Архитектура компьютера
Описание: Книга Эндрю Таненбаума, всемирно известного специалиста в области. Книга Эндрю Таненбаума, всемирно известного специалиста в области. Основной набор команд остался в сущности таким же, как у процессоров 8086 и 8088, но память была устроена немного по-другому,хотя и могла работать по-прежнему из-затребования совместимости с предыдущими микросхемами.
Формат: djvu 5-е изд, 2007, 844с. Также, не очень удобно расположены иллюстрации и объяснения к ним. Память у этой машины состояла из 32-битныхслов, машина поддерживала 226 команд.
Архитектура компьютера - Java — объектно-ориентированныйязык, который применяется при решении различных прикладных задач.
Типы компьютеров 43 Развивать компьютерные технологии можно двумя путями: или создавать компьютеры все большей и большей мощности при постоянной цене, или выпускать один и тот же компьютер, с каждым годом снижая цену. Компьютерная промышленность использует оба эти пути, создавая широкий спектр разнообразных компьютеров. Очень приблизительная классификация современных компьютеров представлена в табл. Указанные цены приблизительны В самой верхней строчке находятся микросхемы, которые приклеиваются на внутреннюю сторону поздравительных открыток для проигрывания мелодий «Happy Birthday», свадебного марша или чего-нибудьподобного. Автор идеи еще не придумал открытки с соболезнованиями, которые играют похоронный марш, но поскольку он выпустил эту идею в потребительскую сферу, вскоре можно будет ожидать появления и таких открыток. Тот, кто воспитывался на компьютерах стоимостью в миллионы долларов, воспринимает такие доступные всем компьютеры примерно так же, как доступный всем самолет. Тем не менее такие компьютеры, вне всяких сомнений, должны существовать а как насчет говорящих мешков для мусора, которые просят вас не выбрасывать алюминиевые банки. Через несколько лет во архитектура компьютера таненбаум 6 издание купить электрических приборах будут находиться встроенные компьютеры, количество которых будет измеряться в миллиардах. Такие компьютеры состоят из процессора, памяти менее 1 Мбайт и устройств ввода-вывода,и все это на одной маленькой микросхеме, которая стоит всего несколько долларов. Следующая строка — игровые компьютеры. Это обычные компьютеры с особой графикой, но с ограниченным программным обеспечением и почти полным отсутствием открытости, то есть возможности перепрограммирования. Примерно равныимпостоимостиэлектронныезаписныекнижкиипрочиекарманныекомпьютеры, а также сетевые компьютеры и web-терминалы. Все они содержат процессор, несколько мегабайтов архитектура компьютера таненбаум 6 издание купить, какой-либодисплей может быть, даже телевизионный и больше. Именно они ассоциируются у большинства людей со словом «компьютер». Персональные компьютеры бывают двух видов: настольные и ноутбуки. Они снабжены сложными операционными системами, имеют возможность наращивания, при работе с ними используется широкий спектр программного обеспечения. Компьютеры с процессором Intel обычно называются «персональными компьютерами», а компьютеры с другими процессорами — «рабочими станциями», хотя особой разницы между ними. Персональные компьютеры и рабочие станции часто используются в качестве сетевых серверов как для локальных сетей обычно в пределах одной организациитак и для Интернета. У этих компьютеров обычно один или несколько процессоров, несколько гигабайтов памяти и много Гбайт надиске. Такие компьютеры способны работать в сети с очень высокой скоростью. Некоторые из них могут обрабатывать тысячи поступающих сообщений одновременно. Такие системы широко применяются в науке и технике. Кластеры рабочих станций могут включать в себя от нескольких компьютеров до нескольких тысяч. Благодаря низкой цене компонентов отдельные организации могут приобретать такиемашины, которыепоэффективностиявляютсямини-суперкомпьютерами. А теперь мы дошли до больших компьютеров размером с комнату, напоминающих компьютеры 60-хгодов. Такие системы стоят очень дорого и требуют крупных вложений в программное обеспечение, данные и персонал, обслуживающий эти компьютеры. Многие компании считают, что дешевлезаплатить несколько миллионов долларов один раз за такую систему, чем даже думать о том, что нужно будет заново программировать все прикладные программы для маленьких компьютеров. Именно этот класс компьютеров привел к проблеме 2000 года. Они не смогли предвидеть, что их программное