BM-311 Bilgisayar Mimarisi. Hazırlayan: M.Ali Akcayol Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü



Benzer belgeler
BM-311 Bilgisayar Mimarisi

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. << Bus Yapısı >> Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Yrd.Doç.Dr. Celal Murat KANDEMİR

Komutların Yürütülmesi

BM 375 Bilgisayar Organizasyonu Dersi Vize Sınavı Cevapları 10 Nisan 2009

İşletim Sistemleri (Operating Systems)

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

x86 Ailesi Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

İşletim Sistemlerine Giriş

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Bilgisayar Bileşenleri Ve Programların Yürütülmesi. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Von Neumann Mimarisi. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar 1

Çalışma Açısından Bilgisayarlar

DERS 3 MİKROİŞLEMCİ SİSTEM MİMARİSİ. İçerik

MİKROİŞLEMCİLER 1 Ders 1

İŞLEMCİLER (CPU) İşlemciler bir cihazdaki tüm girdilerin tabii tutulduğu ve çıkış bilgilerinin üretildiği bölümdür.

İşletim Sistemleri. Hazırlayan: M. Ali Akcayol Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Mikroçita. Mikroçita Rapor 2:

Bilgisayar Mimarisi ve Organizasyonu Giriş

MİKROİŞLEMCİ MİMARİLERİ

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Bölüm Bazı Temel Konseptler

William Stallings Computer Organization and Architecture 9 th Edition

MİKROBİLGİSAYAR SİSTEMLERİ. Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu

Bölüm 13: Giriş-Çıkış (I/O) Sistemleri

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

İŞLETİM SİSTEMİ İşletim sistemi kullanıcıyla bilgisayar donanımı arasında iletişim sağlayan programdır.

İşletim Sistemlerine Giriş

Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

Mikroişlemcili Sistemler ve Laboratuvarı

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Dr. Feza BUZLUCA İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

ASENKRON (Eş Zamanlı Olmayan) HABERLEŞME ARA YÜZEYİ

DERS 13 PIC 16F84 ile DONANIM SAYICI KULLANIMI İÇERİK KESME

Şekil. 64 Kelimelik Yığıtın Blok Şeması

Merkezi İşlem Birimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. MİB Yapısı. MİB in İç Yapısı. MİB Altbirimleri. MİB in İç Yapısı

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Mimariye Giriş. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

HAFTA 1 KALICI OLMAYAN HAFIZA RAM SRAM DRAM DDRAM KALICI HAFIZA ROM PROM EPROM EEPROM FLASH HARDDISK

DERS 12 PIC 16F84 ile KESME (INTERRUPT) KULLANIMI İÇERİK

Düşünelim? Günlük hayatta bilgisayar hangi alanlarda kullanılmaktadır? Bilgisayarın farklı tip ve özellikte olmasının sebepleri neler olabilir?

Bilgisayar Donanım 2010 BİLGİSAYAR

Bilgisayar Mühendisliğine Giriş. Yrd.Doç.Dr.Hacer KARACAN

PORTLAR Bilgisayar: VERİ:

2011 Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

Mimari Esaslar. Mikroişlemcinin mimari esasları; Kaydediciler Veriyolları İş hatları dır.

ÇOK ÇEKİRDEKLİ İŞLEMCİLER VE PARALEL YAZILIM GELİŞTİRME OLANAKLARI HAKKINDA BİR İNCELEME

Hem lw hem de sw komutlarının ofseti 16-bitlik işaretli tamsayıdır.

MC6800. Veri yolu D3 A11. Adres yolu A7 A6 NMI HALT DBE +5V 1 2. adres onaltılık onluk bit 07FF kullanıcının program alanı

GİRİŞ-ÇIKIŞ (INPUT / OUTPUT) ORGANİZASYONU

Mikrobilgisayar Mimarisi ve Programlama

NB Ekran Seri Port Üzerinden Veri Okuma/Yazma. Genel Bilgi Protokol Oluşturma Veri Okuma Veri Yazma

Mikroişlemcili Sistemler ve Laboratuvarı 6.Hafta

Bilgisayar Mimarisi Nedir?

