood vahepeal jällegi nõrgendab).Kuna diood on sisendis, siis sisendid ei sega teineteist.TTL-transistor-transistor loogika: Väljundtakistus on mõlemas asendis väike.Koormuse puudumisel on voolutarve väike. Kiire lülitus – 50ns.Jaguneb suure- ja madala võimsusega TTL tehnoloogiaks. Schotky TTL- Schotky diood on kiiretoimeline ja väga väikese mahtuvuse ning pingelanguga (seega ka väikese oomiline) ,mistõttu saab seda kasutada kõrgsagedustehnikas paremini kui tavalisi transistore, mille reageerimisaeg ja mahtuvus on suuremad. Schotky diood töötab nagu tavaline diood, kuid ta on kiirema ümberlülitus kiirusega, ning töötab ka vastupinge režiimis. ECL-emittersidestuses loogika: Ükski transistor ei küllastu ega lülitu välja.Ei ole vaja laenguid liigutada, lülitused toimuvad märksa suurematel kiirustel.Tarbib palju voolu ja seega võimsustarve on suurem.Kasutatakse sagedusloendurite esimestes astmetes, edasi TTL või CMOS.Üleminek teisele loogikale on keeruline. IIL-integral-injektsioon loogika: Madal töökiirus.Suurim elemenditihedus.TTL modifikatsioon, kus on kahe transistori pnPnp otsad kokku ühendatud. Kolme olekuga väljund-kolmas olek on võrgust lahti lülitamine. Avatud kollektoriga loogikaelemendid- Toitega ühendatud väljundtransistor jäetakse ära.Väljund võib olla voolutarbija, aga mitte vooluallikas.Kusagil väljundis peab olema takisti.Kiirus ja mürakindlus vähenevad.

Tagasi

Erineva pöördumis viisidega mälud :LIFO, FIFO, assotsiatiivmälu ja kahe pordiga mälu

Pinumälu - LIFO e. “last in, first out”. registrisse viimasena kantud andmed saab esimesena välja Realiseeritud nihkeregistrite põhimõttel
Puhvermälu - FIFO e. “first in, first out”. registrisse esimesena kantud andmed saab esimesena välja.
Assotsiatiivmälu - “Content-Adressable Memory” – CAM, võimaldab (üli)kiire otsimise. Erinevalt RAM'ist, kus antakse mälu aadress ja saadakse sisu; Siis assotsiatiivmälu puhul antakse sõne, CAM otsib oma kogu mälust, kas otsitavat sõne seal leidub. Kui leidub, tagastatakse loetelu, kust sõne leiti.
Kahe pordiga mälu – lugemine ja kirjutamine samaaegselt, ntx videomälu

Tagasi

Spetsialse riistvara realiseerimine

Programne lahendus: Odav, aeglane, paindlik. Kasutusvaldkonnad peamiselt mitte väga nõudlike ning väikesemahuliste ülesannete juures.
Riistvaraline realistatsioon trükkplaadina: Kallis, keerukas, väga kiire, jäik. Sobiv suuremahuliste, andmerohkete ning ekstreemsetes oludes läbiviidavate ülesannete lahendamise jaoks. Väikeste tootmismahtude juures hirmkallis. Juba loodud skeemi ei saa ümber konfigureerida.
PLA: Paindlik, odav, säästlik, kuna kasutab optimaalset hulka kristalli pinda. Anti-fuse tehnoloogia vajab suhteliselt täpset tootmist, muidu võivad tekkida läbilöögid. Ühe ja sama algmaatriksiga võib eri maskide abil luua erinevaid skeeme. Väikesemahuline tootmine. Ülesanded, mis vajavad kiiret, ka ebatavalistesse füüsikalistesse tingimustesse sobivat riistvara.
FPGA: Kaustaja poolt programmeritav. Paindlik. Kasutab optimaalset hulka kristalli pinda.

