Meir buss, I/O, prosessor detaljar. Arbitrering: Kven kontrollerar bussen Buss eksempel PIO Prosessorar

Like dokumenter
TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Digital logic level: Oppsummering

Bussar. Tilgong til buss (Three state buffer) Synkron / Asynkron Serielle bussar Parallelle bussar Arbitrering: Kven kontrollerar bussen

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Hovedkort, brikkesett og busser

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Datamaskinens oppbygning og virkemåte

I dag. Minne typar Minne mot bussar (fysisk grensesnitt generelt) Meir buss

Del 2. Bak skallet. Avsette minne til et spesifikt OS Teste harddisk under oppstart Sette opp system logger

Vi anbefaler at du setter deg litt inn i maskinen på forhånd. Det er en DELL Optiplex 620.

2. Hvor mye Internminne har den? Svar: 2GB

Martin Olsen, Lars- Petter Ahlsen og Jon- Håkon Rabben

Laboppgave. Sondre Gulichsen, Li Lisan Linder. 1. Hva slags CPU har maskinen? Beskriv de tekniske egenskapene ved CPU en.

DEL 1 Setup BIOS Stian A. Johansen Terje Bratlie Espen Torås

Dagens temaer. Mer om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation and Architecture ) RAM ROM. Hukommelsesbusser

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Internminnet. Håkon Tolsby Håkon Tolsby

Dagens temaer. Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Cache (repetisjon)

Fortsetelse Microarchitecture level

Input/Output. når tema pensum. 13/4 busser, sammenkobling av maskiner /4 PIO, DMA, avbrudd/polling

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Datamaskinens oppbygning

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

Hvorfor lære om maskinvare*?

Clock speed 3.20GHz Bus Speed 800MHz L2 Cache 4MB 2 Cores Ikke Hyperthreading 64 BIT

TDT4160 AUGUST, 2008, 09:00 13:00

Fakultet for informasjonsteknologi, Oppgave 1 Flervalgsspørsmål ( multiple choice ) 15 %

Bits&Bytes Om datamaskinens oppbygging og virkemåte. TOS - IKT Tirsdag 4. desember 2012 Seksjon for digital kompetanse

Del 1 Setup - BIOS Oppgaver: 1. Hva slags CPU har maskinen? Beskriv de tekniske egenskapene ved CPU en.

Setup programmet brukes til å endre konfigurasjonen av BIOS og til å vise resultatene fra

TDT DESEMBER, 2009, 09:00 13:00

Lab oppgave gruppe 2 IT-ledelse (Jonas F, Robin PN, Aksel S, Magnus M, Erik I)

Del1: Setup: BIOS. 2. Hvor mye Internminne har den? 3GB DDR2

Acer Computer GmbH. Pricelist No Th. May Veiledende utsalgspris. Territory: Norway. Desktop

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive Datamaskinsystemer

INF1400 Kap 0 Digitalteknikk

AVSLUTTENDE EKSAMEN I. TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs. Torsdag 29. November 2007 Kl

TDT DESEMBER, 2008, 09:00 13:00

Internminnet. Håkon Tolsby Håkon Tolsby

LAB OPPGAVE. Del 1 Setup Bios

Innhold. Innledning til Input/Output. Ulike typer Input/Output. Input/Output internt i datamaskinen. Input/Output mellom datamaskiner

Fortsetelse Microarchitecture level

Dagems temaer. kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. av CPU: von Neuman-modellen. Transfer Language (RTL) om hurtigminne (RAM)

Singletasking OS. Device minne Skjerm minne. Brukerprogram. Brukerdata/heap. Stack. Basis for flerprosess-systemer.

Dagems temaer INF ! Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. ! Kort om hurtigminne (RAM)

Oppgave 1 Flervalgsspørsmål ( multiple choice ) 15 %

TDT4160 OG IT2201 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

Forelesning Instruksjonstyper Kap 5.5

Dagens temaer. Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. Kort om hurtigminne (RAM) Organisering av CPU: von Neuman-modellen

IT1101 Informatikk basisfag, dobbeltime 18/9. Kommunikasjon med perifere enheter. Kontrollere. Kontrollere (2) I/O-instruksjoner

P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2. OS gjør Contex Switch fra P1 til P2

Memory Access) Figure: DMA kommuniserer med disk-controlleren og sørger for at det OS ønsker blir kopiert mellom harddisken og internminnet.

Phu Pham Laboppgave 29. September 2015

Oppgave lab. 2. Hvor mye Internminne har den? - Maskinen har 2GB internminne.

