Org i architektura komputerów Flashcards
Organizacja i architektura komputerów
Opisz podstawowe elementy procesora CPU.
CPU (Central Processing Unit), czyli procesor, to kluczowy element każdego komputera, który wykonuje instrukcje programów. Składa się z:
- Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU): Wykonuje wszystkie operacje arytmetyczne (np. dodawanie, odejmowanie) i logiczne (np. AND, OR).
- Rejestry: Małe, szybkie obszary pamięci używane do przechowywania danych potrzebnych procesorowi podczas wykonywania instrukcji.
- Jednostka sterująca (CU): Kieruje działaniem całego procesora przez pobieranie, dekodowanie i wykonanie instrukcji.
- Pamięć podręczna (cache): Szybka pamięć znajdująca się blisko jądra procesora, służąca do tymczasowego przechowywania często używanych danych i instrukcji.
- Magistrala danych i adresowa: Umożliwiają transport danych do i z procesora oraz transport adresów pamięci, z którymi procesor chce się komunikować.
- Zegar (clock): Określa szybkość, z jaką procesor wykonuje instrukcje, poprzez synchronizację operacji w całym systemie komputerowym.
Organizacja i architektura komputerów
Omów czym są przerwania w kontekście architektury i organizacji komputerów.
Przerwania to sygnały wysyłane do procesora przez inne komponenty systemu komputerowego (np. urządzenia peryferyjne) bądź przez same programy, informujące procesor o potrzebie zwrócenia uwagi na konkretne zdarzenie, które wymaga obsłużenia.
Przerwania pozwalają procesorowi na reagowanie na zdarzenia w sposób asynchroniczny w stosunku do aktualnie wykonywanych zadań. Kiedy procesor otrzymuje przerwanie, obecnie wykonywany program jest przerywany, a kontrola jest przekazywana do specjalnej funkcji, zwanej procedurą obsługi przerwania. Po obsłużeniu przerwania, procesor może kontynuować wykonywanie przerwanego zadania.
Organizacja i architektura komputerów
Opisz z czego składa się współczesna architektura komputerów punkt-punkt.
Współczesna architektura komputerów punkt-punkt (ang. point-to-point) charakteryzuje się bezpośrednim połączeniem między poszczególnymi komponentami systemu komputerowego bez współdzielenia magistrali komunikacyjnych.
Składowe takiej architektury mogą obejmować:
* Procesory z własnymi dedykowanymi magistralami do komunikacji z pamięcią i kontrolerami pamięci: Pozwala to na zmniejszenie opóźnień i zwiększenie przepustowości systemu.
* Punkt-punktowe interkonekty między procesorami (np. Intel QuickPath Interconnect, AMD Infinity Fabric): Zapewnia szybką i efektywną komunikację między wieloma procesorami w systemach wieloprocesorowych.
* Interfejsy do komunikacji z urządzeniami peryferyjnymi (np. PCI Express): Oferują wysoką przepustowość i niskie opóźnienie.
Organizacja i architektura komputerów
Scharakteryzuj typ architektury komputerów RISC.
RISC (Reduced Instruction Set Computing) to typ architektury procesorów charakteryzujący się ograniczoną i prostą liczbą instrukcji. W architekturach RISC każda instrukcja jest zaprojektowana tak, aby mogła być wykonana w jednym cyklu zegara.
Charakterystyki RISC:
* Prostota instrukcji: Ograniczenie liczby i złożoności instrukcji.
* Duża liczba rejestrów: Wykorzystywanie szybkiej pamięci rejestrowej do przyspieszenia dostępu do danych.
* Kompilacja optymalizująca: Generowanie efektywnego kodu maszynowego, który wykorzystuje prostotę instrukcji.
* Jednolitość formatu instrukcji: Ułatwia dekodowanie i wykonanie instrukcji.
Organizacja i architektura komputerów
Scharakteryzuj typ architektury komputera CISC.
CISC (Complex Instruction Set Computing) to typ architektury procesorów, w której instrukcje są złożone i mogą wykonywać wiele operacji w ramach jednej instrukcji.
Charakterystyki CISC:
* Bogaty zestaw instrukcji: Instrukcje mogą zawierać kompleksowe operacje, co w teorii może zmniejszyć liczbę instrukcji wymaganych do napisania programu.
* Zmienne długości instrukcji: Instrukcje mogą mieć różne długości w zależności od wykonywanych operacji.
* Możliwość wykonania kilku operacji: Niektóre instrukcje CISC mogą wykonywać operacje, które w RISC wymagałyby kilku oddzielnych instrukcji.
* Mikrokod: Skomplikowane instrukcje są często implementowane w procesorze za pomocą wewnętrznego mikrokodu, co może spowolnić ich wykonanie.
Architektura CISC była dominująca w początkowych dekadach rozwoju komputerów osobistych, ale współczesne procesory często łączą cechy obu architektur w celu zoptymalizowania wydajności i kompatybilności.