Tagasi

Arvutite veakindlus, veakindlad koodid

Arvutite riistvara veakindlus. Rikked arvuti riistvaras. Püsivad rikked: 1.Ühenduste rikked; 2.Purunenud komponendid; 3.Tootmisel tekkivad rikked; 4.Disaini vead. Mittepüsivad rikked:1.Keskond (temp. Niiskus, rõhk ...); 2.Vibratsioon; 3.Toide; 4.El. magn väli, staatiline elekter, maandus; 5.Halvad ühendused; 6.Kriitilised ajad (timing); 7.Takistuse ja mahtuvuse muutused, 8.Müra; 9.Vananemine.
Veakindlad koodid 1)vigu avastavad koodid, 2)vigu parandavad koodid

Enamkasutatavad järjestiskeemid

Järjestikskeem: digitaalskeem, milles väljundi väärtus sõltub eelmistest, eelnevatel diskreetse aja hetkedel I/O-s olnud väärtustest – skeemil on mäluolek.
• trigerid Latch, Flip-Flop
o R-S triger
o D-triger
o T-triger
o JK- triger
• MS-triger- ühetaktiline triger
• registrid (Regisers) nihkega ja ilma
• loendurid (Counter)

Tagasi

Suvapöördusmälud

RAM (Random access memory) - arvuti keskne seade,kuhu saab kirjutada ja lugeda andmeid. Suvapöördus (random access) tähendab seda, et igal mälupesal on oma aadress ning lugemiseks ja kirjutamiseks on võimalik pöörduda suvalise aadressi poole. Iga sõna poole pöördumine nõuab ühepalju aega sõltumata tema asukohast mälus. SRAM- staatiline suvapöördusmälu (static random access memory), mis ei vaja pidevat andmete värskendamist (ülekirjutamist samade või uute andmetega), kuid pole siiski püsimälu ja andmed hävivad toite väljalülitamisel.

Katkematu pingealikas (UPS)

UPS (uninterruptible power supply)

Tagasi

Adresseerimise viisid

1. Otsene adresseerimine – operandid vahetult järgnevatel mäluaadressidel
2. Vahetu adresseerimine – operandide aadressid sõltumatud ning antakse eraldi aadressiga kas registermälus või põhimälus
3. Kaudne adresseerimine – käsukoodis on aadressi aadress, operandide vahetamise võimalus CPU-de vahel
4. Autoinkrementne adresseerimine – pinumälust lugemiseks (pop) .. aadress saadakse registermälust, sellele lisatakse operandi mõõt & tulemus läheb pinumälu järgmisesse aadressi
5. Autodekrementne adresseerimine – registrist lühike aadress, mille järgi pinumälust operandid (aadressist lahutatakse op. mõõt) & resultaat pinusse
6. Segmenteerimine – kk + aadress segmendis .. kui kõik andmed on ühes mälusegmendis, segmentidevaheline liikumine käsuloenduri abil
7. Indekseerimisega adresseerimine – aadressibaas & indeks + nihe -> kui palju peab edasi liikuma, leidmaks operande, indeksiregister (selles pikk aadress)
8. Baseerimisega adresseerimine – käsukoodiga antakse ainult nihe, aadressibaas asub baasiregistris
9. Baseerimise ning indekseerimisega adresseerimine – nii indeksi- kui baasiregistrid
10. Suhteline adresseerimine – käsukoodiga antakse nihe