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Marius Rogndalen Karlsen, Informatikk Lab oppgave

AVSLUTTENDE EKSAMEN I. TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Løsningsforslag. Torsdag 29. November 2007 Kl

bruksområder og oppbygging om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation Dagens temaer and Architecture ) ROM RAM

INF2270 I/O. Omid Mirmotahari Omid Mirmotahari 1

INF2270. Input / Output (I/O)

Into da BIOS<3. Bak Skallet

Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Dagens temaer. CPU Cache RAM. om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation

Laboppgave. Del Optiplex GX620. av Jørgen Pedersen

Teoretisk minnemodell Flyktig minne - SRAM -DRAM Ikke-flyktig minne -ROM -EPROM - EEPROM Flash

INF2270. Datamaskin Arkitektur

LabOppgave. 1. Hva slags CPU har maskinen? Beskriv de tekniske egenskapene ved CPU en.

Læringsmål og pensum. Hvordan lages en brikke (chip)? ICen basis for en revolusjon. Silisium

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

hvor mye hurtigminne (RAM) CPU en kan nyttiggjøre seg av. mens bit ene betraktet under ett kalles vanligvis et ord.

Generell informasjon

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS. D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemiddel tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

INF2270. Input / Output (I/O)

Kapittel 4: Microarchitecture level

Kapittel 3: Digital logic level

Til Oppgaven tester jeg med en Multicom Kunshan:

Stasjonær PC - November 08

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

Odd Heine Johansen Labboppgave-datamaskinen. Del 1 Setup - BIOS. 1. Hva slags CPU har maskinen? Beskriv de tekniske egenskapene ved CPU en

6105 Windows Server og datanett

6105 Windows Server og datanett

! Sentrale begreper er adresserbarhet og adresserom. ! Adresserbarhet: Antall bit som prosessoren kan tak samtidig i én operasjon

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive Datamaskinsystemer

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

! Ytelsen til I/O- systemer avhenger av flere faktorer: ! De to viktigste parametrene for ytelse til I/O er:

VIDEREGÅENDE KURS EA6

Øving 1: Busser, adressemodi, multiplekser og styreord

Forelesning Hurtigbuffer Kap 4.5

EKSAMEN I TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS

Her velger dere først System and Maintenance og deretter System.

IN1020. Datamaskinarkitektur

Forelesning ISA-nivået Kap 5.1

Tonje Thøgersen, Daniel Svensen Sundell, Henrik Smedstuen

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

TDT DESEMBER, 2012, 09:00 13:00. Norwegian University of Science and Technology Engineering The Department of Computer and Information Science

Dato: 17/ mars 2005 Gruppe: USC ( Gr.1) Bratlie, Jostein. Johannessen, Patrick S. Tran, Thanh Sang. Datamaskiner og Fysikk Side 1 av 12 USC (Gr.

Transkript:

1 Meir buss, I/O, prosessor detaljar Arbitrering: Kven kontrollerar bussen Buss eksempel PIO Prosessorar

2 Arbitrering: To typar Sentralisert arbitrering Eigen sentral arbitreringseining Bestemt sentralt kven som får bussen ved samtidig request Desentralisert arbitrering Einingane forhandlar om bussen Ofte fleire busslinjer Ingen sentral arbitreringslogikk

3 Sentralisert arbitrering: Detaljar Fleire nivå To prioritetsnivå level 1 og level 2 Level 1 høgare enn level 2 Prioritet innan eit nivå frå venstre mot høgre Høg Låg Høg Låg

4 Desentralisert arbitrering Ingen sentral arbiter Tilgang bestemt av Busy og Arbitration line Ikkje naudsynt med sentral logikk for arbitrering Signal Bus request: wiered_or Busy: Styrt av den som er buss master Arbitration line: Daisy chained

5 Desentralisert arbitrering Eksempel A Buss ledig, ingen brukar bussen (tri-state), Busy ikkje aktiv, arbitration linje signal forplantar signalet +5V (høg, logisk 1 ) til alle 2 legg ut Bus request (einaste som vil ha buss) 2 har arbitration linje in høg 2 tar kontroll over busen (buss master) gir Busy signal slik at ingen kan ta bussen 2 er no buss master og kan bruke bussen.

