Architektúra I. A Számítási modell fogalma: A számításra vonatkozó alapelvek absztarakciója. Jellemzői: - Tudás alapú számítási modell.
|
|
- Hanna Tamás
- 8 évvel ezelőtt
- Látták:
Átírás
1 Architektúra Számítási modellek: 7es évek: Az IBM 37 Neumann architektúrájú gépek korlátjuk széléhez értek, teljesítményüket nem lehetett már jobban növelni. Ezért az újdonságok kerültek előtérbe mint a RISC féle architektúra, futószalag, konkurens parancsnyelvek (objektum orientált). Itt már a Számítási modelljükben különböznek. A Számítási modell fogalma: A számításra vonatkozó alapelvek absztarakciója. Jellemzői:. Min hajtjuk végre a számítást. 2. Hogyan képezzük le a számítási feladatot. 3. Mi vezérli a végrehajtást. Programnyelv Architektúra Végrehajtás Specifikáció Számítási modell Adatokon hajtjuk végre a számítást. Implementáció Számítási modell Programnyelv Fejlesztési kronológia: Architektúra A számítási modell osztályozása: Adatalapú számítási modell Neumann féle számítási modell adatfolyam számítási modell piaci megvalósítás applikatív Objektum alapú számítási modell. Predikátum logikai számítási modell (prolog). Tudás alapú számítási modell. kísérleti stádium Hibrid számítási modell. bonyolultság Adatalapú számítási modell: Az adatokat típusokba soroljuk. Az elemi adat típusok meghatározzák az adott értelmezési tartomány érték készletét, az értelmezési művelet halmazát. Pl.: integer (6 bites) ét: csak az egész érték lehet az érték készlet. Neumann féle számítási modell:. Min hajtjuk végre a számítást: deklarált változók Adatokon. utasítások.oldal
2 Az adatokat a változók képviselik. Az architektúra biztosítja, hogy a változók korlátlan számban változtathassák értékeiket. 2. Hogyan képezzük le a számítási feladatot. vezérlést átadó utasítás Adatmanipuláló utasítások sorozatával. 3. Mi vezérli a végrehajtást. Az adatmanipuláló utasítások implicit szekvenciája PC Az explicit vezérlést átadó utasítás. program számláló Programnyelvek: regiszter Imperatív (parancs) nyelvek, pl.: Pscal, C Basic, Fortram. Nem számolja csak Architektúra: Neumann féle architektúra. egyesével tudja növelni magát. Tudja érzékelni az adat elejét értelmezni move utasításként. adatfolyam számítási modell:. Min hajtjuk végre a számítást: Adaton. 2. Hogyan képezzük le a számítási feladatot: Bemenő adatok halmaza. Adatfolyam gráffal: a) Csomópontok (műveletvégzők). b) Élek input/output lehetőség, ahol az adat áramlik. Pl.: Z=(X+Y)*(XY) X Y bemenő adatok halmaza + * párhuzamos műveletvégzés időmegtakarítást eredményez a Neumann féle szekvenciálisan dolgozott Z 3. Mi vezérli a végrehajtást: időmegtakarítást eredményez. Még nincs operandus 2. Az egyik operandus megjelent. 3. Mindkét operandus megérkezése Műveletvégzés. 4. Megjelenik az Az utolsó megjelenő operandus indítja el a műveletet (lehet több száz is). Programnyelv: Sisal. Architektúra: The Manchester Dataflour Machine Neumann féle számítási modell. Közös memória (adat + program). Változó 2. Adatmanipuláló utasításokkal 3. Implicit szekvencia, vezérlésátadás adatfolyam számítási modell Műveletvégzőben tárolhatóak az adatok Egyszeri értékadás (a bejött adat elveszik) Adatfolyam gráffal Adatvezérelt, nincs PC nincs vezérlési szekvencia A pentium processzorokban a RISC magban van adatfolyam. 2.oldal
3 Architektúra: 964 Amdahl: Azon ismeretek összessége, amelyeket egy alacsonyszintű programnyelvben programozónak ismernie kell, hogy hatékony programot írjon, pl.: regiszterek, memória, címzési módok, utasításkészlet. 97 Bell szinteket rendelt az architektúrához P.M.S (Processzor, memory, switches) Programozási szint: Magas színtű programnyelvek. Alacsony szintű programnyelvek. Logikai tervezési szint. Áramköri szint A külső jellemzők, a belső felépítés és a működés összessége. Adott absztrakciós szinten (Level) a számítási modul (M), a specifikáció (S) és az implementáció (I) összessége. Számítási modul: {M,S,I} Logikai + fizikai architektúra Külső belső Absztrakt konkrét ISA (instruction setarchiteck) MA (Mikroarchitektúra) Logikai architektúra: {M,S} Adott absztrakciós szinten a fizikai architektúra elvonatkoztatása. A fekete doboz, külső megjelenése, viselkedése, adott absztrakciós szinten. számítógép processzor A processzor szintű logikai architektúra részei: Adattér. Adatmanipulációs fa. Állapot tér. Állapot műveletek. A fizikai architektúra részei: {M,I} A logikai architektúra megvalósítása adott absztrakciós szinten. Adott absztrakciós szinte a fekete doboz belseje. számítógép processzor A processzor színtű fizikai architektúra részei: Műveletvégző Vezérlő Memória Sin rendszer I/O rendszer Megszakítási rendszer Egy korszerű számítógép szintjei: (Tannenbaun 6 db) Alkalmazások 5. Problémaorientált nyelvek Word, Excel Pascal, C 3.oldal
4 4. Assenbly szintű nyelvek 3. Operációs rendszerek 2. Utasításrendszer architektúra. Mikro architektúra. Digitális elemek szintje áramköri szint operációs rendszerek (ISA) architektúra architektúra digitális technika Adattér: A processzor által manipulálható tér. Adattér Memória tér Regiszter tér Nagyobb Lasúbb Olcsóbb Processzoron kívüli Közös az I/O térrel Kisebb Gyorsabb Drágább Processzoron belüli Mindig önálló Memória tér: A legfontosabb jellemzője a tárolási kapacitás. Cimtér: a) Modell címtere: címsin szélessége határozza meg b) Adott implementáció címtere A valós memóriatér fejlődése: a) 4es évek: néhány száz szó. b) 95 IAS bites címsin 2=24 szó. c) 964 IBM 36 6 Mbite. Virtuális tár a) 96ban jelent meg az ötlete s az IBM 37es gépcsalád vitte sikerre. b) Alap jellemzői:. kétféle címet értelmezünk: a. valós cím (ezt látja a processzor) b. virtuális cím (programozó) Valós címtér Nagyobb Kisebb Lassúbb Gyorsabb Háttértárolón Alaplaphoz helyezkedik el illesztve, félvezető lapkán Programozó Processzor látja látja Várakozik a Itt fut a program program 2. Létezik egy olyan, a programozó számára egy transzporens mechanizmus mely: a. Éppen futó program számára szükséges program és adatrészeket hozza a virtuális tárból a valós tárba illetve, b. Az éppen futó program számára nem szükséges program és adatrészeket kiviszi a valós tárból a virtuális tárba. 4.oldal
5 3. Létezik egy olyan, a felhasználó számára egy transzponens mechanizmus, mely a programozó által használt virtuális címeket a végrehajtási (exection) fázisban felborítja valós címekké. transzporens Virtuális címek Valós címek mechanizmus Az intel processzorok valós és virtuális memóriájának fejlődése: Típus Megjelenés éve Valós memória Virtuális (Mbyte) memória GByte Tbyte 2 bit 24 bit 32 bit Regiszterek: Osztályozása: egyszerű adott típusonként különböző többszörös Egyszerű regisztertér 4es évek egyetlen akkumulátor 5es évek egyetlen akkumulátor + dedikált akkumulátor 6as évek általános célú regiszter Verem regiszter + Egyetlen akkumulátor Hátránya. Szűk keresztmetszet. 2. Két eredmény esetén csak az egyiket tudta tárolni (pl.: osztásnál az eredmény és a maradék). Egyetlen akkumulátor + dedikált regiszter Előnye: A hányados regiszter bevezetése felgyorsította az osztást. Hátránya: Igen drágán valósították meg, mégis gyakran kihasználatlan volt. Általános célú regiszter Előnye:. Minden regiszter kihasználtsága javul. 2. Új programozói stílus: a regiszter operandusú művelet maximalizálása. 5.oldal
6 Verem regiszter Hátránya: Szűk keresztmetszet, mivel csak a verem tetejét látjuk. Előnye: Gyors. Adattípusonként különböző regiszterek. Megjelenésének az oka a lebegőpontos feldolgozás gyorsítása. karakterisztika Mantissza előjele mantissza 964 IBM 36 Lebegőpontos regiszterkészlet, feladata: lebegőpontos műveleti feldolgozás. Általános célú regiszterkészlet, feladata: fixpontos, karakteres, logikai feldolgozás. 998 Pentium III általános célú regiszterkészlet Megjelenés éve: Típus IBM36 Intel8386 IBM RISC6 PentiumIII MMX2 (Katmai) egy utasítással több műveletvégzés ér el. A vektor lebegőpontos regiszterkészlet grafikánál fontos. 2bites, 3D filmeket ez tette lehetővé. Általános célú regiszterkészlet 6x32 8x32 32x32 8x32 Lebegőpontos regiszterkészlet 4x64 8x8 32x64 8x8 Katmai (MMX2) 8x28 Többszörös regiszterkészlet: Háttér ismeretek: kontextus: a) regiszter általános értékei b) az állapottér (flag, PC) Megszakításkor a futó program kontextusát le kell menteni annak érdekében, hogy a megszakítás feldolgozása után azt visszatöltse és a program futása folytatódhasson. Több feladatot és több felhasználás környezetében igen sok megszakítás lép fel. A kontextus memóriában való mentése lassú gyorsítás többszörös regiszterkészlet révén. Fajtái:. Több egymástól független regiszterkészlet, pl.: 964 Sigma7. Pataméter átadás csak memórián keresztül történhet, így nem gyorsít. Ideális, egymástól független megszakításoknál, pl.: I/O megszakítások 6.oldal
7 INS 2. Átfedő regiszterkészlet, pl.: 98 RISC I. A hívóeljárás OUTS része fizikailag megegyezik a meghívott eljárás INS részével INS Regiszterek száma merev viszonylag sok Locals regiszterkészlet esetén is előfordulhat OUTS INS túlcsordulás. re A túlcsordult paraméterek mentése a giszlocals memórián keresztül történik (lassú). ter OUTS INS Konkrét regiszter számok: szálocals RISC 6//6 (ins/locals/outs) ma OUTS SPARC 8/8/8 regiszterkészlet száma Regiszterkészlet száma: tulcsordulás % A mérési eredmények azt mutatták, hogy 8db regiszterkészlet esetén már csak 2% a túlcsordulás A programozás módszertana se ajánl nyolcnál több egymásba ágyazott eljárást mivel az ennél több már nehezen tekinthető át. 3. Stackchache, pl.: 982 CMachine itt is van átfedő rész az INS és OUTSnál a stack verem szervezését és előző aktiválási rekord a regiszterek közvetlen címzési lehetőségét. Működése: A compiler minden eljáráshoz hozzárendel aktiválási előző SP egy változó hosszúságú aktiválási rekordot aktuális (regiszterkészlet). rekord A SP lehetővé teszi az aktiválási rekordok aktuális közvetlen elérését. steck pointer Az aktiválási rekordok számának csak a (SP) stack cache fizikai mérete szabhat határt. Adatmanipulációs fa: Legfelső szintjén az adattípusok FX FX2 FP4 Műveletek + * rmr mmm Operandustípusok rrr Pl.: két regiszteroperandus és az eredmény is regiszter. Címzési módok (memória) R+D Gépi kód más) / PC+D PI+D (minden architektúra más és Az adatmanipulációs fa megmutatja: egyrészt a lehetséges adattípusokat, műveleteket, operandus típusokat és címzési módokat. másrészt egy alfája pedig megmutatja egy adott modell által megvalósított lehetőséget. 7.oldal