Tagasi

Alamprogrammide poole pöördumine ja pinumälu

Katkestustega süsteem – katkestus = pöördumine alamprogrammi poole CPU lõpetab poolelioleva käsu, PC (process count) & PSW (process status word) pinumällu. PC-sse alamprogrammi I käsk.
Pinumälu kasutatakse: alamprogrammide poole pöördumisel tagasipöörde aadressi salvestamiseks, samuti katkestuste korral. Alamprogrammide kasutamine annab programmeerijale võimaluse “ära peita” programmi üksikosade realiseerimisviisi ja keskenduda ülesande kui terviku lahendamisele. Alamprogramm on programmi iseseisev terviklik osa, mille poole võib pöörduda programmi erinevates osades. Alamprogrammi töö ajal on tema poole pöördunud programmi töö peatatud. Ülemprogrammi täitmine jätkub, kui alamprogrammi töö on lõppenud. Ülemprogramm saab alamprogrammiga vahetada andmeid parameetrite vahendusel. Parameetrid käituvad kui alamprogrammi muutujad (või konstandid), milledele antakse (alg)väärtused alamprogrammi väljakutsumisel.Alamprogrammi kirjeldus peab programmi tekstis paiknema enne selle alamprogrammi poole pöördumist. Alamprogrammi poole pöördumisel peab ülemprogrammis ära näitama andmeobjektid, millega tuleb formaalsed parameetrid asendada – tegelikud parameetrid. Parameetrit võib käsitleda kui muutujat, mis jääb alam- ja ülemprogrammi vahele.
Pinumälu - LIFO e. “last in, first out”, on mälu poole pöördumis viis, registrisse viimasena kantud andmed saab esimesena välja võtta. Tegemis on protseduuriga, mis tegeleb andmestruktuuride loeteluga, kus järjest kantakse andmeid registrisse, mis uuesti pealt järjest vastavalt vajadusele välja võetakse.

Tagasi

Käsuformaadid : 0, 1, 2, 3 ja 1,5 aadressiga arvutid

0 aadressiga arvuti – käsukood. Millel on ainult pinu mälu, tulemus pannakse alati pinu peale ja arvutil on PUSH, POP ja ALU käsud. Seega ükski operand ei saa aadressi.
1 aadressiga arvuti - käsukood + 1 operandi aadress. Omab akumulaatorregistrit. 1 operand asub mälus ja teine operand ja resultaat asuvad samal akumulaatorregistri aadressil.
1,5 aadressiga arvuti – käsukood; pikk operandi aadress, lühike operandi / resultaadi aadress.
2 aadressiga arvuti – käsukood; pikk operandi aadress, pikk operandi või resultaadi aadress.
3 aadressiga arvuti – käsukood; pikk operandi aadress, pikk operandi aadress; resultaadi aadress. Käsud jagunevad: andmeedastus, siirde, ALU ja pinumälu/CPU/IO juhtimis käskudeks. Erinevad käsuedastusviisid kodeeritakse erinevalt (nagu mälu->reg)(reg->reg2).

Tagasi

Puutetundlikud ekraanid

Takistusel põhinev: ekraani peal kilekiht, millel takistitega maatriks. Selle peal teine kile. Vajutus ekraanile muudab maatriksi mingi elemendi takistust: ridade ja veergude pingete skaneerimisega on võimalik kindlaks teha, kuhu vajutati. Alalisvool.
Mahtuvusel põhinev: Ekraani igas nurgas on vahelduvvool. Kui asetada sõrm vastu monoliitset klaasist ekraanipinda, muutub selle mahtuvus. Nurkade kaudu mahtuvusi arvutades ja trianguleerides, saab leida vajutuskoha koordinaadid.

Arvuti mälu klassifikatsioon

Arvuti mälu jaguneb suvapöördusmäluks (RAM) ja jadapöördusmäluks. Viimane jaguneb magnet- ja optiliseks mäluks. Magnetmälu jaguneb säilivaks mullmäluks, floppy-ks, kõvakettaks, magnetkettaks ja lindiks. Optilised mälud on CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, magnetoptiline ja holograafiline. Suvapöördusmälu e. RAM jaguneb pooljuhtmäluks ja magnetmäluks, mis jaguneb ferriitmäluks. Pooljuhtmälu jaguneb mittesäilivaks ja säilivaks mäluks. Mittesäilivad mälud on staatiline RAM ja dünaamiline RAM, säilivad mälud on ROM, PROM, EPROM, EEPROM ja FlashEPROM