6 Buss Buss syncron/asyncron seriel/paralell Arbitrering Arbtitration Logic Tape Optical Bus

7

8 Kontrollsignal Signal linjer på buss Adresse data klokke Write Read AdrData latch Busy Bus request Bus Grant Bus Select WAIT MREQ MSYN SSYN Adress og data signal Kontrollsignal

9 PIO (Parallel Input/Output) eks: Intel 8255

10 PIO (Parallel Input/Output)

11 PIO (Parallel Input/Output) Adresse dekoding Adresse dekoding

12 Buss Buss syncron/asyncron seriel/paralell Arbitrering Arbtitration Logic Tape Optical Bus

13 Buss eksempel IBM PC buss IBM PC/AT buss ISA PCI PCI Express USB

14 IBM PC PC/AT IBM PC buss (for 8088-1979) 20 adresselinjer, 8 datalinjer Stor utbreding, lisensiert ut til mange produsentar IBM PC/AT Ved introduksjon av 80286 ønskjer ein 16 bits buss Vil ha ein bakover kompatibel buss Ekstra kontaktpunkt Gamle kort bruker gammalt kontaktpunkt, nye kort bruker gammalt + nytt

15 IBM PC PC/AT

16 ISA buss Etter kvert ble PC/AT for tregt Enda et kontaktpunkt en dårlig ide IBM Microchannel Beskyttet av patenter Ikkje stor utbreiing Industry Standard Architecture Buss (ISA) PC/AT på høgare klokkefrekvens Dermed bakover kompatibel 16,7 MB/s

17 PCI (Peripheral Component Interface) Laga av Intel, men alle kan bruke han Prosessoruavhengig Brukast i PCer, Macintosh, SPARC... 33 MHz eller 66 MHz 32 eller 64 data- og adresselinjer (multipleksa) Frå 133 MB/s til 528 MB/s Støtter opptil 16 tilkoblingspunkter, 4-5 vanlig Synkron buss, sentralisert arbitrering Autokonfigurasjon ( plug-and-play )

18 PCI (Peripheral Component Interface) Arbitering Sentralisert arbitrering (bridge chip) Separat linje til kvar eining Arbitrering og bussoverføring kan skje samstundes (skjult) Algoritme for arbitrering ikkje ein del av standarden

19 Utvikling av bussbruk ISA Opphavlig tatt med for bakoverkompatibilitet Etter kvert ingen som bruker ISA PCI Accelerated Graphics Port Bus (AGP) Stadig høgare oppløysning Krev etter kvert meir bandbredde enn PCI klarer Ny buss for grafikk: 264 MB/s 3,1 GB/s

20

21

22 PCI Express Problem med PCI Ikkje lenger rask nok (eks: AGP) Vanskelig å gjøre raskare (parallell) Tar stor plass (eks: laptop) Arvtagar: PCI Express Seriell Punkt-til-punkt, ikkje buss Finnes på nyare hovedkort

23 PCI Express punkt-til-punkt

24 PCI Express 2.5 10 Gb/s per serielle forbindelse ( lane ) Kan ha fleire av disse i parallell Ikkje det same som parallell overføring! Kan dermed bruke same teknologi for trege og raske enheter

25 Universal Serial Bus (USB) RS232 og andre serieoverføringar for lite fleksible og for treige PCI Express for dyr og stor for enkle eksterne enheter Trenger derfor ein enklare løysning: USB Brukast til: Mus tastatur modem scanner printer og masse meir Inkludert i (nesten) alle PC-er Tre hastigheter: 1,5 ; 12 ; 480 Mbps

26 USB Designmål

27 USB Kabel Enkel kabel kunn fire ledarar 2 for Spenning (Vbus og GND) 2 for data Differensial signalering

28 USB Topologi

29 USB Dataoverføring

30 Kontrollsignal Signal linjer på buss Adresse data klokke Write Read AdrData latch Busy Bus request Bus Grant Bus Select WAIT MREQ MSYN SSYN Adress og data signal Kontrollsignal

31 Eksempel synkron bussoverføring

32 Eksempel Asynkron bussoverføring

33 Grensesnitt

34 P4

35 8051

36 3.5: Litt meir om P4, UltraSparc og 8051 3.6: Eksempel på mykje brukte bussar 3.7: Grensesnitt (I/O chips)

37 Intel P4 arkitektur Introdusert 2000 siste versjon 2006 Frå 42 til ca 169 millionar transistorar Auka cache Diverse forbetringar (Hyper-Threding, 64 bit utvidelse osv) Starta på 180nm (2000) skalert ned til 90nm (2004) (65nm dual core) 1.8 GHz (2000) til 3.8 GHz Effektforbruk ca 50 W til130 W ( > 200 W målt ) P4 arkitektur erstatta av Intel Core 2 Fleire kjernar på brikke Ikkje så avhengig av skalering av klokke Mindre effektforbruk (65 W dual core 2.4GHZ)