обеспечение будет использоваться через три или четыре десятилетия. Многие компании повторили ту же ошибку, добавив к числу года только два десятичных разряда. Вслед за большими компьютерами идут настоящие суперкомпьютеры. Их процессоры работают с очень высокой скоростью, объем памяти у них составляет множество гигабайтов, диски и сети также работают очень. архитектура компьютера таненбаум 6 издание купить В последние годы многие суперкомпьютеры стали очень похожи, они почти не отличаются от кластеров рабочих станций, но у них больше составляющих и они работают быстрее. Необходимо отметить, что в полночь 31 декабря 1999 гада катастрофы не произошло. Семейства компьютеров 45 Суперкомпьютеры используются для решения различных научных и технических задач, которые требуют сложных вычислений, например таких, как моделирование сталкивающихся галактик, разработка новых лекарств, моделирование потока воздуха вокруг крыла аэроплана. В конце 60-хгодов калькуляторы представляли собой большие электромеханические машины размером с современныйлазерный принтер и весили около 20 кг. В сентябре 1969 года японская компания Busicom обратилась к корпорации Intel с просьбой выпустить 12 несерийных микросхем для электронной вычислительной машины. Инженер компании Intel Тед Хофф, назначенный на выполнение этого проекта, решил, что можно поместить 4-битныйуниверсальный процессор на одну микросхему, которая будет выполнять те же функции и при этом окажется проще и дешевле. Так в 1970 году появился первый процессор на одной микросхеме, процессор 4004 на 2300 транзисторах. Заметим, что ни Intel, ни Busicom не имели ни малейшего понятия, какое грандиозное открытие они совершили. Busicom сразу приняла предложение Intel, и Intel начала работу над 8-битнойверсией микросхемы 8008, выпущенной в 1972 году. Компания Intel не ожидала большого спроса на микросхему 8008, поэтому она выпустила небольшое количество этой продукции. Ко всеобщему удивлению, новая микросхема вызвала большой интерес, поэтому Intel начала разработку еще одного процессора, в котором предел в 16 Кбайт памяти как у процессора 8008навязываемый количеством внешних выводов микросхемы, был преодолен. Так появился небольшой универсальный процессор 8080, выпущенный в 1974 году. В 1978 году появился процессор 8086 — 16-битныйпроцессор на одной микросхеме. Процессор 8086 был во многом похож на 8080, но не был полностью совместим с. Затем появился процессор 8088 с такой же архитектурой, как и у 8086. Предисловие Он выполнял те же программы, что и 8086, но вместо 16-битнойшины у него была 8-битная, из-зачего процессор работал медленнее, но стоил дешевле, чем 8086 1. Ни 8088, ни 8086 не могли обращаться к более 1 Мбайт памяти. К началу 80-хгодов это стало серьезной проблемой, поэтому компания Intel разработала модель 80286, совместимую с 8086. Основной набор команд остался в сущности таким же, как у процессоров 8086 и 8088, но память была устроена немного по-другому,хотя и могла работать по-прежнему из-затребования совместимости с предыдущими микросхемами. Он, как и 8088, пользовался большим спросом главным образом потому, что покупатели рассматривали его как более быстрый процессор 8088. Следующим шагом был 32-битныйпроцессор 80386, выпущенный в 1985 году. Как и 80286, он был более или менее совместим со всеми старыми версиями. Совместимость такого рода оказывалась благом для тех, кто пользовался старым программным обеспечением, и некоторым неудобством для тех, кто предпочитал современную архитектуру, не обремененную ошибками и технологиями прошлого. Через четыре года появился процессор 80486. Он работал быстрее, чем 80386, мог выполнять операции с плавающей точкой и имел 8 Кбайт кэш-памяти. Кэшпамять используется для того, чтобы держать наиболее часто используемые слова внутри центрального процессора и избегать длительного доступа к основной оперативной памяти. Иногда кэш-памятьнаходится не внутри центрального процессора, а рядом с. В отличие от 80486, у которого был один внутренний конвейер, Pentium имел два, что позволяло работать ему почти в два раза быстрее конвейеры мы рассмотрим подробно в главе 2. Когда появилось следующее поколение компьютеров, те, кто рассчитывал на название Sexium sex по-латыни— шестьбыли разочарованы. Название Pentium стало так хорошо известно, что его решили оставить, и новую микросхему назвали Pentium Pro. Несмотря настоль незначительное изменение названия, этот процессор