Embedded(Gömülü)Sistem Nedir?

Haftalık Ders Saati Okul Eğitimi Süresi

Yrd.Doç.Dr. Celal Murat KANDEMİR

İSTANBUL TİCARET ÜNİVERSİTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MİKROİŞLEMCİLİ SİSTEM LABORATUVARI KESMELİ GİRİŞ/ÇIKIŞ

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü ALGORİTMA VE PROGRAMLAMA 1.HAFTA

DONANIM. 1-Sitem birimi (kasa ) ve iç donanım bileşenleri 2-Çevre birimleri ve tanımlamaları 3-Giriş ve çıkış donanım birimleri

Cache-Hızlı Hafıza Birimi. Bilgisayar Sistemi Bilgisayarların Anakart Organizasyonu

Mikrobilgisayar Sistemleri ve Assembler

Bahar Dönemi. Öğr.Gör. Vedat MARTTİN

Bellekler. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

Merkezi İşlem Birimi MİKROİŞLEMCİ SİSTEMLERİ. MİB Yapısı. MİB Altbirimleri. Durum Kütüğü. Yardımcı Kütükler

DERS 5 PIC 16F84 PROGRAMLAMA İÇERİK. PIC 16F84 bacak bağlantıları PIC 16F84 bellek yapısı Program belleği RAM bellek Değişken kullanımı Komutlar

Quiz:8086 Mikroişlemcisi Mimarisi ve Emirleri

BÖLÜM Mikrodenetleyicisine Giriş

Sequential (SEQ, Ardışıl) Y86 İşlemci Uygulaması (Devamı)

Bilgisayar Sistemlerine Genel Bakış

Hacettepe Robot Topluluğu

Temel Bilgi Teknolojileri -1

4. Giriş/Çıkış Organizasyonu (I/O Organization) ve Yol Erişimleri

8086 nın Bacak Bağlantısı ve İşlevleri. 8086, 16-bit veri yoluna (data bus) 8088 ise 8- bit veri yoluna sahip16-bit mikroişlemcilerdir.

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

KOMUT TABLOSU İLE İLGİLİ AÇIKLAMALAR:

Mikroişlemciler ve Assembler Programlama. Teknoloji Fakültesi / Bilgisayar Mühendisliği Öğr.Gör. Günay TEMÜR

Sistem Programlama. Kesmeler(Interrupts): Kesme mikro işlemcinin üzerinde çalıştığı koda ara vererek başka bir kodu çalıştırması işlemidir.

İvme VGA, İvme s_2.1 fiziksel işlemci çekirdeğinin, çalışan iç yapısının herhangi bir simülasyon olmaksızın fiziksel olarak dış dünyaya aktarımıdır.

D Duplex : Alıcı + Verici Çalışma Debouching : DMA : Direct Memory Access Data-Bus : Data Veri Yolu Data Flow : Veri Akışı Data Processing : Veri

KASIRGA 4. GELİŞME RAPORU

Anakart ve Bileşenleri CPU, bellek ve diğer bileşenlerinin bir baskı devre (pcb) üzerine yerleştirildiği platforma Anakart adı

8. MİKROİŞLEMCİ MİMARİSİ

İŞLEMCİ İşlemcilerin Temel Birimleri, İşlemcinin Çalışma Sistemi ve Komutlar, İşlemci ve Hafıza Arasındaki İlişki, İşlemci Teknolojileri, Modern

İŞLETİM SİSTEMİNİN TEMELLERİ VE POST (İLK AÇILIŞ)

DERS 10 İŞLETİM SİSTEMİ ÇALIŞMA PRENSİBLERİ VE HATA MESAJLARI

EEM122SAYISAL MANTIK SAYICILAR. Elektrik Elektronik Mühendisliği Yrd. Doç. Dr. Hüseyin Sağkol

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Komut Seti Mimarisi. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