Tagasi

Siinide juhtimine - katkestusteta süsteem, katkestustega süsteem ja prioriteedid

Katkestustega süsteem – Alamprogramm(IO seade) pöördub millegiga CPU poole. CPU lõpetab poolelioleva käsu. Käsuloenduri sisu ja register pannakse mõlemad pinumäludesse. Käsuloendur saab uue väärtuse. Selline CPU töötab süsteemiga Fetch->Decode->Execute->look for interrupts. Katkestusteta süsteemi puhul, CPU kas võtab alamprogrammi käsile siis, kui ta on kõik muu lõpetanud või on olemas programmeeritav katkestuste kontroller, mis valikuliselt laseb alamprogrammidel CPU tööd katkestada.
Jäigalt riistvaraga määratud prioriteetidega andmevahetus(Daisy chain) – Kui esimene alamprogramm (IO seade) saab ENABLE, siis tal on võimalik oma andmed edastada, kui tal seda soovi pole siis kandub edastusõigus reas edasi järgmisele. See süsteem erineb katkestustega süsteemist, sest siin peavad alamprogrammid ootama ENABLE signaali, et oma andmeid edastada

Tagasi

Pinumälu (Stack) - realiseerimine ja kasutamine

Pinumälu - LIFO e. “last in, first out”, on mälu poole pöördumis viis, registrisse viimasena kantud andmed saab esimesena välja võtta. Tegemis on protseduuriga, mis tegeleb andmestruktuuride loeteluga, kus järjest kantakse andmeid registrisse, mis uuesti pealt järjest vastavalt vajadusele välja võetakse. Andmete lugemiseks või kirjutamiseks läheb vaja vaid ühte binaarkujul olevat viita arvuti mälupiirkonnale, kust register algab. Piltlikult võib kujutada seda kui protseduuri, kus pabereid lisatakse ühekaupa üksteise otsa ja vastavalt vajadusele võetakse neid sealt ühekaupa. Kui läheb vaja võtta välja 5 element pealt, tuleb esmalt ära tõsta tema peal olnud 4 elementi, ning ales siis pääseb soovitud elemendile ligi.
Realiseeritakse protsessoris kas programselt –see tähendab pinumälule eraldatakse teatud mälu piirkond ja SP on salvestatud spetsiaalsesse registrisse. Alati kui toimub kirjutamine siis modifitseeritakse SP väärtust, et ta näitaks esimesele vabale pesale ja siis salvetatakse sõna. Lugemisel vastupidi – alguses loetakse sõna ja seejärel modifitseeritakse SP, et ta osutaks järgmisele varem salvestatud sõnale pinumälus. Riistvaralise realisatsiooni korral on pinumälu põhimõtteliselt rida ühise juhtimisega nihkeregistreid kus infot saab nihutada. Igale sõna bitile vastab oma nihkeregister. Kiiremat riistvaralist realisatsiooni kasutatakse spetsiaalsetes kohtades, üldotstarbelistes protsessorites on tavaliset programne realisatsioon. Pinumälu kasutatakse: alamprogrammide poole pöördumisel tagasipöörde aadressi salvestamiseks. Samuti katkestuste korral, kus PC salvestatakse pinumälusse.

Tagasi

Protsessori struktuur : käsuloendur, käsuregister, käsu dekooder, juhtautomaat ja operatsioonautomaat

