Mer datorarkitektur. En titt I datorn Minnen



Relevanta dokument
Minnen. Informationsteknologi sommarkurs 5p, Agenda. Slideset 4

Datorarkitektur. Informationsteknologi sommarkurs 5p, Agenda. Slideset 3

Fö 2: Minnen. Introduktion. Primärminnet. Interna och externa minnen. Introduktion, Klassificiering

Datorhistorik. Föreläsning 3 Datorns hårdvara EDSAC. Eniac. I think there is a world market for maybe five computers. Thomas Watson, IBM, 1943

Digital- och datorteknik

HF0010. Introduktionskurs i datateknik 1,5 hp

Minnessystem. Minneshierarki. Flyktigt eller icke flyktigt huvudsakliga egenskaper. Minneshierarki

Digital- och datorteknik

IT-GUIDE Version 1.0 Författare: Juha Söderqvist

Minnets komponenter. Digitala System: Datorteknik. Programexekvering. Programexekvering. Enhet för utdata. Enhet för indata CPU.

System S. Datorarkitektur - en inledning. Organisation av datorsystem: olika abstraktionsnivåer. den mest abstrakta synen på systemet

Cacheminne Intel Core i7

Digitala System: Datorteknik ERIK LARSSON

TSEA28 Datorteknik Y (och U)

Läsminne Read Only Memory ROM

Datorarkitekturer med operativsystem ERIK LARSSON

Datorarkitekturer med Operativsystem

Minnet från processorns sida Datorteknik

TSEA28 Datorteknik Y (och U)

MODERKORT. Moderkortet är det kort som sitter på ena sidväggen i en systemenhet av tornmodell eller i botten på en systemenhet av vanlig bordsmodell.

Digitalteknik och Datorarkitektur 5hp

Grundläggande datavetenskap, 4p

Moment 2 Digital elektronik. Föreläsning Inbyggda system, introduktion

F9: Minne. Sammansättning av minnesgrupper Ansluta minne till Interface till olika typer av minnen Användningsområden.

Övning1 Datorteknik, HH vt12 - Talsystem, logik, minne, instruktioner, assembler

Datorteknik. Den digitala automaten. En dator måste kunna räkna! Register och bussanslutning

Cacheminne i en AMD Opteron Processor

Jämförelse av skrivtekniker till cacheminne

Datorteknik ERIK LARSSON

Filsystem - Inode. Datorteknik. Minnets komponenter. Programexekvering. Enhet för indata. Enhet för utdata CPU. Primärminne.

Random Access Memory. Amare Reda Jenny Holmberg Henrik Kreipke Gaylord Kaya

5:3 Datorn och datorns delar

F9: Minne. Minneskonfiguration. Sammansättning av minnesgrupper Ansluta minne till Interface till olika typer av minnen Användningsområden

Minneselement,. Styrteknik grundkurs. Digitala kursmoment. SR-latch med logiska grindar. Funktionstabell för SR-latchen R S Q Q ?

Agenda. Syfte med datorbygge Datorns delar. Datorbygge. Moderkort Processor Minne och hårddisk Instickskort Övrigt

Fö 8: Operativsystem II. Minneshantering. Minneshantering (1) Minneshantering (2) Minneshantering och Virtuelltminne.

En Von Neumann-arkitektur ( Von Neumann-principen i föreläsning 1) innebär:

Föreläsningsanteckningar 5. Cacheminnen

Dugga 1 status 41 godkända 39 ej godkända ERIK LARSSON

6. Minnen. Associativt minne

Definition DVG A06. Varför operativsystem? Operativsystem. Översikt. - Vad är ett operativsystem?

SVAR TILL TENTAMEN I DATORSYSTEM, VT2013

Datorteknik. Den digitala automaten. En dator måste kunna räkna! Register och bussanslutning

Styrteknik distans: Minneselement, register, räknare, AD-omv D4:1

DVG A06. Operativsystem, mm. Karlstads universitet Datavetenskap. DVG A06 Johan Eklund. Datavetenskap, Karlstads universitet 1

Datorteknik Y - Föreläsning 13

MESI i Intel Core 2 Duo

En processor kan ha en klockfrekvens på flera GHz. Det går alltså a9 exekvera en instruk=on väldigt for, givet a9 instruk=onen finns i processorn.