BQ Modbus Analog Giriş Kartı 6 Kanal PT100 - PT1000. Kullanım Kılavuzu. Doküman Versiyon: BQTEK

İşletim Sistemlerine Giriş

BİLGİ TEKNOLOJİLERİ SMO103

Mikrobilgisayarlar. Mikroişlemciler ve. Mikrobilgisayarlar

İşletim Sistemlerine Giriş

Bilgi ve İletişim Teknolojileri (JFM 102) Ders 10. LINUX OS (Programlama) BİLGİ & İLETİŞİM TEKNOLOJİLERİ GENEL BAKIŞ

Mikroişlemci ve Yapısı. Mikroişlemciler ve Mikrobilgisayarlar

Solving Solutions. IP-Video ve Ses video kayıt sistemleri

Transkript:

BM-311 Bilgisayar Mimarisi Hazırlayan: M.Ali Akcayol Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

Konular Bilgisayar Bileşenleri Bilgisayarın Fonksiyonu Instruction Cycle Kesmeler (Interrupt lar) Bus Yapıları Bilgisayar Modülleri ve Bağlantıları Bus Tasarım Kriterleri

Bilgisayar Bileşenleri Donanımsal sistemler (Hardwired system) esnek değildir. Genel amaçlı donanımlar kontrol sinyallerine göre farklı işler yapabilir. Donanımsal olarak bağlantıları yeniden yapmak yerine yazılımla sadece kontrol işaretleri oluşturulur. Bir program sıralı komut kümesidir. Her adımda bir aritmetik veya mantık işlem yapılır. Her işlem için çok sayıda kontrol işareti üretilir.

Bilgisayar Bileşenleri Her işlem için tekil bir kod sağlanır (ADD, MOVE). Donanım kodu alır ve kontrol işaretlerini üretir. Kontrol birimi ve aritmetik mantık birim mikroişlemciyi oluşturur. Veriler ve komutlar sisteme dışarıdan alınır veya dışarı aktarılır (Input/Output-I/O). Program ve verilerin geçici saklanması için geçici bir depolama birimine ihtiyaç duyulur (Main Memory).

Bilgisayar Bileşenleri

Konular Bilgisayar Bileşenleri Bilgisayarın Fonksiyonu Instruction Cycle Kesmeler (Interrupt lar) Bus Yapıları Bilgisayar Modülleri ve Bağlantıları Bus Tasarım Kriterleri

Bilgisayarın Fonksiyonu Mikroişlemci gerçekleştireceği işlemleri programdaki komutları kullanarak yerine getirir. En temel olarak mikroişlemci iki adımda bir işlemi gerçekleştirir. Birinci adımda komutlar mikroişlemciye alınır (fetch). İkinci adımda komut çalıştırılır (execute). Bu iki adıma komut döngüsü (instruction cycle) denilmektedir.

Bilgisayarın Fonksiyonu Instruction Cycle Execute adımı birden fazla alt adımdan oluşabilir. Örneğin, komut operand gerektiriyorsa operandların alınması execute adımında gerçekleştirilir.

Bilgisayarın Fonksiyonu Fetch Cycle Program counter (PC) bir sonraki komutun adresini tutar. İşlemci PC ile gösterilen adresten komutu alır. PC alınan komut boyutu kadar artırılır (Atlama komutu çalışırsa farklı bir adrese geçilir). Hafızadan alınan komut Instruction Register (IR) a aktarılır. İşlemci alınan komutu yorumlar ve gereken işlemleri yapar.

Bilgisayarın Fonksiyonu Execute Cycle Execute aşamasında farklı işlemler yapılabilir. CPU-Hafıza CPU ile hafıza arasında veri aktarılır. CPU-I/O CPU ile I/O cihazları arasında veri aktarılır. Veri üzerinde işlem Aritmetik ve mantık işlemlerden birisi yapılır. Kontrol Programdaki komutların çalışma sırasında değişiklik yapılır. Yukarıdakilerden birkaç tanesi birlikte yapılır.