8 A gyakorlati megvalósítás: általános célú A nyolcvanas évekig: címszámító technológiai korlát a lapkaméret adott, ezért lebegőpontos koprocesszorkészletként alakítottá ki. gazdasági korlát (pl.: drága a bővítés, a lebegőpontos rendszer több millió Ft.) Tudományos műszaki célú konfiguráció: volt benne lebegőpontos aritmetika. Gazdasági célú konfiguráció: Karakteres műveletek + BCD feldolgozás. Adattípusok: elemi Összetett adattípusok (adatstruktúrák vagy adatszerkezetek): az összes elemi adattípusokból épül fel, pl.: tömb, verem, fa. Elemi adattípusok: numerikus karakteres logikai pixel Numerikus: fixpontos a) egy komplemens b) kettes komplemens. előjeles a. byte 8bit b. félszó 6 bit c. szó 32 bit d. duplaszó 64 bit e. quadroszó 28 bit 2. előjel nélküli c) többletes lebegőpontos a) normalizált. hexadecimálisan normalizált a. IBM 2. binárisan normalizált a. IEEE. egyszeres pontosságú 32 bit 2. kétszeres pontosságú 64 bit 3. kiterjesztett pontosságú 28 bit b. VAX b) nem normalizált BCD (Binary Coded Decimal) a) Pakolt. ASCII Mikró számítógépek 2. EBCDIC IBM nagyszámítógépek b) zónázott 8.oldal
9 Karakteres: ASCII a) Szabványos 7 bit (interneti) b) Kiterjesztett 8 bit (nemzeti karakteres) EBCDIC a decimális értékeket kiterjesztették karakterre is. Unicode byte 2 byte 3 byte változó Logikai: Műveletek: A műveleteket pontosan kell definiálni, beleértve a kivételeket is (pl.: a nullával való osztás). Az utasítás feldolgozás: Egy gépi kódú utasítás általános formátuma. MK: műveleti kód MK Címrész Az utasítás feldolgozás nagyvonalú folyamatábrája: Megszakítá s igen megszakítás feldolgozása következik nem I utasítás lehívás (fetch) II utasítás végrehajtás (execution) MAR: Memory Address Register memória címregiszter (egyirányú). PC: Program Counter. MDR: Memory Data Register memória adat regiszter (kétirányú). IR: Instruction Register utasítás regiszter. DEC: Decoder. ALU: Arithmetical Logical Unit műveletvégzés (utasítást is képes továbbítani). 9.oldal
10 AC: Általános célú regiszter. Egy hagyományos szekvenciális feldolgozást végző processzor részei: Operatív tár adatsín címsín processzor MAR MDR Vezérlő egység PC IR ALU AC DEC I. Utasítás lehívás A PC tartalmazza a következő végrehajtható utasítás címét. MAR PC MDR (MAR) nem a címét jutatja el, hanem a tartalmát. IR MDR it már az IRben tartalom van. PC PC + következő feldolgozandó utasításra mutat, + egységre utal, 2, 4 byte lehet. Minden utasítás esetén megegyezik ez a folyamat. II. Utasítás végrehajtás Betöltés (load): DEC IR műveleti kód MAR DEC MDR MAR AC MDR IR címrész Architektúra logikai utasítások: DEC IR értelmezi, hogy összeadás van a címrészben MAR DEC címrész a másik tag MDR (MAR) AC AC + MDR vagy AC AC MDR vagy elmentése műveletvégzés AC AC ÉS MDR Kiírás (store): DEC IR MAR DEC címen MDR AC.oldal
11 (MAR) MDR meghatározott helyre történő visszaírás. feltétlen vezérlés átadás (ne a soron következő utasítást végezze, hanem amit mi megadunk): DEC IR IR DEC címen 8 egységes egy összeadás. A vezérlőegység és a decoder hangolja össze. Az utasítások fajtái (típusai): op operandus 4 címes utasítás s source (forrás) ops2, op4 d destination (cél) MK opd ops ops2 tetszőleges művelet Az op4 a következő utasításra mutat, csak néha van nagy ugrás. Neumann szerint PC és címregiszter legyen az op4 helyett. Hátránya: memóriapazarló adatrögzítési hibák lehetősége nő nehézkes a program karbantartása 3 címes utasítás: opd := ops@ops2; Az eredmény helyének az explicit deklarálása. Előnye: Az aktuális utasítás eredményének mentésével párhuzamosan tölthetjük a következő utasítás bemenő operandusait. Hátránya: Neumann szerint: Az aktuális művelet eredménye tipikusan a következő művelet egyik bemeneti operandusa. Pl.: RISC számítógépek (processzorok). 2 címes utasítás: ops:=ops@ops2; a mai gyakorlat általában ops2:=ops@ops2; Pl.: ADD [],[2]; memóriacímek Előnye: Takarékosabb (memória vagy regiszter). Hátránya: Az a forrásoperandus ahol az eredmény képződik értékét veszti, ha később szükségünk van rá a művelet előtt ki kell menteni. Pl.: IBM 36/37, intek processzorok. címes utasítás: Az egyik forrásoperandust betöltjük az ACba (parancs load[]), az AC aktuális tartalmához hozzáadjuk az utasításban szereplő operandust (Add[2]), és végül az AC tartalmát kimentjük az Operatív tárba (Store[]). Előnye: Rövidebb utasítások. Hátránya: Több utasítást kell használnunk. Pl.: 95 IAS (Neumann gépe) csak az 5es 6as években készült ilyen processzor. címes utasítás: Fajtái: NOP no operation. Veremműveletek (pop, push) csak a verem tetejét látja..oldal
12 A műveleti kód tartalmazza az operandust, pl.: clear a D flag törlése. Napjaink trendje: CISC: két címes az első helyen képződik az eredmény tipikusan csak a második cím lehet memóriacím RISC: Három címes utasítások, aritmetikai logikai utasítások esetén. Mindhárom regisztercím Az operandusok elhelyezkedése Akkumlátor Memória Regiszter Verem (stack) A M R V Immediate: A programban adunk értéket bemenő operandus. Immediate I Az architektúrák fajtái: szabályos: a) A. AR a. AAR b. ARA 2. AM a. AAM b. AMA b) M. KÉTCÍMES a. MMM2 b. M2MM2 2. HÁROMCÍMES a. MM2M3 c) R. KÉTCÍMES a. RRR2 b. R2RR2 2. HÁROMCÍMES a. RR2R3 d) V. SSS Kombinált architektúrák: M és R (CISC). Akkumlátor: Előny: gyors, rövid címrész. Hátrány: Szűk keresztmetszet. Napjainkban nem aktuális. Regiszter: Előny: Gyors, rövid címrész. A mai RISC számítógépek mindegyike. Memória: Előnye: Nagy címtér. 2.oldal
13 Hátránya: Hosszú címrész, hosszú utasítások, lassú. Napjainkban nem aktuális. Verem: Előnye: gyors. Hátránya: Szűk keresztmetszet. Pl.: HP3, VT5 Napjainkban nem aktuális. Gépi kód: Minden architektúra esetében különböző. Állapottér: Felhasználó számára látható a) PC b) Állapot jelzők. CC (Condition Code) 2. Állapot indikátorok 3. Adattípusonként különböző állapotindikátorok c) Egyéb, a felhasználó számára látható állapotjelzők. Nyomkövetés (debug) 2. Címzés regiszterei (indexregiszter) Felhasználó számára transzparens a) Meszakítások b) Vizuális tárfoglalás c) Veremkezelés d) Condition Code: 964 IBM36 2 bit 4 értékkel Állapotindikátorok: Minden bitenkénti érték jelentéssel rendelkezik, pl.: negatív, túlcsordulás (flag). Adattípusonként különböző állapotindikátorok: Minden regiszterkészlethez külön állapot regiszter tartozik (flag) Általános célú állapot regiszter. Lebegőpontos feldolgozás állapot regiszter. Megszakításoknál (fejlődés íve) 973 IBM 37es gépcsaládoknál bevezetik a PSW Program Status Word: megszakításoknál a PSWt mentik el. Kontextus: a) A regiszterek áktuális értékei és b) Az állapottér aktuális értékei (PC, flag) Megszakítással a kontextust mentik. Állapotműveletek PC Flag Inkrementálás (növelés) set (beállítás) Felülírás save (mentés) load (visszatöltés) clear (törlés) reset (kezdeti értékek visszaállítása) 3.oldal
14 Processzorszintű fizikai architektúra Processzor: művelet végző + vezérlő. Szinkron: egy elektronikus óra meghatározott időközönként órajelet ad. Minden elemi művelet az órajelre hajtódik végre. Az elemi műveletek különböző ideig tartanak idő vesztesség. Megvalósítása egyszerű és olcsó. Van olyan jel ami nem hajtódik végre egy órajel alatt, ezt a gép lekezeli. órajel művelet befejezése Aszinkron: minden művelet befejezése egyben jelzés a következő művelet megkezdéséhez. Az elemi műveletek befejezése bonyolult és drágán valósítható meg. Az elemi művelet befejezésének észlelése is időt igényel holtidő. elemi művelet kezdete elemi művelet befejezése A mai piacon lévő koprocesszorok szinkron vezérlésűek ~ 3 GHz a frekvenciájuk. Műveletvégző (ALU) Részei: Regiszterek Adatutak Kapcsolópontok A szűk értelemben vett ALU Regiszterek: Programozó által látható, a logikai architektúrába tárgyaltuk. Rejtett regiszterek: puffer regiszterek az adatfeldolgozási technológiához szükséges. Adatutak: A műveletvégző egységen belül nem értelmezett a címsín, hisz a memória hozzáférést a vezérlő végzi. Egy aritmetikai logiaki műveletek hipotézise (R2 R@R) Src R Src R Rslt Src@Src R2 Rslt Rejtett regiszterek: Src, Src, Rslt. Felhasználói regiszter. R, R, R2. Kapcsolópontok: A sínen megosztott eszközök közül egyidejűleg csak egy adó lehet. sin kapcsolópontok U U2 U3 Un A kimenő kapcsolatok három állásúak: 4.oldal
15 ,, zárt. A bemenő kapcsolatok két állásúak: Nyitva, zárva. A kapcsolatok architektúrálisan a regiszter részét képezik. A szűk értelemben vett ALU: Fixpontos Összeadás Kivonás Szorzás Osztás Multimédia Lebegőpontos Összeadás Kivonás Szorzás Osztás Multimédia BCD Összeadás Egyéb Logikai Címszámítás Léptetés Fixpontos összeadás: Az összeadás alapvető művelet, hiszen erre vezetjük majd vissza a szorzás, kivonást és az osztást. Tehát a sebessége alapvetően meghatározza a processzor sebességét. Egybites fél összeadó: A B S C A B S Átvitel Carry (C), összes Sum (S) Logikai függvények felírása: S=A B; C=AB Hátránya: Nem veszi figyelembe a bejövő átvitelt. Egybites teljes összeadó: Figyelembe veszi a bejövő átvitelt (megvalósítása két fél összeadóból). Az igazságtáblázat felírása: A B Cin S Cout A logikai függvények felírása (Cin jelölése Cvel) S=A B C _ Cout=ABC+ABC+ABC Négy és kapu + egy vagy kapu 5 elem. Azonos átalakítások a következő célfüggvényekkel: 5.oldal
16 Az elemszám minimalizálása. Végrehajtási idő minimalizálása. _ Felhasznált azonosságok: ABC=ABC+ABC+ABC; A+A=. Cout=ABC+ ABC+ ABC+ ABC+ ABC+ ABC=(A+A)BC+(B+B)AC+(C+C)AB = =BC+AC+AB=AB+(A+B)Cin Megvalósítás összeadó (S): Kimenő átvitel (Cout): 4 db elem 2%os megtakarítás. d egy elem késleltetése : T=3d; T=2d végrehajtási időben 33% a megtakarítás nbites soros összeadó: Megjelenésének oka az, hogy az összeadandók tipikusan n bit hosszúságú regiszterekben helyezkednek el. Jellemzői: A két operandus léptetőregiszterbe (shift) helyezkedik el. Az eredmény az A operandushelyén képződik. A kimenő átvitel tárolóba vagy késleltetőbe helyezzük, hogy a következő bitpároshoz (összeadáshoz) megfelelő időben érkezzen. A Cin csak az első bit helyiérték összeadásakor aktív. Értékelése: Ha az egybites teljes összeadó műveleti ideje t akkor nbites összeadási ideje: T=n*t. Gyorsítás: t: a lehető leggyorsabb kialakítást alkalmazzuk. N: Az egybites teljes összeadó számát megtöbbszörözzük nbites párhuzamos összeadóra. Egybbites párhuzamos összeadó tesztelése: I. eset: Cin=; T=t. + II.. lépés 2. lépés 3. lépés 4. lépés + Cin=; T=n*t. Co= C= C2= Cout= 6.oldal
