- •394026 Воронеж, Московский проспект, 14 Оглавление
- •1. Принципы организации электронных вычислительных машин 23
- •2. Функциональная организация 37
- •3. Структурная организация электронных вычислительных машин 111
- •4. Организация процессоров 157
- •5. Организация операционных устройств 206
- •6. Организация памяти электронных вычислительных машин 264
- •Введение
- •1.Принципы организации электронных вычислительных машин
- •1.1Основные факторы, определяющие принципы организации электронных вычислительных машин
- •1.2Состав устройств, структура и порядок функционирования электронных вычислительных машин
- •1.3Основные технические характеристики вычислительного комплекса
- •2.2Режимы работы электронных вычислительных машин (организация вычислительных процессов)
- •2.3Средства мультипрограммирования
- •2.4Организация системы прерываний
- •2.5Многоуровневая организация памяти электронных вычислительных машин
- •2.6Средства защиты основной оперативной памяти
- •2.7Защита информации в персональных электронных вычислительных машинах ibm pc
- •2.8Машинные элементы информации
- •2.9Представление данных в электронных вычислительных машинах
- •2.9.1Представление чисел
- •2.9.2 Представление текстовой информации и логических значений
- •2.10 Форматы команд и машинные операции
- •2.11 Способы адресации информации в памяти электронных вычислительных машин
- •2.12 Организация адресного пространства внешней памяти. Виртуальная организация памяти
- •2.13 Особенности архитектуры персональных электронных вычислительных машин типа ibm pc
- •3.Структурная организация электронных вычислительных машин
- •3.1Понятие структурной организации электронных вычислительных машин
- •3.2Классы устройств электронных вычислительных машин
- •3.3Магистрально-модульный принцип построения электронных вычислительных машин. Понятие интерфейса
- •3.4Типовые конфигурации (структуры) однопроцессорных вычислительных комплексов
- •3.5Структуры мультипроцессорных и мультимашинных вычислительных комплексов
- •3.5.1Многомашинные вычислительные комплексы
- •3.5.2Мультипроцессорные вычислительные комплексы
- •3.5.3Мультипроцессорный вычислительный комплекс с раздельной памятью
- •3.6Нейрокомпьютеры
- •4.Организация процессоров
- •4.1Цикл выполнения команд
- •4.2Конвейерная организация процессоров
- •4.3Особенности организации современных процессоров
- •4.4 Эволюция способов организации процессоров
- •5.Организация операционных устройств
- •5.1Принцип микропрограммного управления (функциональная организация операционных устройств)
- •5.2Средства описания функций операционных устройств
- •5.3Структурная организация операционных устройств
- •5.4Функция и структура операционного автомата
- •5.5Организация работы операционных устройств во времени
- •5.6Структурный базис операционного автомата
- •5.7Организация операционного автомата
- •5.8Понятие микропроцессора
- •5.9Организация управляющего автомата
- •5.9.1Организация управляющего автомата с программируемой логикой управления
- •5.9.2Укрупненная структура управляющего автомата с программируемой логикой
- •5.9.3Управляющие автоматы с жесткой логикой управления
- •5.9.4С равнение характеристик управляющих автоматов с программируемой и жесткой логикой
- •6.Организация памяти электронных вычислительных машин
- •6.1Основные понятия
- •6.2Организация и основные характеристики запоминающих устройств
- •6.3Классификация запоминающих устройств
- •6.4Организация памяти первого уровня
- •6.5Организация адресных (сверхоперативных) запоминающих устройств
- •6.6Запоминающие устройства с ассоциативной организацией
- •6.7Организация кэш–памяти на основе ассоциативного запоминающего устройства (кэш с ассоциативной организацией)
- •6.8Организация стековых (магазинных) запоминающих устройств
- •6.9Организация памяти второго уровня (основной оперативной памяти)
- •6.10Организация памяти третьего уровня (внешней памяти)
- •6.10.1Классификация и основные характеристики внешних запоминающих устройств
- •6.10.2Организация накопителей на магнитных дисках
- •6.10.3 Организация накопителей на магнитной ленте
- •6.10.4 Организация оптических дисков
- •Библиографический список
6.10.3 Организация накопителей на магнитной ленте
ПЗУ на основе МЛ относится к ЗУ с последовательным апериодическим доступом к информации. В качестве носителя применяются МЛ различной шины и длины: 4 мм, 8 мм, 12,7 мм длиной от нескольких десятков до сотен метров, хранимой в кассете или картридже.
