Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Sběrnice a přerušení. 2 Typy přerušení programové (výsledek vykonání instrukce) programové (výsledek vykonání instrukce) přetečení v ALU, dělení nulou.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Sběrnice a přerušení. 2 Typy přerušení programové (výsledek vykonání instrukce) programové (výsledek vykonání instrukce) přetečení v ALU, dělení nulou."— Transkript prezentace:

1 1 Sběrnice a přerušení

2 2 Typy přerušení programové (výsledek vykonání instrukce) programové (výsledek vykonání instrukce) přetečení v ALU, dělení nulou … přetečení v ALU, dělení nulou … pokus vykonat nepovolenou instrukci pokus vykonat nepovolenou instrukci pokus o přístup na nepovolenou adresu v paměti pokus o přístup na nepovolenou adresu v paměti generované časovačem (na procesoru) generované časovačem (na procesoru) pro vykonávání „cyklických“ činností OS pro vykonávání „cyklických“ činností OS generované I/O zařízením generované I/O zařízením normální dokončení I/O operace normální dokončení I/O operace signalizace různých typů chyb signalizace různých typů chyb porucha HW porucha HW

3 3 Průběh přerušení vznik, vyslání žádosti vznik, vyslání žádosti rozhodnutí o přijetí/nepřijetí (+maskování) rozhodnutí o přijetí/nepřijetí (+maskování) identifikace zdroje identifikace zdroje určení adresy obslužného programu určení adresy obslužného programu úschova aktuálního stavu CPU úschova aktuálního stavu CPU provedení obslužného programu provedení obslužného programu obnova stavu CPU obnova stavu CPU návrat do přerušeného programu návrat do přerušeného programu

4 4 Přijetí přerušení programové přerušení – ihned (vždy jde o chybu, rozdělanou instrukci netřeba nebo nelze dokončit) programové přerušení – ihned (vždy jde o chybu, rozdělanou instrukci netřeba nebo nelze dokončit) ostatní přerušení – jen mezi instrukcemi (nutno zachovat definovaný stav CPU) ostatní přerušení – jen mezi instrukcemi (nutno zachovat definovaný stav CPU)

5 5 Výběr mezi žadateli o přerušení sekvenční obsluha přerušení sekvenční obsluha přerušení při obsluze přerušení jsou všechna ostatní přerušení maskována (nepovolena) při obsluze přerušení jsou všechna ostatní přerušení maskována (nepovolena) ̶ neumožňuje různé priority, málo pružné ̶ neumožňuje různé priority, málo pružné + jednoduchost obslužných rutin + jednoduchost obslužných rutin obsluha podle priorit obsluha podle priorit přerušení s vyšší prioritou může přerušit provádění obsluhy přerušení s nižší prioritou přerušení s vyšší prioritou může přerušit provádění obsluhy přerušení s nižší prioritou ̶ složitější obslužné rutiny ̶ složitější obslužné rutiny + je to daleko pružnější + je to daleko pružnější

6 6 Identifikace zdroje čistě programová čistě programová jediný obslužný program, zjistí si sám (pružné, ale pomalé; např. Motorola 6800) jediný obslužný program, zjistí si sám (pružné, ale pomalé; např. Motorola 6800) s pomocí technických prostředků s pomocí technických prostředků žadatel poskytne vektor přerušení, podle něj se rozhodne o obslužném programu: žadatel poskytne vektor přerušení, podle něj se rozhodne o obslužném programu: adresa obslužného programu adresa obslužného programu index do tabulky adres index do tabulky adres strojová instrukce strojová instrukce

7 7 Sběrnice struktura propojující struktura propojující procesor (CPU) procesor (CPU) paměť paměť I/O zařízení I/O zařízení je to sdílená struktura je to sdílená struktura všechna zařízení na sběrnici mohou číst všechny signály po ní posílané všechna zařízení na sběrnici mohou číst všechny signály po ní posílané každé připojené zařízení po ní může signály posílat – nutnost sběrnici přidělovat (arbitrace) každé připojené zařízení po ní může signály posílat – nutnost sběrnici přidělovat (arbitrace) jiné typy (nesdílených) propojovacích struktur se už v podstatě nepoužívají jiné typy (nesdílených) propojovacích struktur se už v podstatě nepoužívají

8 8 Struktura sběrnice datové linky datové linky adresové linky adresové linky řídící linky řídící linky

9 9 Sběrnicové systémy Výhody: Výhody: přidávání dalších zařízení přidávání dalších zařízení nízká cena nízká cena lehké zvládnutí složitosti systému lehké zvládnutí složitosti systému Nevýhody: Nevýhody: potenciální bottleneck potenciální bottleneck rychlost obvykle omezena délkou a počtem zařízení rychlost obvykle omezena délkou a počtem zařízení potřeba spojit různorodá zařízení potřeba spojit různorodá zařízení