17 Értékelés: Igen komoly beruházás árán (egy darab helyett n bit egybites teljes összeadó) csak kis gyorsulás csupán. Hullámzó teljesítményt értünk el, meg kell várni az átvitel terjedését. Az átvitel előjelzéses összeadó (Carry LookAhead CLA): Cout=AB+(A+B)Cin AB G (Generate) A+B P (Propagate) Az egyes bithelyiértékben keletkező átvitel függ: bemenő operandusoktól és a kívülről beérkező átviteltől de nem függ az előző bithelyiértéken keletkező átviteltől. Az egyes bithelyiértékeken képződő átvitel: Ci=Gi+Pi*Ci. C=G+P*Cin; C=G+P*C=G+P*G+P*P*Cin; C2=G2+P2*C=G2+P2*G+P2*P*G+P2*P*P*Cin. Értékelése: Szorzatok sorozata. Összekapcsolva egy vagy kapuval. A P és G meghatározásához egy vagy és egy és kapu kell. feladat feladat + feladat 3 feladat Amennyiben egy fokozat végrehajtási ideje d, akkor egy bithelyiérték átviteli idejének meghatározása T=3d; Megvalósítási alternatívák: Katalogus áramkörök egy bites teljes összeadók + CLA. 7.oldal
18 2 Az egybites teljes összeadókat kiegészítjük a P és a G meghatározásához szükséges kapukkal (vagy valamint és kapukkal). Technológiai korlát: A vagy kapuk bemenetének száma csak 8 bit helyiértékre alakítható ki a CLAba (a C4et már nem bírja) bites megoldás: A CLAk között az átvitel sorosan terjed. 4 A CLAkhoz is hozzárendelünk egy CLAt. Fixpontos kivonás: Megteremthető az egybites fél kivonó, és az egybites teljes kivonó. Alkalmazásának hátrányai: A kivonás csak akkor ad helyes eredményt, ha a nagyobb számból vonjuk ki a kisebbet. Minden kivonást megelőzően komperálnunk kellene, ezért lassúbb. A kivonó áramkörök megvalósításával a művelet végző helyfoglalása, de a lapka mérete pedig korlátozott. Megoldás: Az operandusok átkódolása és a kivonás visszavezetése összeadásokra. Hagyományos kivonás: A B X elvetettük Egy komplemenses kivonás: Meghatározása: A pozitív szám egyes komplemense maga a szám. A negatív szám esetén pedig bitenként invertálnunk kell. A Megvalósítás: B X oldal
19 Kettes komplemenses kivonás: Meghatározása: Pozitív szám kettes komplemense megegyezik magával a számmal. Negatív szám esetén: a) Az egyes komplemenshez hozzáadunk egyet. b) Hátulról az összes nullát és az első egyest leírom a többit invertáljuk: ból lesz. Példa: A 3 B +(7) + +6 B = 6D Az ideális az, hogy tudjon összeadni is. Vezérlő taranszegység: Igazságtábla: Vezérlés B B A transzegység megvalósítás: Megvalósítás: Szorzás, osztás: Minden műveletvégzőnek kell ismernie az összeadást, az invertálást és a léptetést, de nem kell tudnia a szorzást és az osztást. Fejlődés: Régen: a) Olcsó processzor aminél alacsonyszintű nyelven írt rutin végzi a szorzást és az osztást. b) Középárú processzor aminél mikroprogram végzi a szorzást és az osztást. c) Drága árú processzor aminél áramköri úton megvalósított a szorzás és az osztás. Napjainkban: a) Powers PC 64. Két darab műveltvégző az egyszerű fixpontos műveletekhez (+,). 2. Egy darab művelet vezérlő az összetett fixpontos műveletekhez (*,/). 9.oldal
20 PentiumPro Fixpontos műveletvégzők: általános célú léptető egész osztó összeadó / kivonó szorzó osztó X=A*B Hagyományos szorzás: 3* Algoritmizált változat 3*23 felveszünk egy gyűjtőt amit nullázunk el szorozzuk al szorozzuk 599 / való szorzás helyett léptetés 3*23 Konklúzió (decimális számoknál): Annyiszor fut ahány helyiérték van a szorzóba A bináris szorzás sajátosságai: A bináris szám hossza: Példa Decimális szám helyiértékének száma Bináris szám helyiértékeinek a száma Konklúzió: Bináris szám hosszabb mint a Decimális ezért a ciklus többször fut le. Szorzat hossza: A 2 2 m B 2 n Xmax m+n Példa: 9*9 99*9 99*99 A szorzó és a szorzandó egyegy regiszter az eredmény két regiszterben képződik. Legyen egy regiszterünk három helyiértékű a szorzat kisebb helyiértékei keletkezik a szorzó helyén: eredmény 2.oldal
21 A bináris gyorsítása Bitcsoportokkal való szorzás: A szorzó helyiértéket nem egyesével, hanem csoportokban kezeljük s így csoportokat léptethetjük így gyorsabb. Pl.: kettes csoportokban: kettőt léptetünk balra. a gyűjtőhöz hozzáadjuk a szorzandó egyszeresét és kettőt léptetünk balra. a gyűjtőhöz hozzáadjuk a szorzandó kétszeresét és kettőt léptetünk balra. a gyűjtőhöz hozzáadjuk a szorzandó háromszorosát és kettőt léptetünk balra. Példa: 7*9 = * szorzandó kétszerese:. B = 63D Booth féle algoritmus: Bináris számok esetén az összeadás ciklusa annyiszor fut ahány egyes van a szorzandóban (nulla esetén csak léptetünk). A szorzóba lévő egyesek számainak csökkentése Példa: 62vel kell szorozni: 62 az 5 db összeadás. Helyette: *64 db összeadás Összesen 3 db művelet 4%os *2 db összeadás időmegtakarítás, pl.: mai processzorok db kivonás mindegyike. Osztás: X=A/B Hagyományos osztás: 5/48 5 I Konklúzió: Minden kivonás előtt komparálunk (összehasonlítunk) ezért lassú II 3, III 48 6 I 48 2 II Visszatérés a nullán át csak az előjel flaget vizsgálva: 45 Kiírja a gyűjtőt (3,) hozzáadja a maradékhoz az osztót (42+48) tízszerezi és fojtatja kiírja a gyűjtőt (, ) Itt minden kivonás automatikus (nincs komarálás ami lassú). Mivel nem kell minden kivonás után komparálni csak a gyors előjel flag vizsgálatot végezzük, a két két felesleges művelet (hozzáadás +48) ellenére gyorsabb. 2.oldal
22 Visszatérés nélküli osztás: /6 I, lépés 6 hozzáad t 9. lépés lépés I 6 4 II 6 8 III 6 2. lépés 6 4 Fixpontos multimédia feldolgozás A probléma felvetése: A, Hangfeldolgozás: analóg jel digitális jelfeldolgozás kell analóg digitélis (AD konverter) Amplitúdó vagy felbontás A leképezendő hanghullám minimális és maximális értékhez hozzárendeljük az értelmezési tartományok minimális és maximális értéket. 8 bit 256 pontos felbontás 6 bit pontos felbontás (a mai gyakorlat). Mintavétel: Példán keresztül: Egy 5kHzes mintavétel azt jelenti, hogy másodpercenként 5 mintát veszünk az adott hullámból (minden egyes mintánál az amplitúdó értékét tároljuk el). Mai példák: Alkalmazás khz a) Telefon 8 b) Audio CD 44 c) DVD 48 d) DVD minőségi oldal
23 Egy másodperc hanganyag tárolási igénye audio CD, 6 bites felbontás, sztereó esetén: 44*2byte*2 a sztereó miatt = 76 byte/sec ~ 7 kbyte/sec. Percenként: 6*7 ~ Mbyte/min. Feladat: Nagy tömegű fixpontos adat: tárolása továbbítása feldolgozása B, Pixeles képfeldolgozás: A fénykép és a festmények analóg formátumúak, hiszen a fények, árnyékok és színek folyamatos átvitelével írható le. A képeket digitalizálnunk kell, minél sűrűbb a rácsszerkezet annál jobb minőségű képet kapunk, a digitalizálás során. Minnél kisebb egy pixel annál jobb a leképezés, pl.: 8*6; 28*24. Pixel vagy képpontok: Minden szín leírható három szín összetételeként, tehát minden pixelhez három darab színkódot kellene hozzárendelni, de helyette ezeket egyetlen vektorrá kódolták, pl.:,, 2 Egyes pixel értékek: bit (feketefehér, sötétvilágos) byte 256 fél szint írhatunk le 2 byte féle szín (highcolor) 3 byte 224 féle szín (truecolor) 4 byte a negyedik byte az úgynevezett alfa csatorna az effektek jelzésére szolgál (pl.: átlátszóság mértéke) Egy kép tárolásához szükséges memóriaterület: egy byte két byte A képfeldolgozás feladata, hogy nagy tömegű 8* fixpontos adat: tárolása / továbbítása / 28*24,3Mbyte 2.6Mbyte feldolgozása Megoldás: Tárolás továbbítás hatékony tömörítéssel. feldolgozás: Hagyományos feldolgozás, pl.: 2 db összeadása a 8*6as felbontás mellett. Az. kép byteját betöltjük az ACba. 2. A 2. kép byteját hozzáadjuk az AChez és az eredmény az ACbe keletkezik. 3. Az AC tartalmát lementjük az eredmény memóriaterületre. Ez a ciklus 48szor fut le. Megoldás SIMD módszerrel (single instruction multiple data): Több adattal, ugyanazt az utasítást hajtja végre, ~ 8szoros gyorsítást eredményez 6 szer fut le a ciklus A gyakorlatban két féle megoldás: multimédia segéd processzor az általános célú processzorba beleintegrálják a multimédia feldolgozó egységét. 23.oldal
24 Az Intel MMX kiterjeszés a) 997 jelent meg b) Matrix Math Extention (Multi Media Extention) c) Logikai architektúra. Pakolt adattípusok bevezetése: a. Ezek mindegyike 64 bites, ami megegyezik a processzor belső sínjeinek szélességeivel. b. Fajtái: pakolt byte 8db 8 bites = 64 bit, pakolt félszó 4db 6 bites = 64 bit, pakolt szó 2 db 32 bites = 64 bit. 2. Új utasítások bevezetése: A négy aritmetikai művelet (+,,*,/) és a logikai műveletek mindhárom adattípushoz vonatkozásában. d) Fizikai architektúra:. Az Intel nem akart új regisztereket bevezetni az új adattípusokhoz, hanem a 8 bites lebegőpontos regisztereket, használja a 64 bites pakolt adattípusok feldolgozására. 2. Egy évre rá az MMX műveletvégzőket 2re növelte, így a ciklusok számát 3re csökkentette. Lebegőpontos műveletvégzés: A lebegőpontos ábrázolás kialakulásának az oka: A fixpontos ábrázolás következő hiányosságai: A szűk értelmezési tartomány, pl.: Integer esetén ig. A törtérték ábrázolásának pontossága, pl.: 7/4=. Amennyiben a ketteses pontot a regiszter végére helyezzük akkor 7/4=, ami nem elégíti ki a gyakorlati igényeket. Ha több a kettedes pont utáni hely, akkor kevesebb jut az egész számok ábrázolására. Ezen hátrányokat küszöbölte ki a sokkal bonyolultabb lebegőpontos ábrázolás, itt a számokat hatványkitevős formába írjuk fel: ±Mr±k M a mantissza, r a radix (a számrendszer alapja), k a karakterisztika. Története: 993ban Konred Zuse elkészítette a Zuse3 nevű jelfogós számítógépet, melyben alkalmazta a lebegőpontos ábrázolást. Neumann két okból ellenezte: a) Maguk a számok hosszúak sok memóriát igényel b) A számítások bonyolultak bonyolult a műveletvégző és annak vezérlése. 7es évektől főbb formátum irányzatai: a) Vax b) Cray c) IMB 37/39 985: az IEEE szabványosítja. Jellemzői: Radix a) Architektúránként állandó b) Tipikusan kettes számrendszer c) Az IBM 37/39 esetében oldal