Bilgisayarın Fonksiyonu-Örnek Program 1 1940 LOAD MEM ; AC <- MEM 0001 1001 0100 0000 2941 STORE MEM ; MEM <- AC 0010 1001 0100 0001 5941 ADD MEM ; AC <- MEM + AC 0101 1001 0100 0001 2 Opcode Operand 0001 1001 0100 0000 3

Bilgisayarın Fonksiyonu-Komut Döngüsü

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Kesmeler I/O cihazları tarafından üretilebilirler ve işlemcinin normal çalışmasını keserler. Program kesmeleri Overflow, division by zero. Timer kesmeleri CPU nun içindeki timer lar tarafından üretilirler. I/O kesmeleri I/O denetleyicileri tarafından oluşturulur. Donanım kesmeleri Memory parity hatası, pil uyarısı, disk okuma hatası.

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Program akışı

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Interrupt cycle Komut döngüsünün sonuna eklenir. İşlemci kesme gelip gelmediğini kontrol eder. Kesme gelmemişse sonraki komut fetch edilir. Kesme gelmişse Çalışmakta olan program beklemeye alınır. Register içerikleri saklanır. PC ye yeni adres değeri aktarılır. Kesme için gerekli işlemler gerçekleştirilir. Önceki programa dönülür ve register değerleri yeniden elde edilir.

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Kesmenin gerçekleştirilmesi

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Kesmeyle birlikte komut döngüsü

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Kesmeyle birlikte komut döngüsü

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Çoklu kesmeler Yeni gelen kesmeler etkisiz kılınır. İşlemci bir kesmeyi çalıştırırken yeni gelenleri beklemeye alır. Önceki kesme bitirildiğinde bekleyen kesmeler oluştukları sırayla işlenir. Önceliklendirme Bir kesme çalışırken yeni gelen kesmenin önceliği daha düşükse yeni gelen beklemeye alınır. Bir kesme çaışırken yeni gelen daha öncelikli ise çalışan kesme olduğu yerde bırakılır ve yeni gelene geçilir. Öncelikli kesme bitirildikten sonra yarıda kesilen kesmeye kaldığı yerden devam edilir.

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Kesmelerin sıralı çalışması

Bilgisayarın Fonksiyonu-Kesmeler Kesmelerin öncelikli çalışması

Konular Bilgisayar Bileşenleri Bilgisayarın Fonksiyonu Instruction Cycle Kesmeler (Interrupt lar) Bus Yapıları Bilgisayar Modülleri ve Bağlantıları Bus Tasarım Kriterleri

Bus Yapıları Tüm birimler birbiriyle iletişim yapabilmelidir. İletişim farklı verileri aktarmak için kullanılır. Taşınan veri kontrol işareti, data veya adres bilgisi olabilir. Farklı birimlerin bağlantıları da farklıdır.

Bus Yapıları- Bilgisayar Modülleri ve Bağlantıları

Bus Yapıları-Hafıza Bağlantıları Veri alır ve gönderir. Adres alır. Kontrol işaretleri alır. Write Read Zamanlama

Bus Yapıları-I/O Bağlantıları Bağlantılar hafızaya benzer şekildedir. Çıkış Çevre birimlerine veri gönderir. Bilgisayara veri gönderir. Giriş Çevre birimlerinden veri alır. Bilgisayardan veri alır. Bilgisayardan kontrol işaretleri alır. Çevre birimlere kontrol işareti gönderir (disk döndür). Bilgisayardan adres alır (Çevre birimleri port numarasıyla ifade edilir). Kesme sinyalleri gönderir.

Bus Yapıları-CPU Bağlantıları Hafızadan komut ve data okur. Veri yazar. Diğer birimlere kontrol işaretleri, adres ve data gönderir. Kesme isteklerini alır ve gerçekleştirir.