Cacheminne i en Intel Core 2 Duo-processor

Cecilia Ingard. Boksidan

Kursupplägg. Examination. Föreläsning 1: Intro till kursen och. Kursmaterial. programmering. Kursboken: Programmera med a multimedia approach

Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering

Datorsystemteknik DAV A14 Föreläsning 1

Vad är ett dokument? Gör så här

Mattias Wiggberg Collaboration

Datorsystem 2 CPU. Förra gången: Datorns historia Denna gång: Byggstenar i en dators arkitektur. Visning av Akka (för de som är intresserade)

Datorsystemteknik DAV A14 Föreläsning 1

Vad är en dator? Introduktion till datorer och nätverk. Pontus Haglund Institutionen för datavetenskap (IDA) 21 augusti 2018

0.1. INTRODUKTION Instruktionens opcode decodas till en språknivå som är förstålig för ALUn.

Syfte. Praktisk datorkunskap. Personal. Kursinfo. Examination- Krav för godkänt. Agenda idag DVG A06

Test i datorkunskap Hårdvara

Databaser Design och programmering Minnesteknik Minnesteknik, forts Utvecklingen Hårddisk Hårddisk, forts

Du kan även lyssna på sidorna i läroboken: Teknik direkt s Lyssna gör du på inläsningstjänst.

Övning1 Datorteknik, HH vt12 - Talsystem, logik, minne, instruktioner, assembler

Associativt minne ... A= adress till PM/CM CL = cachelinens storlek CM = cacheminnets storlek. Tag = A/CL = A/2 4 = A(31:4) Adress. K tag.

Att köpa ny dator SeniorNet Lidingö Februari-2019

Din manual HP PAVILION 700

Tentamen den 17 mars 2016 Datorteknik, EIT070

F2: Motorola Arkitektur. Assembler vs. Maskinkod Exekvering av instruktioner i Instruktionsformat MOVE instruktionen

Starta och stänga av datorn. Att starta är i allmänhet problemfritt, men man bör vänta med aktiviteter (starta program) tills startfilerna är

Cache coherence hos multicoreprocessorer

Föreläsning 1: Intro till kursen och programmering

Tentamen den 12 januari 2017 Datorarkitektur med operativsystem, EDT621

Databaser - Design och programmering. Minnesteknik. Minnesteknik, forts. Hårddisk. Primärminne (kretsteknik) Fysisk design av databasen

Operativsystem DVG A06. Definition. Varför operativsystem? - Vad är ett operativsystem?

Hantering av begränsat antal skrivningar på Solid State diskar

Uppgift 1: a) u= a c + a bc+ ab d +b cd

MESI-protokollets funktion i multiprocessorer

Närliggande allokering Datorteknik

Digital IC konstruktion

Datorsystem. Exempeltentamen

Tentamen i Informationsteknologi 5p Fredagen den 13 augusti 2004

CE_O5. Cacheminne. Hemlaboration 2.

Rapport (1,5 HP) Lunds Universitet HT15

Databaser Design och programmering. Fysisk design av databasen att ta hänsyn till implementationsaspekter: minnesteknik filstrukturer indexering

Programmeringsteknisk översiktskurs för yrkeshögskoleprogram

Digital IC konstruktion

Tentamen PC-teknik 5 p Lösningar och kommentarer

Fö 7: Operativsystem. Vad är ett operativsystem? Målsättning med operativsystem. Styr operativsystemet datorn?

Digital IC konstruktion

Elektriska Kretsar. En fördjupning gjord av Philip Åhagen. Philip Åhagen Mälardalens Högskola Produktutveckling /2010 KPP 039

Digital Design IE1204

Digitala System: Datorteknik ERIK LARSSON

Exempeltentamen Datorteknik, EIT070,

Tentamen PC-teknik 5 p

Vård och långsiktigt bevarande av digitalt material. Jens Granlund

KURSMÅL WINDOWS STARTA KURSEN

Operativsystem - Filsystem

Datorsystemteknik för E/D

4 grundregler. Minneshantering. Problemet. Windows minkrav

Transkript:

Mer datorarkitektur En titt I datorn Minnen

von Neumann-modellen

von Neumann-modellen CPU (Central Processing Unit) Styrenhet hämtar programinstruktioner ALU (Arithmetic and Logical Unit) utför beräkningar Register innehåller snabbtillgängliga data Minne innehåller både data och program Primärminne närmast CPU, korttidslagring Sekundärminne längre från CPU, långtidslagring Input/Output kommunikation med användaren Nätverksanslutning kommuniktion med andra datorer och system

Primärminne Sitter på moderkortet. Primärminnet laddas med Operativsystem. Program och data som används för tillfället. Olika typer av primärminne Random Access Memory (RAM). Read Only Memory (ROM). Programmable ROM (PROM). Erasable ROM (EPROM). Electrical EPROM (EEPROM). Ultra Violet EPROM (UVPROM). Flash-minne. Magnetic RAM (MRAM).

Sekundärminne Långtidslagring av program och data. I eller utanför datorlådan. Högre kapacitet än primärminnet. Oftast långsammare än primärminnet. Magnetiska och optiska minnen vanligast, ex.vis. hårddisk, CD mm.