25 Nem normalizált: 23,456*=,23456*3=234,56*= Napjainkban a piacon nincs ilyen architektúra. Normalizált a) Képlettel: /r M<; /2 M<; / M< b) Szöveggel: A törtpont mindig az első értékes számjegy elé tesszük a mantisszában:,9999*n,*n,*n,9999*n túlcsordulási felhasználható alulcsordulási felh. túlcsordulási régió régió régió régió régió Alulcsordulás túlcsordulás: a) Alulcsordulás iránti architektúrális követelmény:. Kijelzi. 2. Nullát vagy denormalizált számot ábrázol. b) Túlcsordulási architektúrális követelmény:. Kijelzi. 2. Vagy a lehető legnagyobb számot vagy előjeles végtelent ábrázol. Azért van a két végén (n), mert a n fenn van tartva a végtelen jelzésére. Denormalizált szám: Szabály szerint nem ábrázolhatom a,4et (,4,), de egy flag helyiértéket hozzárendelek és azzal jelzem hogy ez egy denormalizált szám. Verseny van a processzor gyártok között a pontosság miatt. nulla környéki számok: Amennyiben a mantissza nulla, akkor el várt az architektúrától, hogy a karakterisztika is nulla legyen. Értelmezési tartomány: A karakterisztika Példa Konklúzió helyiértékeinek száma: 99 milliárd Függ a karakterisztika 99 helyiértékének számától. 2 9 milliárd Kettes számrendszer 2 egyesek Függ a számrendszer alapjától. Pontosság: Három helyiérték áll rendelkezésre a mantissza számára a regiszterben. Ábrázolni kell a,, 2, 3, 4 mantisszát. Ekkor csak a,, 2, 3 ábrázolható, s ha pl.: karakterisztikának 6 (234), akkor a pontatlanság 4 vesztességet okoz. Konklúzió: A pontosság függ a mantissza hosszától. Rejtett bit: Mantissza esetében a normalizálás szabálya kettes számrendszerben /2 M<. A kettedes pontok az első értékű jegy elé kell tennünk, annak tehát nincs információ tartalma. Ezért az operatív tárba vagy háttértárba kiírás előtt a rejtett bitet balra léptetjük és jobbról beleépítünk egy értékes helyiértéket, a mantissza hossza ezáltal bit helyiértékkel nő, így növekszik a pontosság. Az operatív tárból vagy háttértárról a beolvasás során a processzoron belül helyreállításra kerül a rejtett bit, így a beolvasott adat feldolgozásra kész formába kerül. A 25.oldal
26 Zuse3 (933) már alkalmazta a rejtett bitet napjainkban valamennyi piacon lévő architektúra alkalmazza a rejtett bitet. Hogyan lehet hosszabb szám? Őrző bitek: A lebegőpontos számok mantisszáját a processzoron belül hosszabb formátumba tároljuk mint az operatív tárban. Amikor az eredményt normalizáljuk és jobbról további helyiértéket léptetünk, akkor az őrzőbit lehetővé teszi, hogy ezek értékes helyiértékek legyenek. A rejtett bit kiléptetésekor (balra történő), úgy jobbról értékes bit kerül beléptetésre. A lebegőpontosan tárolt bit ily módon kerekített bit lehet. Napjainkban minden architektúra alkalmazza az őrtő bitet. Mantissza kódolása: A gyakorlatban mindig kettes komplemens formában tárolt. Karakterisztika kódolása: A karakterisztika többletes formában tárolt. a) A többletes kódot gyorsabban alakítható ki, mert kettes komplemensú. b) A karakterisztikában csak összeadást és kivonást kell végezni s ez többletes kóddal is helyesen elvégezhető. IEEE 754es lebegőpontos szabvány. 977ben kezdték kidolgozni. Cél a különböző gépek közti adatszintű kompatibilitás megteremtése. Rendszerszintű szemlélet azaz nem írták elő a gyártónak mit valósítsanak meg hardver, és mit szoftver úton. Nem valamelyik gyártó által kialakított megoldást fogadták el, hanem valamennyi lebegőpontos architektúra megvalósításából összegyűjtötték a legjobbakat. A szabvány 985ben jelent meg, az első gyakorlati megvalósítása 98ben jelent meg. A szabály fejezetei: Formátumok Műveltek Kerekítések Kivételek kezelése Formátumok: a) Szabványos. Egyszeres pontosságú 2. Kétszeres pontosságú b) Kiterjesztett. Egyszeres pontosságú 2. Kétszeres pontosságú Szabványos kiterjesztett: a) A szabványos formátum az operatív tárban illetve a háttértárolón alkalmazott formátum ezt pontosan leszabályozzák. b) A kiterjesztett formátum a processzoron belül alkalmazott formátum ennek a szabályozása igen laza. Kerekítések: A legközelebbire való kerekítés (hagyományos kerekítés: 8,3 8; 8,9 9). Negatív végtelen felfelé történő kerekítése. 26.oldal
27 Pozitív végtelen lefelé történő kerekítése. Az utóbbi kettő az intervallum algebrában használjuk. Kétszer hajtjuk végre a számítást: Egyszer mindig mínusz végtelen felé kerekítve. Egyszer mindig plusz végtelen felé kerekítve. A helyes eredmény a két kapott eredmény között helyezkedik el. Amennyiben a két eredmény közötti különbség a számításunk szempontjából kicsim akkor az eredmény elfogadható. Amennyiben nagy elemeznünk kell a programot (pl.: részeredményeket ne írjunk be a memóriába) vagy magát az algoritmust. Kivételek kezelése: Nullával történő osztás Alulcsordulás Túlcsordulás Gyök alatt negatív szám van Esettanulmány Intel processzorcsalád: A szabvány első megvalósítása 98ben jelent meg Intel887es; az összes mai processzor ilyen. Logikai architektúra: Radix kettes számrendszer. Alulcsordulási denormalizált szám. Szabványos formátum: A szabvány csak az egyszeres pontosság megvalósítását írja elő, a kétszeres pontosság megvalósítása opcionális. Egyszeres pontosság: Rövidebb adat, kisebb memóriaigény, gyorsabb feldolgozás, nem nagyon pontos eredmény. Kétszeres pontosság: Hosszabb adat, nagyobb memóriaigény, lassabb feldolgozás, pontosabb eredmény. Egyszeres pontosság: 32 bites formátumú 8 23 Az értelmezési tartomány: 38 tól 38ig mantissza előjele karakterisztika mantissza Kétszeres pontosság: 64 bites formátum 52 Az értelmezési tartomány: 38 tól 38ig Kiterjesztett formátumú: Egyszeres pontosság: min 43 bit; Kétszeres pontosság: min 79 bit; Műveletek: Minimum: a) Négy aritmetikai alapművelet (+,,*,/) b) Maradékképzés c) Négyzetgyökvonás d) Bináris decimális konverzió Értelmezze a műveletet végtelenre is: a) 3+ = b) 3+( )= 27.oldal
28 Túlcsordulási előjeles végtelen Létrehozzunk a rejtett bitet Létrehozzuk az őrző bitet Mantissza kettes komplemens Karakterisztika többletes kódolás Mind az egyszeres, mind pedig a kettes pontosságú megvalósításra került. Kiterjesztett formátumú 8 bit hosszú, a programozó dönti el, hogy ezt egyszeres vagy kétszeres pontossággal írja ki az operatív tábla vagy a háttértárolóba. Fizikai architektúra: Az Intel 887es társprocesszor formályában kerül megvalósításra. Az Intel 8286as és az Intel 8386es is. Az Intel 8486 Dxnél már közös lapkára integráltak az általános célú és a lebegőpontos processzort. Teljesítmény jellemzők: Relatív MIPS: a mértékegység az 98ben megjelent. IBM PC teljesítménye: Típus: mhz relatív MIPS Intel Intel 8486 DX 66 ~7 Pentium I 33 ~6 A szoros növekedés a hardver úton megvalósított lebegőpontos feldolgozás eredménye. A 3 szoros pedig a futószalagos feldolgozás ez az órajel kétszeresének eredménye. Lebegőpontos műveletek: Összeadás: X=A+B példa:,9*3 közös kitevő, ciklikusan léptetetem jobbra ±ka 4 A=±mAr. +,95* illetve balra. ±kb 4 B=±mBr.,9* +,95*4,*4 mantissza vizsgálása, majd normalizálása Algoritmus:. A kitevők megvizsgálása: csak azonos kitevőjű számok mantisszája adhatók össze. 2. Amennyiben a kitevő eltérő, akkor a kisebb kitevő szám mantisszájában a törtpontot jobbra léptetjük a kitevőt implementáljuk. Ez a ciklus addig fut míg a kitevők meg nem egyeznek. 3. Összeadjuk a közös kitevővel rendelkező számok mantisszáját. 4. Szükség esetén normalizálunk. Szorzás: X=A*B=mA*mBrka+kb Algoritmus: A mantisszákat összeszorozzuk, a karakterisztikát pedig összeadjuk. Osztás: X=A/B= ma/mbrkakb Algoritmus: A mantisszákat elosztjuk a karakterisztikákat pedig kivonjuk egymásból. 28.oldal
29 Megvalósítás: Univerzális műveletvégző az ALU parciálásával (részekrebontásával) karakterisztika mantissza fixpontos ALU Ez egy kicsit bonyolultabb vezérléssel megoldható. Szervezési módosítással a) Mind a mantisszát mind a karakterisztikát külön külön regiszterekben helyezem el. b) Egymás után elvégezzük a mantissza és a karakterisztika műveleteket. c) Az eredmény pedig egyik regiszterben összeadjuk. Dedikált műveletvégzők: Karakterisz tika egység Mantissza egység Vezérlő Következtetések: Míg a mantisszának egységnek ismernie kell a szorzást, osztást is a karakterisztikus egységnek elegendő az összeadást és a kivonást ismerni. Párhuzamosan lehet végezni a karakterisztika és a mantissza műveleteit. A szűk keresztmetszet a mantissza egységét érinti (a szorzás, osztás miatt), mivel a karakterisztikus egység az +/ gyorsan el tudja végezni. A gyorsítást a mantissza egységnél kell végezni. Lebegőpontos, vektorgrafikus multimédia műveletek: Jellemzők: Az egyenesekkel és a görbékkel határolt objektumok geometriai jellemzőkkel leírható. Elegendő a geometriai jellemzők tárolása. a) Egyenes esetén: Két pontjának koordinátáit. b) Kör: A középpont koordinátáját és a sugár hosszát. 2D: Egy kép igen sok objektumra (sokszögre, háromszögre) bontható egy átlagos kép objektumainak száma ~ 2. Miután a számítógép a geometriai jellemzők alapján meghatározza a ~ 2 objektumot a színek valósághű átmenete érdekében egy úgynevezett textúrát alkalmaz. Megoldandó feladat: Viszonylag kevés lebegőpontos adat van. Sok műveletet hajtunk végre. 29.oldal
30 3D: Egy harmadik dimenzió kerül hozzáadásra. a) Biztosított a párhuzamosoknak a végtelenben való találkozása. b) Az atmoszférikus sajátosságok is megvalósításra kerülnek, azaz a közelebb lévő tárgyak élesebbek a távolabbi kékesebbek és elmosódottabbak. Sok 3D film készül ahol minimum 5 képet kell vetíteni másodpercenként, annak érdekében, hogy folyamatosnak láthassuk. Pl.: képenként 2 objektummal számolva 2*5=3 obj/sec feldolgozási sebesség szükséges. A megoldandó feladat: Viszonylag kevés lebegőpontos adaton sok műveletet kell végrehajtanunk adott időegység alatt. Megoldás Intel processzoroknál: 998 MMX, azaz a KNI (Katmai New Instruction) a megoldás: a SIMD (Single Instruction Multiple Data) 985 óta először új regisztereket vezetett be az Intel: 8 db 28 bites regisztert. Formátumok: a) 4 db * pontosságú b) 2 db 2* pontosságú számon hajt végre egy időben műveletet: = = = = 7 db új utasítást vezettek be. %osan megfelel az IEEE 754es szabványának. Megszakítás esetén az új regisztereket is menteni kell, ezt először a Win98 operációs rendszer végzi. A lebegőpontos műveletvégzés jelentősége: A tudományos és multimédia számításához szükséges. A miniatürizálás és a fajlagos árcsökkenés eredményeként a jelenleg kereskedelmi forgalomban lévő processzorok mindegyike hardver úton megvalósítja. BCD Binary Coded Decimal Megjelenésének oka: A pontosság. A fixpontos ábrázolásnál a törtek pontatlanok. A lebegőpontos ábrázolásnál a mantissza, karakterisztika formátuma lényegesen pontosabb, de nem teljes. A tizedes számrendszerből a kettes számrendszerben a számokat átszámítjuk, ezzel szemben a tízes számokat a BCDbe a számokat átkódoljuk. A kódolás egyértelmű megfeleltetés. Pl.: 2D=B= BCD. 3.oldal