Protsessor (central processing unit)sooritab tehteid mälus paiknevate käskude järgi. Peale aritmeetika- loogikaploki kuulub protsessori koosseisu mitu registrit ning juhtautomaat- mikroprogrammautomaat.
käsuloendur Käsuloendur ehk "käsuaadresside register" on täidetava või järgmise käsu aadressi sisaldav register protsessoris. Käsuloendurit suurendatakse automaatselt 1 võrra iga kord, kui tuleb käsk osutada järgmisele käsule. näitab järgimise täidetava käsu aadressi.
programmi käsk loetakse mälust käsuregistrisse, kus seda hoitakse seni, kuni käsudekooder ta ära tunneb käsuregister (IR - Instruction Register)seal hoitakse käsu aadressi/koodi, seda käsku mida me täidame.
käsudekooder (Instruction Decoder) käsudekooder teeb kindlaks käsu, ütleb milline tehe antud käsuaadressile/koodile teha tuleb. juhtautomaat (CU - Control Unit) riistvarasse realiseerud k2sut2itmise algoritm >>> mikroprogramm Juhtautomaat määrab ära mida prose teeb. ta on mingi algoritm. ta hakkab juhtsignaale tegema, mis ütlevad, mida keegi teeb. loeb andmeid operatsiooniautomaadi sisenditesse käseb teha operatsioone ja siis laeb tulemusi sinna kuhu vaja. realiseeritakse riistvarana kristalli pinnal, või püsimälus. püsimälus saab seda muuta kui vaja.
operatsioonautomaat (Data Path) Koosneb registermälust ja ALUst. Operatsioonautomaat tegeleb andmetega. täidab käske. registermälu, seal hoitakse töödeldavaid andmeid. kiire, aga mahukas, seda ei saa panna palju kristallile. alu on ka opautom. osa. teeb igast tehteid. lippregister on 3 osa. see salvestab alu tulemusi. Registrid- kasut. tehte tulemite või tehte vahetulemite lühiajaliseks salvestamiseks. Selleks, et tulemid oleksid kiiresti saadaval järgmisteks teheteks

Tagasi

RAID ja SSD kettad

Sõltumatute ketaste liiasmassiiv on mitmest kõvakettast või kõvaketta partitsioonist moodustatud loogiline plokkseade andmete salvestamiseks, kus samad andmed salvestatakse mitmele kõvakettale. Inglise keeles on sõltumatute ketaste liiasmassiiv Redundant Array of Independent Disks ehk RAID.[1] Varem kasutati ka nime Redundant Array of Inexpensive Disks ehk odavate ketaste liiasmassiiv. Viimase termini võtsid kasutusele David A. Patterson, Garth A. Gibson ja Randy Katz California Ülikoolist, Berkeleyst 1987. aastal.
Nüüdisajal on RAID üldtermin, mis hõlmab kõiki andmete säilitamise võimalusi arvutis, mis jagab ja kordab andmeid mitme kettaseadme vahel. Erinevaid arhitektuure eristatakse numbritega (näiteks RAID 0, RAID 1). Erineva konstruktsiooniga RAID süsteemid hõlmavad kahte peamist eesmärki: suurendada andmete turvalisust ja suurendada lugemis-, ja kirjutamiskiirust. Kui mitu füüsilist ketast on seadistatud kasutama RAID tehnoloogiat, siis öeldakse, et nad on RAID massiivis. Sellises massiivis hajutatakse andmed mitmele kettale, kuid operatsioonisüsteemi jaoks on kõik andmed ühel kettal. RAID-i kasutatakse mitmetel otstarvetel.
Pooljuhtketas (Solid State Drive ehk SSD) on välismälu–andmekandja, mis kasutab püsimälu info hoiustamiseks. SSD-d eristuvad tavalistest kõvaketastest (Hard Disk Drive ehk HDD), mis on elektromehhaanilised seadmed ja koosnevad pöörlevaist laengutega metallketastest ja lugemis-/kirjutamispeast. SSD-d kasutavad selle asemel mikrokiipe, hävimälu ja säilmälu ning ei sisalda mingeid liikuvaid osi. Operatsioonisüsteemile paistab pooljuhtketas tavalise kõvakettana ning selle kasutamiseks pole vaja spetsiaalseid draivereid. HDD-ga võrreldes on SSD vastupidavam füüsilistele löökidele, on vaiksem ja energiasäästlikum. Lisaks on pooljuhtketastel väiksem pöördusaeg ja latentsusaeg. Kuna HDD ja SSD kasutavad samu liideseid, siis on HDD enamikul juhtudel asendatav SSD-ga.
SSD kõvaketta eelis tavalise ketta ees on oluliselt suurem kiirus, hetkel on uusimad SSD kettad tavalistest ketastest kuni kümme korda kiiremad. SSD kõvakettaid jagunevad kahte põhilisse rühma: SLC ja MLC. SLC ehk Single Level Cell on kallim ja kiirem, ning sellel on suurem kirjutuskordade arv ligikaudu ~100 000 korda. SLC ketta teeb kallimaks 1-bitine kontroller. MLC ketastes on ühes üksuses neli erinevat olekut, mis võimaldab hoida 2-bitti ühes üksuses ja see teebki need nii palju odavamaks. Kirjutuskordade arv on MLC ketastel aga väiksem ~10 000 korda. Kiireimad SSD ketaste kiirus on hetkel 550-600 MB/s lugemisel ja 520 MB/s kirjutamisel. Hinnavahe SLC ja MLC ketaste vahel on kümnekordne.
Alates 2010. aastast kasutab enamik pooljuhtkettaid Nand-tüüpi välkmälu, mis säilitab infot ka ilma pideva elektritoiteta. Hävimälu (muutmälu) kasutavad SSD-d on olemas olukordadeks, kus vajatakse veel kiiremat pöördumist, aga andmete püsivus pärast elektrivoolu katkemist pole oluline või kasutatakse akusid andmete salvestamiseks pärast voolu lõppu.
Hübriidketas hõlmab HDD ja SSD omadusi ühes seadmes. Kuna SSD kettad on võrdlemisi kallid on paljud tootjad välja toonud hübriidkettad, mis koosnevad 4GB SSD kettast ja 500GB tavalisest kõvakettast, selle eeliseks on see, et kõvaketas paigutab ise tihedamini kasutatavamad failid SSD osasse, et neid oleks kiiremini võimalik kätte saada.