Bus Yapıları Bus iki veya daha fazla cihazı bağlar. Genellikle broadcast şeklinde çalışır. Birden fazla bağlantı bir iş için gruplandırılarak kullanılır. Örneğin 32 bit bus için 32 adet tek bitlik bağlantı birlikte kullanılır. Genellikle data bus, adres bus ve kontrol bus şeklinde üç grup altında ifade edilir.

Bus Yapıları-Data Bus Veri veya komut taşır. Performansı birinci derecede etkiler. 8, 16, 32, 64 bit genişliğinde kullanımı mevcuttur. Genişlik arttıkça bir seferde okunan veya yazılan bit sayısı artar, sonuçta performans artmış olur.

Bus Yapıları-Adres Bus Kaynak veya hedef verinin adresini tanımlar. CPU, hafızada adresi verilen yerden veri okur veya hafızada adresi verilen yere veri yazar. Adres bus genişliği adreslenebilir alanın boyutunu belirler. Adres bus genişliği arttıkça adreslenebilir hafıza artar. 8086 için 2 16 = 64K adreslenebilir hafıza oluşturulur.

Bus Yapıları-Kontrol Bus Kontrol ve zamanlama bilgisini sağlar. Hafızada okuma veya yazma komutunu gönderir. Kesme isteği iletilir. Clock sinyallerini iletilir.

Bus Yapıları-Bağlantı Şeması

Bus Yapıları-Bus Mimarileri

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Tür Dedicated (Adanmış) Multiplexed (Çoğullanmış) Kullanım yöntemi Cenraliad (Merkezi) Distributed (Dağıtık) Zamanlama Senkron Asenkron Bus genişliği Adres Data Kontrol Veri aktarım türü Read Write Read-modify-write Read-after-write Block

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Tür Dedicated (Adanmış) Her cihaz için ayrı bağlantı yolları kullanılır. Trafik problemi olmaz. Cihazlar istediği anda veri gönderebilir. Multiplexed (Çoğullanmış) Paylaştırılmış bağlantılar kullanılır. Adres doğrulaması gerekir. Daha az bağlantı gerektirir. Karmaşık kontrol yöntemleri gerekir.

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Kullanım yöntemi Cenraliad (Merkezi) Bus denetimi bir cihaz tarafından yapılır. Kontrol daha kolaydır. Distributed (Dağıtık) Her modül bus a erişebilir. Her cihazın ayrı denetleyicisi vardır.

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Zamanlama Senkron Olaylar clock sinyalle belirlenir. Kontrol bus clock bağlantısına sahiptir. 1-0 veya 0-1 geçişi bir clock cycle dır. Genellikle senkronizasyon yükselen kenarla yapılır. Asenkron Clock kullanılmaz. Her olay bir öncekinin bitmesine bağlı çalışır. Kontrol daha karmaşıktır. Tüm cihazları tam performansta çalıştırabilir.

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Senkron çalışma OSC CPU CPU CPU BOŞ BOŞ Read RAM CPU CPU Write BOŞ CPU

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Asenkron çalışma CPU Read cycle Read CPU CPU RAM RAM CPU Write cycle CPU CPU Write CPU RAM

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Bus genişliği Adres Adres bus genişledikçe adreslenebilir alan artar Data Data bus genişledikçe bir seferde okunup yazılabilecek veri boyutu artar Kontrol Kontrol bus genişledikçe kontrol işaret sayısı artar

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Veri aktarım türü Read Adres bilgisi gönderilerek ilgili veri okunur Write Adres bilgisi gönderilerek ilgili veri yazılır Read-modify-write Adres bilgisi gönderilerek veri okunur ve değiştirildikten sonra aynı adrese yazılır Read-after-write Adres bilgisi gönderilerek yazılır ardından kontrol amaçlı okunarak karşılaştırılır Block Adres bilgisi gönderilerek ardarda yazma veya okuma yapılır

Bus Yapıları-Bus Tasarım Kriterleri Veri aktarım türleri

Ödev Interrupt çeşitleri, kullanılma amaçları ve farklı mikroişlemci mimarilerinde interrupt performanslarını içeren detaylı bir ödev hazırlayınız.