31 Jellemzői: Ábrázolása: a) Zónázott: Minden byte kisebb helyiértékű tetrádjában helyezkedik el a BCD szám, a nagyobb helyiértékűben pedig a zóna: Zóna BCD Zóna BCD előjel BCD A zóna értéke jellemzően nyomtatható karakterre egészíti ki a BCD értéket. Azaz ASCII esetén általában 3 (Intel), EBCDIC esetén általában F (5). Általában nem lehet ezzel a formátummak számítást végezni (pl.: VAX, IBM), kivéve az Intel. b) Pakolt: Minden byteban 2 db BCD szám van: BCD BCD BCD BCD Az Intel esetén byte hosszú:. Az első byte eső bitje az előjel, a többi bitet nem használjuk. 2. A további 9 bájtban 8 db BCD szám helyezkedik el ig 2* 8db 9es lehet. A szám hossza: a) Fix hosszúságú. b) Változó hosszúságú meg kell adni a szám hosszát is. Az előjel: a) Hossza:. 4 bites (tipikusan a zónázott formátumnál) 2. 8 bites (tipikusan a pakolt formátumnál) b) Elhelyezkedése:. a szám végén (tipikusan a zónázott formátumnál) 2. a szám elején (tipikusan a pakolt formátumnál) c) Értéke:. Az érvénytelen tetrádok segítségével a. Ahol pozitív A,C,E,F. b. Ahol negatív B,D. 2. A összeadás és a kivonás ASCII kódjával. BCD összeadás: Ugyanúgy végezzük, mintha bináris számokkal, csak: Az összegzésesetében fel kell ismernünk az érvénytelen tetrádokat, S az érvénytelen tetrádok esetében koordinációt kell végrehajtanunk. Az érvénytelen tetrádok: Decimális szám: 2 2 érvénytelen tetrádok érvénytelen: az első bithelyiértéken egyes és vagy a második 8 vagy a harmadik helyen egyes szerepel. 3.oldal
32 9 Korrekció: Az érvénytelen tetrádokból: képezzünk tizet és generálunk egy tizes átvitelt pl.: 8+7=5+()=5; segédszámítás: D=B=kettes komplemens + + 5D. es átvitel Megvalósítás: Megvalósítási alternatívák: univerzális művelevégző, BCDnek megfelelő vezérléssel. A dedikált, BCD műveletvégző. A BCD jelentősége: Pontos. Hátránya: a) Komplexebb műveletvégzés esetén lassabb. b) Nagyobb tárigény a 6 értékkészletből csak tizet használ ki, tehát 4% kihasználatlan pl.: 2D=B= BCD 8 biten ábrázoljuk. Érdekességek a BCDvel kapcsolatban: Basic programnyelv a BCDt használja. A számológépekben és a digitális órákban BCDt alkalmaznak. Fixpontos, lebegőpontos, BCD melyiket használjam? Fixpontos: Gyors végrehajtás. Memória takarékos (8,6,32 bites formátumban létezik). 32.oldal
33 A formátumok között a szükséges értelmezési tartománynak megfelelően válasszunk a lehető legrövidebb formátumút. Egész számok esetén teljesen pontos: if a= csak fixpontos illetve BCD esetén alkalmazható, lebegőpontosnál nem. Lebegőpontos: Akkor alkalmazzuk a) Ha a fixpontos értelmezési tartomány nem elegendő. b) Amikor műveletet kell végeznünk a számokkal. A lehetőségek közül csak indokolt esetben válasszuk a kétszeres pontosságot, mert annak számítása lassabb. BCD: Tipikusan a lebegőpontos ábrázolás egy alternatívája. Az ALU egyéb műveletei: Valamennyi Boole műveletek (6 művelet: vagy, és kizáró vagy). Léptetés. Invertálás. Címszámítás: a) A korai gépekben az általános célú Aluval. b) Napjainkban álhardverrel. Karakteres műveleteket általában az általános ALU műveletvégzi. Vezérlőrész: 947 első elektronikai gép; huzalozott vezérlés. Centralizált vagy szekvenciális vezérlés: 954 Wilkes Mikroprogramozott vezérlés; 963 CDC66. Decentralizált vagy párhuzamos vezérlés: 966 Szuper skolár (IBM369); futószalag. Huzalozott vagy áramköri vezérlés: Az ember számára nehézen áttekinthető. Nehézkesen módosítható. Előnye: Gyors. Megvalósítás: 33.oldal
34 Elv: Egy forrás regiszterből áll. Módosító áramkörökön keresztül. A célregiszterbe juttatjuk az adatot. Regiszterek: Memória regiszterek (MDR, MAR). ALU regiszterei (AC, általános célú regiszterkészlet). I/O regiszterek (vezérlő kártya). Vezérlőrész regiszterei (utasítás regiszter). Módosító áramkör: Összeadó Invertáló Inkrementáló Léptető Működése: A forrás regiszter kimenetét rákapcsoljuk a módosító áramkör bemenetére. Előírjuk a módosító áramkör számára, hogy most éppen milyen módosítást hajtson végre. Pl.: léptetés és összeadás. A módosító áramkör kimenetét rákapuzzuk a célregiszter bemenetére. A mai processzorokban tipikusan több száz olyan vezérlés van amit vezérelni kell. Mikroprogramozott vezérlés: 945 Mauria Wilkes (University of Cambridge). Cél: Ember számára áttekinthetővé tenni a vezérlést. a) Mikro utasítások, melyek meghatározott vezérlő vonalat, vagy vonalakat aktiválnak. b) A gépikódú utasítások végrehajtása mikroutasítások sorozatával érhető el. c) A hagyományos számítógépet tekinthetjük egy makrószámítógépnek ezen belül helyezkedik el egy mikroszámítógép mikroutasítássokkal, mikroprogrammal. A vezérlést rugalmassá könnyen módosíthatóvá a) a mikroprogram tároló Control Memoryban cserélhetjük, változtatjuk magát a mikroprogramot. A Wilkes féle modell: 34.oldal
35 Működése: Mikroutasítás szekencia a) A gépikódú utasításoknak a műveletkódrésze megfelelően kidolgozva beírásra kerül a CMARba. Megfigyelhető kódolás: Az adott gépi kódú utasítást (pl.: add) végrehajtását elemi műveleti szinten végigvezérlő mikroprogram kezdőcíme. b) Ez a cím leírásra kerül a dekóderbe, ily módon kiválasztott mikrotasítás:. meghatározott ideig aktiválja a megfelelő vezérlővonalat, majd 2. a mikroutasítás címrésze beírásra kerül a CMARba. c) Ugrás a második pont szerint. Példa az elemi művelet szekvenciája az add esetén. MAR PC MDR (MAR) IR MDR DEC IR MAR DECcímrész MDR (MAR) AC AC+MDR PC PC+ Feltételes ugrás a) Amennyiben ugrási mikroutasítás kerül feldolgozásra, akkor. a megfelelő vezérlővonalak meghatározott ideig aktiválásra kerülnek, majd 2. a feltétel igen vagy hamis voltától függően vagy az első vagy a második cím kerül letöltésre CMARba. Egy korszerű mikroutasítás felépítése: feltételugrási cím vezérlőrész kiválasztó mező Feltételkiválasztó mező: Tipikusan az jelenti, hogy melyik flagot teszteljük. Ugrási cím: amennyiben a feltételes ugrásnál igaz, akkor a cím kerül az MPCbe Vezérlőrész: Ez jelöli ki az aktiválandó vezérlő vonalat vonalakat. Az egyszerű mikrovezérlő megvalósítása: MPC Mikro Program Counter CM Control Memory CMDR Control Memory Data Register MUX Multiplexer Működése: Mikroutasítás szekvenciája: a) Az MPC által kijelölt, következő végrehajtandó mikroutasítás a CMből eljut, a CMDRbe. 35.oldal
36 b) Meghatározott ideig kiválasztásra kerülnek a mikroutasítás vezérlő része által kijelölt vezérlővonalak. c) A MPC inkrementál, majd vissza az es pontra. Feltételes ugrás: a) Meghatározott ideig aktiválásra kerülnek a mikroutasítás vezérlő része által kijelölt vezérlő vonalak. b) A feltétel kiválasztó mező által meghatározott külső feltétel kiválasztásra kerül, s annak igaz vagy hamis voltától függően:. Vagy a végrehajtás alatt álló mikroutasítás ugrási cím vezérlőjének tartalma felülírja az MPC tartalmát. 2. Vagy MPC inkrementálva határozza meg a következő végrehajtandó mikroutasítás címét. Megjegyzések: A huzalazott vezérlő ütemezőjét váltja ki a CM. Míg a Neumann féle makroszámítógépben együt tároljuk a programot és az adatokat, a mikroszámítógép mikroprogram tárába nincs adat csak mikroutasítás. Ezért: a) A Wilkes féle modell move jellegű felírása miatt csak a CMAR, b) A korszerű mikrovezérlő inkrementálási képessége miatt MPC alkalmazható. A mikroutasítás hosszát meghatározó tényezők a) A CM drága, ezért célszerű takarékoskodunk vele. b) Feltétel kiválasztó mező: Viszonylag rövid. Címmező: a) A következő végrehajtandó mikroutasítás címe.. A Wilkesféle modellben a mikroutasítás tartalmazza a következő végrehajtandó mikroutasítás címét. 2. A korszerű mikrovezérlő esetén az MPC képes a. mind move jellegű cím befogadására b. mind pedig inkrementálásra b) Ugrási cím. Rövidebb mint a tár címtere. A tár címtere pl.: 24 (bit), ugrási címtér 256 (8 bit). 2. Külső forrásból töltsük le az ugrási címet. 3. Az ugrási cím mező viszonylag ritkán hasznosítják, ezért nem ugrás esetén vezérlőmezőként is használható lehet. Ezt egy bit mutatja, hogy ugrási mezőt tartalmaze. ugrási cím Kétszintű mikroutasítás (Motorola): Előnye: Több mikroutasításban is szerepelhet ugyanaz a vezérlőrész, viszont csak egyszer tároljuk. 36.oldal
37 Vezérlőrész Horizontális vagy vízszintes mikroutasítás. a) Hosszú formátum b) Magas fokú párhuzamosság c) Alacsonyszintű kódolás d) Pl.: IBM36, PDP8, Motorola e) IBM36:. A vezérlőrész hossza 9 bit. 2. Ezt 2 vezérlőmezőre osztották: 2 változó hosszúságúra 2 darab egymástól függetlenül is működőképes hardver egységet alakítottak ki, tehát elvben maximum 2 egység működet párhuzamosan bit vezérli az ALU jobb oldali bemenetét, azaz ezek jelölik ki, mely regiszterből kerüljön betöltésre az egyik operandus bit határozza meg az ALU milyen műveleteket hajtson végre lehetőségek: fixpontos a BCD összeadás a bejövő és a kimenő átvitel különféle kezelésével. f) PDP8. a vezérlőrész 28 bit hosszú. 2. hipotézis 27=28 azaz 7 biten kódoljuk az értékeket. ez az elve a vertikális vagy függőleges mikroutasításoknak. Vertikális vagy függőleges mikroutasítás a) Rövid b) Alacsony szintű párhuzamosítás c) Erős kódolás d) Pl.: IBM37, Intel e) Esettanulmány 37 esetén műveleti kód;.operandus; 2.op.;CM címzési információ. 4 bájt hosszú 2. az operandusok regisztert címeznek 3. a címképzési információ Wilkes féle modelre emlékeztet Mai gyakorlat. Hibrid változat: Gyakran használatos vezérlőrészek horizontálisak, míg a ritkábban használatosak vertikálisak: A kódoltakat dekóderen keresztül aktiválják a vezérlő vonalakat (idővesztesség) A mikroutasítások végrehajtásának ütemezése. Fajtái: Non fázisú mikroutasítások: egy végrehajtási ciklus megegyezik az óra ciklussal. 37.oldal
5-6. ea Created by mrjrm & Pogácsa, frissítette: Félix
2. Adattípusonként különböző regisztertér Célja: az adatfeldolgozás gyorsítása - különös tekintettel a lebegőpontos adatábrázolásra. Szorzás esetén karakterisztika összeadódik, mantissza összeszorzódik.