Tagasi

Püsimälud : ROM, PROM, EPROM, EEPROM ja Flash

ROM on mõeldud paljukordseks informatsiooni lugemiseks; info on püsimällu salvestatud eelneva spetsiaalse tehnoloogilise protsessi käigus. PROM on programmeeritav püsimälu. Tema püsimälu sisu saab programmeerida kas tehases tema integraallülituste valmistamise käigus vastavate tehnoloogiliste maskidega, või mikroprotsessorisüsteemide koostaja poolt spetsiaalseid programmaatoreid kasutades. EPROM on ümberprogrammeeritav püsimälu. Neid elemente programmeeritakse samuti spetsiaalsete programmaatorite abil, kuid säilitatavat informatsiooni on võimalik elektriliselt või ultraviolettkiirgusega kustutada ja seejärel mäluelementi uuesti programmeerida. EEPROM-I puhul saab informatsiooni kustutada impulsside abil. EEPROM-I on lihtsam ümberprogrammeerida kui EPROM’I, kuid nad ei ole nii kiired kui viimane. FlashEEPROM on blokk-kustutatav ja -uuesti kirjutatav. Kustutamiseks ei ole seda tarvis ahelast eemaldada. Kasutatakse digikaamerates näiteks. Andmed säilivad ka siis, kui masin välja lülitada.

Tagasi

Siirete ennustamine (Branch prediction) : vajadus, meetodid

Protsessorites on tihti eraldi loogikaskeem mis tegeleb hargnemiste ennustamisega, et muuta konveier efektiivsemaks. Hargnemise ennustamine toimub teatud statistiliste kriteeriumite järgi ja ei saa anda alati õiget tulemust, kuid siiski suudab vähendada konveieri uuesti käivitamise vajaduse tõenäosust. 3 strateegiat:
1) Fikseeritud hargnemiste ennustamine – terve programmi jooksul ennustab fikseeritud suunas, kuhu minna.
2)Staatiline hargnemiste ennustamine põhineb statistikal. Arvestades käske paneme eeldused paika enne reaalset täitmist mingi keskmise tõenäosuse järgi. Efektiivsus kuni 82%. Siire tehakse alati samas suunas mis viimati.
3) Dünaamiline hargnemiste ennustamine - arvestab töö käigus eelnevate ennustuste tulemusi – st. kui 2 korda järjest valesti ennustab, muudab ennustust. Efektiivsus kuni 90%.

Tagasi