очень сильно отличался от предыдущего. У него была совершенно другая внутренняя организация, и он мог выполнять до пяти команд одновременно. Еще одно нововведение у Pentium Pro — двухуровневая кэш-память. Процессор содержал 8 Кбайт памяти для часто используемых команд и еще 8 Кбайт для часто используемых данных. архитектура компьютера таненбаум 6 издание купить В корпусе Pentium Pro рядом с процессором но не на самой микросхеме находилась другая кэш-памятьв 256 Кбайт. Нокомпьютеры, архитектура компьютера таненбаум 6 издание купить на базе микропроцессора 8088, были дешевле, чем если бы их строили на базе микропроцессора 8086. В то время были распространены 8-битныепериферийные устройства, поэтому микропроцессор8088 позволял упростить сопряжениес внешнимиустройствами. Эта система команд предназначалась для ускорения вычислений, необходимых при воспроизведении изображения и звука. Данные команды имелись в наличии и в более поздних версиях Pentium, но их не было в Pentium Pro. В начале 1998 года Intel запустил новую линию продукции под названием Celeron. Компьютеры семейства Intel показаны в табл. Предисловие Все микросхемы Intel совместимы со своими предшественниками вплоть до процессора 8086. Совместимость всегда была одним из главных требований при разработке новых компьютеров, чтобы покупатели могли продолжать работать со старым программным обеспечением и не тратить деньги на новое. Интересно, что хотя закон Мура раньше ассоциировался с числом битов в памяти компьютера, он в равной степени применим и по отношению к процессорам. Если напротив даты выпуска каждой микросхемы поставить число транзисторов на этой микросхеме количество транзисторов показано в табл. Энди Бехтольсхайм, аспирант Стэнфордского университета, был очень расстроен тем, что ему нужно посещать Существуют сотни и тысячи программ, которые не могут быть выполнены на современных быстродействующих микропроцессорах, совместимых с микропроцессором 8086, хотя на более старых медленных микропроцессорах они и выполняются. На Бехтольсхайма скоро обратил внимание Винод Косла, 27-летнийиндиец, который горел желанием годам к тридцати стать миллионером и уйти от дел. Косла предложил Бехтольсхайму организовать компанию по производству рабочих станций Sun. Он нанял Скота Мак-Нили,другого аспиранта Стэнфордского университета, чтобы тот возглавил производство. В 1982 году они вчетвером основали компанию Sun Microsystems. Первый компьютер компании, Sun-1,был оснащен процессором Motorola 68020 и имел большой успех, как и последующие модели Sun-2и Sun-З,которые также были сконструированы с использованием микропроцессоров Motorola. Эти машины были гораздо мощнее, чем другие персональные компьютеры того времени отсюда и название «рабочая станция»и изначально были предназначены для работы в сети. Через некоторое время все рабочие станции компании Sun стали производиться на основе этого процессора. Вместо этого она предоставила патент на их изготовление нескольким предприятиям, надеясь, что конкуренция между ними повлечет за собой повышение качества продукции и снижение цен. Эти предприятия выпустили несколько разных микросхем, основанных на разных технологиях, работающих с разной скоростью и отличающихся друг от друга по стоимости. Мало чем отличаясь друг от друга, все они были совместимы и могли выполнять одни и те же программы, которые не приходилось изменять. Нужно было построить целую индустрию, только в этом случае можно было конкурировать с компанией Intel, лидирующей на рынке персональных компьютеров. Центральный процессор назывался Ш Integer Unit — процессор целочисленной арифметики и был весьма посредственным. У него было только три основных формата команд и в общей сложности всего 55 команд. С появлением процессора с плавающей точкой добавилось еще 14 команд. Отметим, что компания Intel начала с 8- и 16-бит-ных микросхем модели 8088, 8086, 80286а уже потом перешла на 32-битные модель 80386a Sun, в отличие от Intel, сразу начала с 32-битных. Среди нововведений, помимо 64-битнойархитектуры, появились 23 новые команды, в том числе команды для упаковки и распаковки пикселов из 64-битныхслов, масштабирования и вращения изображений, перемещения блоков, а также для компрессии и декомпрессии видео в реальном времени. Эти модели отличались друг от друга по скорости, и у каждой из них появлялись какие-тоновые особенности. Через несколько лет Бьярн Строуструп, тоже из компании Bell