RészletesebbenÖsszeadás BCD számokkal
Összeadás BCD számokkal Ugyanúgy adjuk össze a BCD számokat is, mint a binárisakat, csak - fel kell ismernünk az érvénytelen tetrádokat és - ezeknél korrekciót kell végrehajtani. A, Az érvénytelen tetrádok
RészletesebbenOperandus típusok Bevezetés: Az utasítás-feldolgozás menete
Operandus típusok Bevezetés: Az utasítás-feldolgozás menete Egy gépi kódú utasítás általános formája: MK Címrész MK = műveleti kód Mit? Mivel? Az utasítás-feldolgozás általános folyamatábrája: Megszakítás?
RészletesebbenMűveletek lebegőpontos adatokkal
Budapesti Műszaki Főiskola Regionális Oktatási és Innovációs Központ Székesfehérvár Műveletek lebegőpontos adatokkal Dr. Seebauer Márta főiskolai tanár seebauer.marta@roik.bmf.hu Műveletek az IEEE 754
RészletesebbenSzámítógép Architektúrák I-II-III.
Kidolgozott államvizsgatételek Számítógép Architektúrák I-II-III. tárgyakhoz 2010. június A sikeres államvizsgához kizárólag ennek a dokumentumnak az ismerete nem elégséges, a témaköröket a Számítógép
RészletesebbenBevezetés az informatikába
Bevezetés az informatikába 3. előadás Dr. Istenes Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék Matematikus BSc - I. félév / 2008 / Budapest Dr.
Részletesebben4. Fejezet : Az egész számok (integer) ábrázolása
4. Fejezet : Az egész számok (integer) ábrázolása The Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An Information Technology Approach 3. kiadás, Irv Englander John Wiley and Sons 2003 Wilson
RészletesebbenAdattípusok. Dr. Seebauer Márta. Budapesti Műszaki Főiskola Regionális Oktatási és Innovációs Központ Székesfehérvár
Budapesti Műszaki Főiskola Regionális Oktatási és Innovációs Központ Székesfehérvár Adattípusok Dr. Seebauer Márta főiskolai tanár seebauer.marta@roik.bmf.hu Az adatmanipulációs fa z adatmanipulációs fa
RészletesebbenSzA19. Az elágazások vizsgálata
SzA19. Az elágazások vizsgálata (Az elágazások csoportosítása, a feltételes utasítások használata, a műveletek eredményének vizsgálata az állapottér módszerrel és közvetlen adatvizsgálattal, az elágazási
RészletesebbenDigitális rendszerek. Utasításarchitektúra szintje
Digitális rendszerek Utasításarchitektúra szintje Utasításarchitektúra Jellemzők Mikroarchitektúra és az operációs rendszer közötti réteg Eredetileg ez jelent meg először Sokszor az assembly nyelvvel keverik
RészletesebbenSzámítógépek felépítése, alapfogalmak
2. előadás Számítógépek felépítése, alapfogalmak Lovas Szilárd, Krankovits Melinda SZE MTK MSZT kmelinda@sze.hu B607 szoba Nem reprezentatív felmérés kinek van ilyen számítógépe? 2 Nem reprezentatív felmérés
RészletesebbenAssembly programozás: 2. gyakorlat
Assembly programozás: 2. gyakorlat Számrendszerek: Kettes (bináris) számrendszer: {0, 1} Nyolcas (oktális) számrendszer: {0,..., 7} Tízes (decimális) számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális
RészletesebbenSzámítógépek felépítése
Számítógépek felépítése Emil Vatai 2014-2015 Emil Vatai Számítógépek felépítése 2014-2015 1 / 14 Outline 1 Alap fogalmak Bit, Byte, Word 2 Számítógép részei A processzor részei Processzor architektúrák
RészletesebbenDigitális technika VIMIAA hét
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR MÉRÉSTECHNIKA ÉS INFORMÁCIÓS RENDSZEREK TANSZÉK Digitális technika VIMIAA02 14. hét Fehér Béla BME MIT Digitális technika
RészletesebbenDigitális technika VIMIAA hét
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR MÉRÉSTECHNIKA ÉS INFORMÁCIÓS RENDSZEREK TANSZÉK VIMIAA02 14. hét Fehér Béla BME MIT Rövid visszatekintés, összefoglaló
RészletesebbenMáté: Számítógép architektúrák
Fixpontos számok Pl.: előjeles kétjegyű decimális számok : Ábrázolási tartomány: [-99, +99]. Pontosság (két szomszédos szám különbsége): 1. Maximális hiba: (az ábrázolási tartományba eső) tetszőleges valós
RészletesebbenI+K technológiák. Számrendszerek, kódolás
I+K technológiák Számrendszerek, kódolás A tárgyak egymásra épülése Magas szintű programozás ( számítástechnika) Alacsony szintű programozás (jelfeldolgozás) I+K technológiák Gépi aritmetika Számítógép
RészletesebbenBMF-NIK Államvizsga Tételek Architektúrák (2007)
BMF-NIK Államvizsga Tételek Architektúrák (2007) SzA1. Számítási modell (fogalma; kapcsolatai, fajtái, a Neumann-féle és az adatfolyam számítási modell) Számítási modell fogalma: A számításra vonatkozó
RészletesebbenSzámítógép felépítése
Alaplap, processzor Számítógép felépítése Az alaplap A számítógép teljesítményét alapvetően a CPU és belső busz sebessége (a belső kommunikáció sebessége), a memória mérete és típusa, a merevlemez sebessége
RészletesebbenAritmetikai utasítások I.
Aritmetikai utasítások I. Az értékadó és aritmetikai utasítások során a címzési módok különböző típusaira látunk példákat. A 8086/8088-as mikroprocesszor memóriája és regiszterei a little endian tárolást
RészletesebbenInformatikai Rendszerek Alapjai
Informatikai Rendszerek Alapjai Egész és törtszámok bináris ábrázolása http://uni-obuda.hu/users/kutor/ IRA 5/1 A mintavételezett (egész) számok bináris ábrázolása 2 n-1 2 0 1 1 0 1 0 n Most Significant
Részletesebben3. gyakorlat. Kettes számrendszer: {0, 1} Tízes számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális számrendszer): {0, 1, 2,..., 9, A, B, C, D, E, F}
3. gyakorlat Számrendszerek: Kettes számrendszer: {0, 1} Tízes számrendszer: {0, 1, 2,..., 9} 16-os (hexadecimális számrendszer): {0, 1, 2,..., 9, A, B, C, D, E, F} Alaki érték: 0, 1, 2,..., 9,... Helyi
RészletesebbenSzámítógép architektúra
Budapesti Műszaki Főiskola Regionális Oktatási és Innovációs Központ Székesfehérvár Számítógép architektúra Dr. Seebauer Márta főiskolai tanár seebauer.marta@roik.bmf.hu Irodalmi források Cserny L.: Számítógépek
RészletesebbenSZÁMÍTÓGÉPEK BELSŐ FELÉPÍTÉSE - 1
INFORMATIKAI RENDSZEREK ALAPJAI (INFORMATIKA I.) 1 NEUMANN ARCHITEKTÚRÁJÚ GÉPEK MŰKÖDÉSE SZÁMÍTÓGÉPEK BELSŐ FELÉPÍTÉSE - 1 Ebben a feladatban a következőket fogjuk áttekinteni: Neumann rendszerű számítógép
RészletesebbenBevezetés az informatikába Tételsor és minta zárthelyi dolgozat 2014/2015 I. félév
Bevezetés az informatikába Tételsor és minta zárthelyi dolgozat 2014/2015 I. félév Az informatika története (ebből a fejezetből csak a félkövér betűstílussal szedett részek kellenek) 1. Számítástechnika
RészletesebbenProgramozott soros szinkron adatátvitel
Programozott soros szinkron adatátvitel 1. Feladat Név:... Irjon programot, mely a P1.0 kimenet egy lefutó élének időpontjában a P1.1 kimeneten egy adatbitet ad ki. A bájt legalacsonyabb helyiértéke 1.