10 10 Přidělování sběrnice centrální (řízené arbitrem) centrální (řízené arbitrem) náhodné náhodné dle pořadí vzniku dle pořadí vzniku prioritní prioritní distribuované distribuované kolizní (CSMA/CD) kolizní (CSMA/CD) token bus token bus prioritní linka (daisy chain) prioritní linka (daisy chain)

11 11 Synchronní vs. asynchronní přenos synchronní přenos synchronní přenos vznik událostí je dán hodinovým signálem asynchronní přenos asynchronní přenos vznik události je určen (a následuje po) předcházející události

12 12 Synchronní přenos

13 13 Asynchronní přenos Data Žádost o data b)b)Řízení příjemcem Data Data platná a)a)Řízení zdrojem

14 14 Přenos dat po sběrnici za účasti procesoru: zdroj  CPU  cíl „programmed I/O“ za účasti procesoru: zdroj  CPU  cíl „programmed I/O“ bez účasti procesoru – proces není řízen instrukcemi, ale řadičem sběrnice: bez účasti procesoru – proces není řízen instrukcemi, ale řadičem sběrnice: dávkový režim dávkový režim kradení cyklů kradení cyklů transparentní režim transparentní režim

15 15 Dávkový režim Procesor  Řadič: [odkud, co, kolik, kam] Procesor  Řadič: [odkud, co, kolik, kam] Ř  P: HOLD (mám připraveno) Ř  P: HOLD (mám připraveno) P  Ř: HLDA (OK, udělej, sběrnici nechci) P  Ř: HLDA (OK, udělej, sběrnici nechci) přenos přenos Ř  P: HOLD (hotovo) Ř  P: HOLD (hotovo) P  Ř: HLDA (beru na vědomí a sběrnici) P  Ř: HLDA (beru na vědomí a sběrnici)

16 16 Kradení cyklů Řadič „uspí“ procesor Řadič „uspí“ procesor provede vlastní přenos provede vlastní přenos probudí procesor probudí procesor – nelze uspat na dlouho – technicky náročnější

17 17 Transparentní režim Řadič rozezná, kdy procesor sběrnici nepoužívá a tehdy provede přenos Řadič rozezná, kdy procesor sběrnici nepoužívá a tehdy provede přenos + nijak nezdržuje procesor, je pro procesor neviditelné – větší přenosy obvykle nelze najednou

18 18 Použití řadiče DMA (Direct Memory Access)

19 19 Sběrnice „v PC“

20 20

21 21 Historický vývoj sběrnic v osobních počítačích PC Bus PC Bus pro PC/XT (8088) pro PC/XT (8088) 8bit datová, 20bit adresová sběrnice, 8MHz 8bit datová, 20bit adresová sběrnice, 8MHz ISA – Industry Standard Architecture ISA – Industry Standard Architecture pro PC/AT pro PC/AT 16bit datová, 24bit adresová sběrnice, 8MHz 16bit datová, 24bit adresová sběrnice, 8MHz

22 22 MCA – MicroChannel MCA – MicroChannel pro IBM PS/2 pro IBM PS/2 10MHz, nekompatibilní s ISA, odolnější proti šumu 10MHz, nekompatibilní s ISA, odolnější proti šumu 16/32/64bit data, 24/32bit adresy 16/32/64bit data, 24/32bit adresy EISA – Extended Industry Standard Architecture EISA – Extended Industry Standard Architecture odpověď na MCA odpověď na MCA 32bit data, 32bit adresy 32bit data, 32bit adresy 8MHz (kompatibilita!) 8MHz (kompatibilita!) programové nastavení desek programové nastavení desek VL Bus – VESA Local Bus (Video Electronic Standards Association) VL Bus – VESA Local Bus (Video Electronic Standards Association) 32bit data, 32bit adresy 32bit data, 32bit adresy až 50MHz, při plném osazení 33MHz až 50MHz, při plném osazení 33MHz přímo zapojená na systémovou sběrnici přímo zapojená na systémovou sběrnici

23 23 DMA standard, regular, „third-party“ DMA – zvláštní jednotka, která provádí vlastní přenos standard, regular, „third-party“ DMA – zvláštní jednotka, která provádí vlastní přenos výkonem dostačovalo pro ISA (EISA, VLB): Single word Mode 0 … 2.1MB/s výkonem dostačovalo pro ISA (EISA, VLB): Single word Mode 0 … 2.1MB/s „first-party” DMA – zařízení si řídí přenos samo, tzv. „bus mastering“ (MCA, PCI) „first-party” DMA – zařízení si řídí přenos samo, tzv. „bus mastering“ (MCA, PCI) Ultra DMA Mode 0 (ATA/ATAPI-4) 16.7MB/s Ultra DMA Mode 5 100MB/s Ultra DMA Mode 0 (ATA/ATAPI-4) 16.7MB/s Ultra DMA Mode 5 100MB/s