Sekundärminne Primärminne Bios 6

Minneshierarki L agringsmedia M inneshierarki Sekund ärm inne -H årddisk Prim ärm inne -DRAM Niv å 2-cache Niv å 1-cache Processor Styr. A LU Reg

Prestanda - CPU vs. primärminne 1000 100 10 1 CPU D R A M 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Minnesstorlek Storleken på en dators minne 1 Kilobyte = 2 10 bytes = 1 024 bytes 1000 bytes 1 Megabyte = 220 bytes = 1 048 576 bytes 1 miljon bytes 1 Gigabyte = 230 bytes 1 miljard bytes (am eng: 1 billion) 1 Terabyte = 240 bytes 1 biljon bytes (am eng: 1 trillion)

Organisation av primärminne Minnet kan ses som en tabell med rader och kolumner. Radnummer kallas adress. Ex. Ett (mycket litet) minne med 64 rader och 8 kolumner: Radnummer Decim alt Bin ärt 0 1 2 3 4 000000 000001 000010 000011 000100 K olumn-nummer 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 M innesceller 63 111111 0 1 0 0 0 1 0 1

Skrivning/läsning av SRAM A 5 Adressbuss K ontrollbuss Databuss (dubbelriktad) A 4 A 3 A 2 A 1 A 0 ChipSelect W rite D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 SRAM Skriv-operation 1. Lägg utordetsom ska skrivas p å databussen och önskad skrivadress p å addressbussen 2. Chip Select= 1, W rite = 1 L äs-operation 1. Lägg utö nskad lsadress ä p å addressbussen 2. Chip Select= 1, W rite = 0 3. Läs in resulterande data fr ån databussen D 1 D 0

Minnen med rörliga delar (sekundärminnen) Långsammare åtkomst av data. Större kapacitet (än så länge). Generellt billigare.

Magnetband Ferromagnetisk yta magnetiseras eller avmagniseras. Gammal teknik, kassettband, videokassetter mm. Billig. Sekventiell åtkomst: spola framåt eller bakåt för att läsa eller skriva i önskad position. Lämpat för icke tidskritiska tillämpningar. Vanligast för backup.

Diskett Ferromagnetiskt skikt på roterande skiva. Lagringskapacitet < 2 MB. Utdöende teknik. Sektor Spå r Skriv/l äshuvud

Hårddisk Flera dubbelsidiga magnetskivor med egna skriv/läshuvuden i dammtätt hölje. Lagringskapacitet upp till cirka 250 GByte. Samma princip som disketter.

Optiska medier CD-ROM - Compact Disc Read Only Memory Laser bränner permanenta gropar i reflekterande metallskikt. Kapacitet 700 MB. CD-RW - Compact Disc Read Write Laser ändrar kristallstrukturen hos reflekterande yta. Kan både skrivas och raderas. Kapacitet 700 MB. DVD-ROM - Digital Versatile (video) Disc Read Only Memory Tätare packad än CD-ROM, finare laserstråle. Olika standarder med kapacitet större än 4.7 GB. Finns även som skrivbar DVD.

Cacheminne Prim ärm inne Snabb minnesåtkomst Cache Litet, dyrt, snabbt minne mellan CPU och primärminnet. Kan finnas i flera nivåer, där nivå 1 finns på samma chip som CPU (minst, dyrast och snabbast). Osynligt/transparant för CPU enda skillnad att läsning eller skrivning i minne går snabbare. Idag är cache-minne i två nivåer standard. Största delen av CPU-chip är cache-minne. CPU

Cache in action Läsa - CPU vill läsa en adress som hör till ett visst block i primärminnet: Finns blocket i cache-minnet? Ja cache-minnet läses. Nej Läs in blocket från primärminnet till cache-minnet. Gammalt block kastas ut om cache-minnet är fullt. Skriva - CPU vill skriva till en adress som hör till ett visst block i primärminnet: Läs in blocket från primärminne till cache-minne på samma sätt som vid läsning. Två alternativ: skriv alltid både till cache-minnet och primärminnet (writethrough). vänta med att skriva till primärminnet tills detta block kastas ut ur cache-minnet (write-back).

Varför cacheminne fungerar Minnesåtkomst i dator uppvisar lokalitet: Temporal lokalitet: Om en viss adress nyligen har använts är sannolikheten stor att samma adress snart kommer att användas igen. Spatial lokalitet: Om en viss adress nyligen har använts är sannolikheten stor att näraliggande adresser snart kommer att användas.

Virtuellt minne Större primärminne V irtuelltm inne M M U Prim ärm inne CPU Sekund ärm inne Cache Vad händer om en process behöver större minnesutrymme än primärminnet? => Virtuellt minne. Lurar CPU att primärminnet är större. Delas in i sidor. Transparent för CPU. Sidor som inte får plats i primärminnet flyttas till sekundärminnet av Memory Management Unit (MMU).