RészletesebbenHarmadik gyakorlat. Számrendszerek
Harmadik gyakorlat Számrendszerek Ismétlés Tízes (decimális) számrendszer: 2 372 =3 2 +7 +2 alakiérték valódi érték = aé hé helyiérték helyiértékek a tízes szám hatványai, a számjegyek így,,2,,8,9 Kettes
RészletesebbenUtasításszintű architektúra Adattér
Budapesti Műszaki Főiskola Regionális Oktatási és Innovációs Központ Székesfehérvár Utasításszintű architektúra Adattér Dr. Seebauer Márta főiskolai tanár seebauer.marta@roik.bmf.hu ISA Instruction Set
RészletesebbenThe Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An InformationTechnology Approach 3. kiadás, Irv Englander John Wiley and Sons 2003
. Fejezet : Számrendszerek The Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An InformationTechnology Approach. kiadás, Irv Englander John Wiley and Sons Wilson Wong, Bentley College Linda Senne,
Részletesebbentalálhatók. A memória-szervezési modell mondja meg azt, hogy miként
Memória címzési módok Egy program futása során (legyen szó a program vezérléséről vagy adatkezelésről) a program utasításai illetve egy utasítás argumentumai a memóriában találhatók. A memória-szervezési
RészletesebbenBevezetés az informatikába gyakorló feladatok Utoljára módosítva:
Tartalom 1. Számrendszerek közti átváltás... 2 1.1. Megoldások... 4 2. Műveletek (+, -, bitműveletek)... 7 2.1. Megoldások... 8 3. Számítógépes adatábrázolás... 12 3.1. Megoldások... 14 A gyakorlósor lektorálatlan,
RészletesebbenMáté: Számítógép architektúrák
Bit: egy bináris számjegy, vagy olyan áramkör, amely egy bináris számjegy ábrázolására alkalmas. Bájt (Byte): 8 bites egység, 8 bites szám. Előjeles fixpontok számok: 2 8 = 256 különböző 8 bites szám lehetséges.
Részletesebben5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK LEÍRÁSÁNAK SZABÁLYAI
5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK LEÍRÁSÁNAK SZABÁLYAI 1 Kombinációs hálózatok leírását végezhetjük mind adatfolyam-, mind viselkedési szinten. Az adatfolyam szintű leírásokhoz az assign kulcsszót használjuk, a
Részletesebben1. előadás. Lineáris algebra numerikus módszerei. Hibaszámítás Számábrázolás Kerekítés, levágás Klasszikus hibaanalízis Abszolút hiba Relatív hiba
Hibaforrások Hiba A feladatok megoldása során különféle hibaforrásokkal találkozunk: Modellhiba, amikor a valóságnak egy közelítését használjuk a feladat matematikai alakjának felírásához. (Pl. egy fizikai
Részletesebben2. Fejezet : Számrendszerek
2. Fejezet : Számrendszerek The Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An Information Technology Approach 3. kiadás, Irv Englander John Wiley and Sons 2003 Wilson Wong, Bentley College
RészletesebbenDigitális rendszerek. Mikroarchitektúra szintje
Digitális rendszerek Mikroarchitektúra szintje Mikroarchitektúra Jellemzők A digitális logika feletti szint Feladata az utasításrendszer-architektúra szint megalapozása, illetve megvalósítása Példa Egy
RészletesebbenVEZÉRLŐEGYSÉGEK. Tartalom
VEZÉRLŐEGYSÉGEK Tartalom VEZÉRLŐEGYSÉGEK... 1 Vezérlőegységek fajtái és jellemzői... 2 A processzor elemei... 2 A vezérlés modellje... 2 A vezérlőegységek csoportosítása a tervezés módszere szerint...
RészletesebbenBevezetés az informatikába
Bevezetés az informatikába 4. előadás Dr. Istenes Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék Matematikus BSc - I. félév / 2008 / Budapest Dr.
RészletesebbenSZÁMRENDSZEREK KÉSZÍTETTE: JURÁNYINÉ BESENYEI GABRIELLA
SZÁMRENDSZEREK KÉSZÍTETTE: JURÁNYINÉ BESENYEI GABRIELLA BINÁRIS (kettes) ÉS HEXADECIMÁLIS (tizenhatos) SZÁMRENDSZEREK (HELYIÉRTÉK, ÁTVÁLTÁSOK, MŰVELETEK) A KETTES SZÁMRENDSZER A computerek világában a
RészletesebbenDr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 2
Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 2 Számrendszerek A leggyakrabban használt számrendszerek: alapszám számjegyek Tízes (decimális) B = 10 0, 1, 8, 9 Kettes (bináris) B = 2 0, 1 Nyolcas (oktális) B = 8
RészletesebbenBevezetés az informatikába gyakorló feladatok Utoljára módosítva:
Tartalom 1. Számrendszerek közti átváltás... 2 1.1. Megoldások... 4 2. Műveletek (+, -, bitműveletek)... 7 2.1. Megoldások... 8 3. Számítógépes adatábrázolás... 10 3.1. Megoldások... 12 A gyakorlósor lektorálatlan,
RészletesebbenLaborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)
Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD) Bevezetés A laborgyakorlatok alapvető célja a tárgy későbbi laborgyakorlataihoz szükséges ismeretek átadása, az azokban szereplő
RészletesebbenA 32 bites x86-os architektúra regiszterei
Memória címzési módok Jelen nayagrészben az Intel x86-os architektúrára alapuló 32 bites processzorok programozását tekintjük. Egy program futása során (legyen szó a program vezérléséről vagy adatkezelésről)
RészletesebbenGábor Dénes Főiskola Győr. Mikroszámítógépek. Előadás vázlat. 2004/2005 tanév 4. szemeszter. Készítette: Markó Imre 2006
Gábor Dénes Főiskola Győr Mikroszámítógépek Előadás vázlat 102 2004/2005 tanév 4. szemeszter A PROCESSZOR A processzorok jellemzése A processzor felépítése A processzorok üzemmódjai Regiszterkészlet Utasításfelépítés,
RészletesebbenAlapfogalmak. Dr. Kallós Gábor A Neumann-elv. Számolóeszközök és számítógépek. A számítógép felépítése
Alapfogalmak Dr. Kallós Gábor 2007-2008. A számítógép felépítése A Neumann-elv A számítógéppel szemben támasztott követelmények (Neumann János,. Goldstine, 1945) Az elv: a szekvenciális és automatikus
RészletesebbenDr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 8
Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIA 8 Szekvenciális (sorrendi) hálózatok Szekvenciális hálózatok fogalma Tárolók RS tárolók tárolók T és D típusú tárolók Számlálók Szinkron számlálók Aszinkron számlálók
RészletesebbenProgramozási nyelvek 6. előadás
Programozási nyelvek 6. előadás Szempontok Programozási nyelvek osztályozása Felhasználói kör (amatőr, professzionális) Emberközelség (gépi nyelvektől a természetes nyelvekig) Számítási modell (hogyan
RészletesebbenTamás Péter (D. 424) Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (D 407)
Tamás Péter (D. 424) Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (D 407) 1 Előadás Bevezetés az informatikába Adatszerkezetek Algoritmusok, programozási technológiák Számítástudomány alapjai
RészletesebbenTARTALOMJEGYZÉK. 1. BEVEZETÉS A logikai hálózatok csoportosítása Logikai rendszerek... 6
TARTALOMJEGYZÉK ELŐSZÓ... 3 1. BEVEZETÉS... 4 1.1. A logikai hálózatok csoportosítása... 5 1.2. Logikai rendszerek... 6 2. SZÁMRENDSZEREK ÉS KÓDRENDSZEREK... 7 2.1. Számrendszerek... 7 2.1.1. Számok felírása
RészletesebbenSegédlet az Informatika alapjai I. című tárgy számrendszerek fejezetéhez
Segédlet az Informatika alapjai I. című tárgy számrendszerek fejezetéhez Sándor Tamás, sandor.tamas@kvk.bmf.hu Takács Gergely, takacs.gergo@kvk.bmf.hu Lektorálta: dr. Schuster György PhD, hal@k2.jozsef.kando.hu
RészletesebbenKözponti vezérlőegység
Központi vezérlőegység A számítógép agya a központi vezérlőegység (CPU: Central Processing Unit). Két fő része a vezérlőegység (CU: Controll Unit), ami a memóriában tárolt program dekódolását és végrehajtását
RészletesebbenProgramozás alapjai. 10. előadás
10. előadás Wagner György Általános Informatikai Tanszék Pointerek, dinamikus memóriakezelés A PC-s Pascal (is) az IBM PC memóriáját 4 fő részre osztja: kódszegmens adatszegmens stackszegmens heap Alapja:
RészletesebbenInformatika érettségi vizsga
Informatika 11/L/BJ Informatika érettségi vizsga ÍRÁSBELI GYAKORLATI VIZSGA (180 PERC - 120 PONT) SZÓBELI SZÓBELI VIZSGA (30 PERC FELKÉSZÜLÉS 10 PERC FELELET - 30 PONT) Szövegszerkesztés (40 pont) Prezentáció-készítés
RészletesebbenA mikroprocesszor felépítése és működése
A mikroprocesszor felépítése és működése + az egyes részegységek feladata! Információtartalom vázlata A mikroprocesszor feladatai A mikroprocesszor részegységei A mikroprocesszor működése A mikroprocesszor
Részletesebben2. Számítógépek működési elve. Bevezetés az informatikába. Vezérlés elve. Külső programvezérlés... Memória. Belső programvezérlés
. Számítógépek működési elve Bevezetés az informatikába. előadás Dudásné Nagy Marianna Az általánosan használt számítógépek a belső programvezérlés elvén működnek Külső programvezérlés... Vezérlés elve
RészletesebbenA mikroprocesszor egy RISC felépítésű (LOAD/STORE), Neumann architektúrájú 32 bites soft processzor, amelyet FPGA val valósítunk meg.
Mikroprocesszor A mikroprocesszor egy RISC felépítésű (LOAD/STORE), Neumann architektúrájú 32 bites soft processzor, amelyet FPGA val valósítunk meg. A mikroprocesszor részei A mikroprocesszor a szokásos
RészletesebbenLaborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)
Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD) Összeadó áramkör A legegyszerűbb összeadó két bitet ad össze, és az egy bites eredményt és az átvitelt adja ki a kimenetén, ez a
RészletesebbenDigitális technika VIMIAA01
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR MÉRÉSTECHNIKA ÉS INFORMÁCIÓS RENDSZEREK TANSZÉK Digitális technika VIMIAA01 Fehér Béla BME MIT Digitális Rendszerek Számítógépek
RészletesebbenArchitektúra, megszakítási rendszerek
Architektúra, megszakítási ek Mirıl lesz szó? Megszakítás fogalma Megszakítás folyamata Többszintű megszakítási ek Koschek Vilmos Példa: Intel Pentium vkoschek@vonalkodhu Koschek Vilmos Fogalom A számítógép
RészletesebbenA tervfeladat sorszáma: 1 A tervfeladat címe: ALU egység 8 regiszterrel és 8 utasítással
.. A tervfeladat sorszáma: 1 A ALU egység 8 regiszterrel és 8 utasítással Minimálisan az alábbi képességekkel rendelkezzen az ALU 8-bites operandusok Aritmetikai funkciók: összeadás, kivonás, shift, komparálás
RészletesebbenAdatelérés és memóriakezelés
Adatelérés és memóriakezelés Jelen nayagrészben az Intel x86-os architektúrára alapuló 32 bites processzorok programozását tekintjük. Egy program futása során (legyen szó a program vezérléséről vagy adatkezelésről)
Részletesebbenelektronikus adattárolást memóriacím
MEMÓRIA Feladata A memória elektronikus adattárolást valósít meg. A számítógép csak olyan műveletek elvégzésére és csak olyan adatok feldolgozására képes, melyek a memóriájában vannak. Az információ tárolása
RészletesebbenDIGITÁLIS TECHNIKA I BINÁRIS SZÁMRENDSZER BEVEZETŐ ÁTTEKINTÉS BINÁRIS SZÁMRENDSZER HELYÉRTÉK. Dr. Lovassy Rita Dr.