24 24 ATA/ATAPI AT Attachment /with Packet Interface 16bit, UltraDMA 16bit, UltraDMA Vývoj: PIO 0 2,1MB/s -4 16,7MB/s, MultiwordDMA 0 4,2MB/s -2 16,7MB/s, UltraDMA0 16,7MB/s MB/s Vývoj: PIO 0 2,1MB/s -4 16,7MB/s, MultiwordDMA 0 4,2MB/s -2 16,7MB/s, UltraDMA0 16,7MB/s MB/s Serial-ATA Serial-ATA od 1,5 Gb/s od 1,5 Gb/s pro SW transparentní pro SW transparentní pouze asynchronní pouze asynchronní

25 25 UltraDMA double transition clocking double transition clocking ATA/ATAPI-4 Mode0-2 (16.7, 25, 33.3MB/s) ATA/ATAPI-4 Mode0-2 (16.7, 25, 33.3MB/s) ATA/ATAPI-5 Mode3-4 (44.4, 66.7MB/s) ATA/ATAPI-5 Mode3-4 (44.4, 66.7MB/s) ATA/ATAPI-6 Mode5 (100MB/s => „Ultra ATA/100“) ATA/ATAPI-6 Mode5 (100MB/s => „Ultra ATA/100“)

26 26 SCSI Small Computer System Interface paralelní interface, od r.1986 ANSI standard paralelní interface, od r.1986 ANSI standard inteligentní zařízení inteligentní zařízení 8/16 bit data (narrow/wide) 8/16 bit data (narrow/wide) až 160 MB/s (SCSI Fast-80 Wide) až 160 MB/s (SCSI Fast-80 Wide) zřetězení až 15 zařízení (hard disky, scannery, páskové jednotky) zřetězení až 15 zařízení (hard disky, scannery, páskové jednotky)

27 27 PCI, PCI-X Peripheral Component Interconnect Bus připojení k systémové sběrnici přes můstek (PCI nezávislá na taktu procesoru) připojení k systémové sběrnici přes můstek (PCI nezávislá na taktu procesoru) 64bit data, 64bit adresy 64bit data, 64bit adresy 1992 v1.0: 33MHz, 1995 v2.1: 66MHz 1992 v1.0: 33MHz, 1995 v2.1: 66MHz multiplex dat a adres multiplex dat a adres synchronní synchronní PCI-X v1.0: 66 a 133 MTS, v2.0: 266 a 533 MTS + další vylepšení (např. ECC), zpětná kompatibilita HW i SW PCI-X v1.0: 66 a 133 MTS, v2.0: 266 a 533 MTS + další vylepšení (např. ECC), zpětná kompatibilita HW i SW

28 28 AGP Advanced Graphics Port „point-to-point“ „point-to-point“ 4x frekvence PCI, tj. 133MHz 4x frekvence PCI, tj. 133MHz využita náběžná i sestupná hrana hodin využita náběžná i sestupná hrana hodin pipelining (paralelismus) pipelining (paralelismus)

29 29 PCI Express (PCIe) Seriová, paketový protokol Seriová, paketový protokol 256 MB/s (PCIe x1) – 8 GB/s (PCIe x16 duplex) 256 MB/s (PCIe x1) – 8 GB/s (PCIe x16 duplex)

30 30 Motivace pro nový typ sběrnice Uživatel nemusí otevřít počítač, aby připojil novou periferii Uživatel nemusí otevřít počítač, aby připojil novou periferii Jediný kabel na připojování všech typů zařízení Jediný kabel na připojování všech typů zařízení Zařízení napájena z tohoto kabelu Zařízení napájena z tohoto kabelu Připojení velkého počtu zařízení Připojení velkého počtu zařízení Podpora real-time zařízení (zvuk, video) Podpora real-time zařízení (zvuk, video) Instalace zařízení za chodu Instalace zařízení za chodu Bez nutnosti rebootu při instalaci zařízení Bez nutnosti rebootu při instalaci zařízení Levné na výrobu Levné na výrobu

31 31 USB – Universal Serial Bus USB – Universal Serial Bus 1,5/12/480 Mb/s 1,5/12/480 Mb/s stromová struktura – koncová zařízení / hub stromová struktura – koncová zařízení / hub plug–and–play plug–and–play FireWire (IEEE 1394) FireWire (IEEE 1394) synchronní i asynchronní synchronní i asynchronní 100/200/400 Mb/s 100/200/400 Mb/s pakety pakety


Stáhnout ppt "1 Sběrnice a přerušení. 2 Typy přerušení programové (výsledek vykonání instrukce) programové (výsledek vykonání instrukce) přetečení v ALU, dělení nulou."

Podobné prezentace


Reklamy Google