38 Intel P4 arkitektur

39 Intel P4 arkitektur Introdusert 2000 siste versjon 2006 Frå 42 til ca 169 millionar transistorar Auka cache Diverse forbetringar (Hyper-Threding, 64 bit utvidelse osv) Starta på 180nm (2000) skalert ned til 90nm (2004) (65nm dual core) 1.8 GHz (2000) til 3.8 GHz Effektforbruk ca 50 W til130 W ( > 200 W målt ) P4 arkitektur erstatta av Intel Core 2 Fleire kjernar på brikke Ikkje så avhengig av skalering av klokke Mindre effektforbruk (65 W dual core 2.4GHZ)

40 Intel P4 arkitektur Hurtigbuffer (cache) Fleire nivå Dei fleste P4 versjonar to nivå Siste toppversjonar tre nivå Nivå 1 separat data og program 8 16 KB data 12 000 instruksjonar Nivå 2 felles data og program 256KB 2MB Nivå 3 2MB

41 Intel P4 arkitektur Hurtigbuffer Kvifor designval Nivå Større buffer lågare hastigheit Større buffer høgare treffrate Derfor: Nivå 1 lite og raskt Nivå 2 større og ikkje fult så rask Felles eller separat data/instruksjonar Felles høgare treffrate enklare å lage Separat Kan ha forskjellig optimalisering data og instruksjon Separat kan ha samtidig akess Derfor Nivå 1 separat nivå 2 felles

42 P4 Logisk utsjåande BR0: Bus request BPRI: Høgprioritet bus request LOCK: Eigarskap av buss A: Adresse linjer 33 ((36) 3 alltid 0) ADS: Adresse gyldig REQ: Bus cycle (read, write word, block osv) Parity: Paritet for A og REQ RS: Respons Status kode TRDY: Slave klar Parity: Paritet for gruppa BNR: Wait state D: Datalinjer DRDY: Data gyldig DBSY: Buss ibruk Parity: Paritet for data

43 P4 fysisk utsjåande Mange pakkar 423 pinnar, 478 pinnar, 775 pinnar osv 85 VCC (for 478) 180 GND (for 478) Strenge krav til utlegg Stømforsyning Klokkelinjer Avkobling Signallinjer Strenge krav til kjøling Effektforbruk opp mot 200W

44 P4 fysisk utsjåande Mange pakkar 423 pinnar, 478 pinnar, 775 pinnar osv 85 VCC (for 478) 180 GND (for 478) Strenge krav til utlegg Stømforsyning Klokkelinjer Avkobling Signallinjer Strenge krav til kjøling Effektforbruk opp mot 200W

45 P4 fysisk utsjåande Mange pakkar 423 pinnar, 478 pinnar, 775 pinnar osv 85 pinnar VCC (for 478) 180 GND pinnar (for 478) Strenge krav til utlegg Stømforsyning Klokkelinjer Avkopling Nivå 3 Signallinjer 2MB Strenge krav til kjøling Effektforbruk opp mot 200W

46 Sun UltraSparc III Arkitektur Introdusert 2000 i produksjon 2006 ca 29 millionar transistorar Ikkje så mykje endringar som P4 Starta på 180 nm skalert ned til 65nm 600 MHz (2000) til 1.2 GHz Effektforbruk ca 50 W 64 bit arkitektur frå starten Laga for multiprosessering

47 Sun UltraSparc III Arkitektur Hurtigbuffer (cache) Fleire nivå To nivå Nivå 1 separat data og program på brikke 64 KB data 32KB instruksjonar Nivå 2 felles data og program eksternt Opptil 8 MB

48 UltraSparc III Logisk utsjåande UPA: Ultra Port Architecture -Grensesnitt mot hovedlager -Ein UPA for kvar prosessor -Fleire forespørslar i parallell

49 Intel 8051 Arkitektur Introdusert 1980 i produksjon 2006 Mange utgåver Mange forskjellige pakketypar For integrasjon på andre brikkar ROM, EPROM, EEPROM Lite strømforbruk 128 256 bytes RAM 2-54 KB ROM Opptil 64 KB eksternminne

50 8051 Logisk utsjåande 16 KB adresse 8 bit data Data/adresse multipleksa 4 generelle portar Eksempel på bruk: 32 I/O pinnar 16 I/O og 16 data/adresse RS232 seriegrensesnitt

51 8051 Logisk utsjåande A: 16 bit adresse (P0 og P2) D: 8 bit data (P0) ~RD: Eksternt read signal ~WR: Eksternt write signal ALE: Adress Latch Enabled -Multipleksar adresse/data ~PSEN: Program Store ENabled -Les frå programminne ~EA: Bruk av eksternt minne -Høg: bruk eksternt og interntminne -Låg: bruk kunn ekterntminne TXD og RXD: Asynkron seriekommunikasjon -Hastigheit gitt av klokkefrekvens