При построении НМЛ используется один из двух способов организации информации на МЛ: параллельная и последовательная (поточная).
При параллельном способе запись информации осуществляется обычно на МЛ шириной 12.7 мм (1/2 дюйма) при помощи девяти неподвижных (стационарных) МГ записи – чтения на 9 дорожках. Восемь дорожек информационных, одна служебная, для записи контрольных разрядов (битов) паритета.
Основная особенность параллельной записи - старт-стопный режим: в обычном состоянии МЛ неподвижна, при обращении к ней МЛ при помощи ЛПМ сначала разгоняется до рабочей скорости, потом осуществляется поиск адресуемого блока (файла), а затем его чтение или запись. После обращения двигатель ЛПМ выключается и МЛ останавливается. На разгон (старт) и остановку (стоп) МЛ тратится часть МЛ. Размер старт-стопного (межблочного) промежутка – 10…15 мм.
Использование параллельных НМЛ в режиме оперативных ВЗУ (как дискет) прекратилось с появлением накопителей на ГМД: НМЛ не выдержали конкуренции с ГД.
Однако НМЛ с последовательным способом записи (организации) информации пришли на смену НМЛ с параллельной организацией.
В них используется способ потоковой записи (stream – поток). Отсюда название такого рода НМЛ – стример.
Основная особенность стримеров: вся поверхность МЛ делиться на дорожки. Количество дорожек k от 20 и выше.
Запись информации осуществляется сначала на первую дорожку непрерывно (в последовательном коде, потоком) при помощи неподвижной (стационарной) МГ с номером 1. Когда дорожка кончается, осуществляется реверс МЛ и запись продолжается на вторую дорожку и т.д. «серпантином», «змейкой». Недостатки стримеров – плохая совместимость , которая объясняется отсутствием стандартов записи. Поэтому в 1982 году была создана рабочая группа по разработке таких стандартов – комитет четырехдюймовых кассет – QIC. Этот комитет разработал стандарты: QIC-40, QIC-80, …
Например, QIC-80 обеспечивает запись на 28 дорожек, плотность записи 14700 бит/дюйм, емкость картриджа – 80 МВ, длина ленты – 62,5 метра.
Другой пример: QIC-5010: емкость 13ГВ, количество дорожек 144, плотность записи 68000 бит/дюйм, длина ленты 360 метров.
Пропускная способность стримеров от 2 до 18 МВ/с. Область применения – хранение архивов.
6.10.4 Организация оптических дисков
В ЗУ на основе оптических методов записи, чтения информации используется способность некоторых материалов изменять свойства отражения света на тех участках ОД, которые подверглись, например, тепловому воздействию от лазерного источника света.
Один из первых способов оптической записи основан на способности лазерного луча прожигать отверстия в тонком слое металла. Прожженное отверстие является оптическим отпечатком записываемой информации. Считывание информации производится также лазерным лучом, но меньшей, чем при записи, интенсивности, и фотодетектором ФД (рисунок 6.23).
Рисунок 6.23.
Отраженный от поверхности диска луч (от лазерного источника ЛИ) попадает на фотодетектор ФД и преобразуется в электрический сигнал, который интерпретируется либо как 0, либо как 1 – в зависимости от интенсивности отраженного сигнала.
Особенности ОД: 1) информационные дорожки в виде спирали, т.е. дорожка фактически одна, 2) переменная угловая скорость вращения диска, 3) высокая надежность хранения – десятки лет, 4) высокая плотность записи – в десятки раз выше, чем у ЖМД. И, как следствие, низкая удельная стоимость хранения информации.
Основной недостаток ОД – большое время доступа: измеряется десятками, сотнями мс, может достигать секунд.