26..5. DIGITÁLIS TEHNIK I Dr. Lovassy Rita Dr. Pődör álint Óbudai Egyetem KVK Mikroelektronikai és Technológia Intézet INÁRIS SZÁMRENDSZER 5. ELŐDÁS 2 EVEZETŐ ÁTTEKINTÉS 6. előadás témája a digitális rendszerekben
RészletesebbenFixpontos és lebegőpontos DSP Számrendszerek
Fixpontos és lebegőpontos DSP Számrendszerek Ha megnézünk egy DSP kinálatot, akkor észrevehetjük, hogy két nagy család van az ajánlatban, az ismert adattipus függvényében. Van fixpontos és lebegőpontos
RészletesebbenSzámítógépes alapismeretek
Számítógépes alapismeretek 4. előadás Dr. Istenes Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék Programtervező Informatikus BSc 2008 / Budapest
RészletesebbenAdatok ábrázolása, adattípusok
Adatok ábrázolása, adattípusok Összefoglalás Adatok ábrázolása, adattípusok Számítógépes rendszerek működés: információfeldolgozás IPO: input-process-output modell információ tárolása adatok formájában
RészletesebbenAz Informatika Elméleti Alapjai
Az Informatika Elméleti Alapjai dr. Kutor László Törtszámok bináris ábrázolása, Az információ értelmezése és mérése http://mobil.nik.bmf.hu/tantargyak/iea.html Felhasználónév: iea Jelszó: IEA07 BMF NIK
RészletesebbenProcesszor (CPU - Central Processing Unit)
Készíts saját kódolású WEBOLDALT az alábbi ismeretanyag felhasználásával! A lap alján lábjegyzetben hivatkozz a fenti oldalra! Processzor (CPU - Central Processing Unit) A központi feldolgozó egység a
RészletesebbenVI. SZOFTVERES PROGRAMOZÁSÚ VLSI ÁRAMKÖRÖK
VI. SZOFTVERES PROGRAMOZÁSÚ VLSI ÁRAMKÖRÖK 1 Az adatok feldolgozását végezhetjük olyan általános rendeltetésű digitális eszközökkel, amelyeket megfelelő szoftverrel (programmal) vezérelünk. A mai digitális
RészletesebbenÖsszetett feladatok megoldása
Összetett feladatok megoldása F1. A laboratóriumi feladat a legnagyobb közös osztó kiszámító algoritmusának realizálása digitális hardver eszközökkel. Az Euklideszi algoritmus alapja a maradékos osztás,
RészletesebbenBevezetés az informatikába
Bevezetés az informatikába 2. előadás Dr. Istenes Zoltán Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar Programozáselmélet és Szoftvertechnológiai Tanszék Matematikus BSc - I. félév / 2008 / Budapest Dr.
RészletesebbenMűveletek fixpontos számokkal
Budapesti Műszaki Főiskola Regionális Oktatási és Innovációs Központ Székesfehérvár Műveletek fixpontos számokkal Dr. Seebauer Márta főiskolai tanár seebauer.marta@roik.bmf.hu A műveletvégző és a vezérlő
RészletesebbenSzámítógép architektúrák
Számítógép architektúrák Számítógépek felépítése Digitális adatábrázolás Digitális logikai szint Mikroarchitektúra szint Gépi utasítás szint Operációs rendszer szint Assembly nyelvi szint Probléma orientált
RészletesebbenDIGITÁLIS TECHNIKA 8 Dr Oniga. I stván István
Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIA 8 Szekvenciális (sorrendi) hálózatok Szekvenciális hálózatok fogalma Tárolók RS tárolók tárolók T és D típusú tárolók Számlálók Szinkron számlálók Aszinkron számlálók
RészletesebbenSZÁMÉRTÉKEK (ÁT)KÓDOLÁSA
1 ELSŐ GYAKORLAT SZÁMÉRTÉKEK (ÁT)KÓDOLÁSA A feladat elvégzése során a következőket fogjuk gyakorolni: Számrendszerek közti átváltás előjelesen és előjel nélkül. Bináris, decimális, hexadexcimális számrendszer.
RészletesebbenBevezetés a számítástechnikába
Bevezetés a számítástechnikába Beadandó feladat, kódrendszerek Fodor Attila Pannon Egyetem Műszaki Informatikai Kar Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék foa@almos.vein.hu 2010 október 12.
RészletesebbenSzámítógépek felépítése, alapfogalmak
2. előadás Számítógépek felépítése, alapfogalmak Lovas Szilárd SZE MTK MSZT lovas.szilard@sze.hu B607 szoba Nem reprezentatív felmérés kinek van ilyen számítógépe? Nem reprezentatív felmérés kinek van
Részletesebben(jegyzet) Bérci Norbert szeptember 10-i óra anyaga. 1. Számrendszerek A számrendszer alapja és a számjegyek
Egész számok ábrázolása (jegyzet) Bérci Norbert 2015. szeptember 10-i óra anyaga Tartalomjegyzék 1. Számrendszerek 1 1.1. A számrendszer alapja és a számjegyek........................ 1 1.2. Alaki- és
RészletesebbenMáté: Számítógép architektúrák
A mikroprogram Mic 1: 4.. ábra. 51x3 bites vezérlőtár a mikroprogramnak, MPC (MicroProgram Counter): mikroprogram utasításszámláló. MIR (MicroInstruction Register): mikroutasítás regiszter. Az adatút ciklus
RészletesebbenA programozás alapjai előadás. A C nyelv típusai. Egész típusok. C típusok. Előjeles egészek kettes komplemens kódú ábrázolása
A programozás alapjai 1 A C nyelv típusai 4. előadás Híradástechnikai Tanszék C típusok -void - skalár: - aritmetikai: - egész: - eger - karakter - felsorolás - lebegőpontos - mutató - függvény - union
Részletesebben5. Fejezet : Lebegőpontos számok. Lebegőpontos számok
5. Fejezet : Lebegőpontos The Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An InformationTechnology Approach 3. kiadás, Irv Englander John Wiley and Sons 2003 Wilson Wong, Bentley College Linda
RészletesebbenMáté: Számítógép architektúrák
MPC új tartalma, JMPC JMPC esetén MPC 8 alacsonyabb helyértékű bitjének és MR 8 bitjének bitenkénti vagy kapcsolata képződik MPC-ben az adatút ciklus vége felé (MR megérkezése után). Ilyenkor Addr 8 alacsonyabb
RészletesebbenDigitális technika VIMIAA02 1. EA
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR MÉRÉSTECHNIKA ÉS INFORMÁCIÓS RENDSZEREK TANSZÉK Digitális technika VIMIAA02 1. EA Fehér Béla BME MIT Digitális Rendszerek
RészletesebbenA processzor hajtja végre a műveleteket. összeadás, szorzás, logikai műveletek (és, vagy, nem)
65-67 A processzor hajtja végre a műveleteket. összeadás, szorzás, logikai műveletek (és, vagy, nem) Két fő része: a vezérlőegység, ami a memóriában tárolt program dekódolását és végrehajtását végzi, az
Részletesebben1. Az utasítás beolvasása a processzorba
A MIKROPROCESSZOR A mikroprocesszor olyan nagy bonyolultságú félvezető eszköz, amely a digitális számítógép központi egységének a feladatait végzi el. Dekódolja az uatasításokat, vezérli a műveletek elvégzéséhez
RészletesebbenMáté: Számítógép architektúrák
Az GOTO offset utasítás. P relatív: P értékéhez hozzá kell adni a két bájtos, előjeles offset értékét. Mic 1 program: Main1 P = P + 1; fetch; goto() goto1 OP=P 1 // Main1 nél : P=P+1 1. bájt goto P=P+1;
RészletesebbenÁTVÁLTÁSOK SZÁMRENDSZEREK KÖZÖTT, SZÁMÁBRÁZOLÁS, BOOLE-ALGEBRA
1. Tízes (decimális) számrendszerből: a. Kettes (bináris) számrendszerbe: Vegyük a 2634 10 -es számot, és váltsuk át bináris (kettes) számrendszerbe! A legegyszerűbb módszer: írjuk fel a számot, és húzzunk
RészletesebbenVektorok. Octave: alapok. A fizika numerikus módszerei I. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István
Vektorok A fizika numerikus módszerei I. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István Octave: alapok Az octave mint számológép: octave:##> 2+2 ans = 4 Válasz elrejtése octave:##> 2+2; octave:##> + - / * () Hatványozás:
RészletesebbenDigitális technika VIMIAA01
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR MÉRÉSTECHNIKA ÉS INFORMÁCIÓS RENDSZEREK TANSZÉK Digitális technika VIMIAA01 Fehér Béla BME MIT Digitális Rendszerek Számítógépek
Részletesebben7. Fejezet A processzor és a memória
7. Fejezet A processzor és a memória The Architecture of Computer Hardware and Systems Software: An Information Technology Approach 3rd Edition, Irv Englander John Wiley and Sons 2003 Wilson Wong, Bentley
RészletesebbenFlynn féle osztályozás Single Isntruction Multiple Instruction Single Data SISD SIMD Multiple Data MISD MIMD
M5-. A lineáris algebra párhuzamos algoritmusai. Ismertesse a párhuzamos gépi architektúrák Flynn-féle osztályozását. A párhuzamos lineáris algebrai algoritmusok között mi a BLAS csomag célja, melyek annak
RészletesebbenIsmerkedjünk tovább a számítógéppel. Alaplap és a processzeor
Ismerkedjünk tovább a számítógéppel Alaplap és a processzeor Neumann-elvű számítógépek főbb egységei A részek feladatai: Központi egység: Feladata a számítógép vezérlése, és a számítások elvégzése. Operatív
RészletesebbenDigitális technika VIMIAA02 1. EA Fehér Béla BME MIT
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM VILLAMOSMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR MÉRÉSTECHNIKA ÉS INFORMÁCIÓS RENDSZEREK TANSZÉK VIMIAA02 1. EA Fehér Béla BME MIT Digitális Rendszerek Számítógépek Számítógép
RészletesebbenAssembly programozás levelező tagozat
Assembly programozás levelező tagozat Szegedi Tudományegyetem Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék 2011-2012-2 Tematika Assembly nyelvi szint. Az Intel 8086/88 regiszter készlete, társzervezése,
RészletesebbenMintavételes szabályozás mikrovezérlő segítségével
Automatizálási Tanszék Mintavételes szabályozás mikrovezérlő segítségével Budai Tamás budai.tamas@sze.hu http://maxwell.sze.hu/~budait Tartalom Mikrovezérlőkről röviden Programozási alapismeretek ismétlés
RészletesebbenAz interrupt Benesóczky Zoltán 2004
Az interrupt Benesóczky Zoltán 2004 1 Az interrupt (program megszakítás) órajel generátor cím busz környezet RESET áramkör CPU ROM RAM PERIF. adat busz vezérlõ busz A periféria kezelés során információt
RészletesebbenSzekvenciális hálózatok és automaták
Szekvenciális hálózatok a kombinációs hálózatokból jöhetnek létre tárolási tulajdonságok hozzáadásával. A tárolás megvalósítása történhet a kapcsolás logikáját képező kombinációs hálózat kimeneteinek visszacsatolásával
RészletesebbenTamás Péter (D. 424) Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (D 407)
Tamás Péter (D. 424) Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék (D 407) 1 Előadás Bevezetés az informatikába Adatszerkezetek Algoritmusok, programozási technológiák Számítástudomány alapjai
RészletesebbenProgramozási nyelvek a közoktatásban alapfogalmak I. előadás
Programozási nyelvek a közoktatásban alapfogalmak I. előadás Szempontok Programozási nyelvek osztályozása Felhasználói kör (amatőr, professzionális) Emberközelség (gépi nyelvektől a természetes nyelvekig)
RészletesebbenUtasításfajták Memóriacímzés Architektúrák Végrehajtás Esettanulmányok. 2. előadás. Kitlei Róbert november 28.
2. előadás Kitlei Róbert 2008. november 28. 1 / 21 Adatmozgató irányai regiszter és memória között konstans betöltése regiszterbe vagy memóriába memóriából memóriába közvetlenül másoló utasítás nincsen
Részletesebben