Laboratories, добавил к С некоторые особенности из объектно-ори-ентированногопрограммирования,ипоявилсяязыкC++,которыйтакжесталочень популярным. В середине 90-хгодов исследователи в Sun Microsystems думали, как сделать так, чтобы пользователи могли вызывать двоичные программы через Интернет и загружать их как часть web-страниц. Им нравился C++, но он не был надежным в том смысле, что программа, посланная на некоторый компьютер, могла причинить ущерб этому компьютеру. Тогда они решили на основе C++ создать новый язык программирования Java, с которым не было бы подобных проблем. Java — объектно-ориентированныйязык, который применяется при решении различных прикладных задач. Поскольку этот язык прост и популярен, мы будем использовать его для примеров. Однако этот язык был создан в первую очередь для того, чтобы пересылать программы между компьютерами по Интернету и чтобы пользователям не приходилось изменять. Память у этой машины состояла из 32-битныхслов, машина поддерживала 226 команд. Большинство команд были простыми, но выполнение некоторых довольно сложных команд требовало большого количества циклов обращения к памяти. Этот интерпретатор был написан на языке С и, значит, мог использоваться практически на любом компьютере. Большинство этих апплетов поддерживают анимацию и звук. Предприятия, имеющие патент на производство микросхем компании Sun, могли производить собственные микросхемы на основе проекта picojava, в той или иной степени изменяя их, включая и убирая процессор с плавающей точкой, преобразуя размер кэш-памятии т. Ценность микросхемы Java состоит в том, что она способна менять функции в процессе работы. Например, представим себе администратора, у которого есть телефон с процессором Java. Администратору никогда не приходилось читать фак- Предисловие сы на крошечном экране телефона, но в один прекрасный день ему это понадобилось. Тогда он звонит провайдеру и просит предоставить ему апплет для просмотра факсов, и таким образом добавляет новую функцию к своему телефону. Эти микросхемы производятся предприятиями, получившими патент Sun. Третий используется во встроенных системах. Эти три процессора сильно отличаются друг от друга, что дает нам возможность лучше увидеть диапазон компьютерных разработок. Краткое содержание книги Эта книга о многоуровневых компьютерах и о том, как они организованы отметим, что почти все современные компьютеры многоуровневые. Подробно мы рассмотрим четыре уровня — цифровой логический уровень, микроархитектурный уровень, уровень архитектуры набора команд и уровень операционной системы. Основные вопросы, которые будут обсуждаться в этой книге, включают общую структуру уровней и почему уровни построены именно таким образомтипы команд иданных, организацию памяти, адресацию, а также способы построения каждого уровня. Все это называется компьютерной организацией или компьютерной архитектурой. Мы в первую очередь имеем дело с общими понятиями и не касаемся деталей и строгой математики. По этой причине многие примеры будут сильно упрощены, чтобы сделать упор на основные понятия, а не на детали.
Как и 80286, он был более или менее совместим со всеми старыми версиями. Java — объектно-ориентированныйязык, который применяется при решении различных прикладных задач. В книге вся информация изложена доступно. Вместо этого она предоставила патент на их изготовление нескольким предприятиям, надеясь, что конкуренция между ними повлечет за собой повышение качества продукции и снижение цен. Перед вами — очередное, пятое издание самой авторитетной книги по современным сетевым технологиям, написанной п. Предисловие Он выполнял те же программы, что и 8086, но вместо 16-битнойшины у него была 8-битная, из-зачего процессор работал медленнее, но стоил дешевле, чем 8086 1. Уровень ассемблера 557 Знакомство с ассемблером 558 Понятие ассемблера 558 Назначение ассемблера 559 Формат оператора в ассемблере 561 Директивы 564 Макросы 567 Макроопределение, макровызов и макрорасширение 567 Макросы с параметрами 569 Дополнительные возможности 570 Реализация макросов в ассемблере 570 Процесс ассемблирования 571 Ассемблирование за два прохода 571 Первый проход 572 Второй проход 576 Таблица символов 578 Компоновка и загрузка 580 Задачи компоновщика 581 Структура объектного модуля 584 Время компоновки и динамическое перераспределение памяти 585 Динамическая компоновка 588 Краткое содержание главы 592 Вопросы и задания 593 Глава 8.