Cercetarea și Modelarea Sistemelor de Calcul Monoprocesuale

Introducere

Microprocesorul reprezinta cea mai importanta componenta a unui sistem de calcul.El este similar creierului intr-un corp uman ,avand rolul de a prelucra toate informatiile din sistem si de a coordona intreaga activitate a calculatorului.Microprocesorul este un circuit integrat digital care prelucreaza informatia secvential, ultimele tipuri de microprocesoare recurgand la prelucrarea paralela a informatiei.

Calculatoarele monoprocesor realizate în anii ’40 si ’50 nu erau nici prea flexibile nici eficiente. Executia programelor necesita o laborioasa activitate de pregatire a echipamentului, cum ar fi încarcarea benzilor magnetice, plasarea artelelor perforate în cititorul de cartele, configurarea diverselor comutatoare si altele. De aceea, executia fiecarui program era tratata ca o activitate izolata. Atunci când mai multi utilizatori doreau sa foloseasca în comun calculatorul, se faceau de obicei programari scrise, prin care îsi puteau rezerva diverse intervale din timpul comun. În timpul alocat unui utilizator, calculatorul se afla sub controlul total al acestuia. Sesiunea de lucru începea de obicei cu încarcarea programului, urma o scurta perioada în care se executa programul si se termina adesea cu încercarea de mai executa în graba înca ceva („Mai dureaza doar un minut”), în timp ce urmatorul utilizator astepta cu nerabdare sa-i vina rândul. Într-un asemenea mediu, sistemele de operare au început ca sisteme utilizate pentru simplificarea încarcarii programelor si reducerea perioadei de tranzitie dintre lucrari.

Capitolul I

Organizarea generală a unui

sistem uni-procesor

Ca organizare generală, independent de tehnologia de realizare, resursele fizice (hardware) ale unui calculator numeric uni-procesor includ:

a. Procesorul. Procesorul central (de uz general) al unui calculator este numit Unitate Centrala de Prelucrare (UCP) şi este format din cale de date şi unitate de control. Calea de date cuprinde unitatea aritmetică şi logică (ALU1), setul de registre interne, eventuale blocuri de memorie temporară şi magistralele interne procesorului, necesare transferului informaţiei. Componentele căii de date execută, în fiecare moment, operaţii elementare conform comenzilor primite de la Unitatea de Control (UC). Unitatea de control a procesorului este automatul care, în funcţie de informaţiile primite din exterior, comandă celelalte unităţi funcţionale ale procesorului, cu scopul execuţiei instrucţiunilor;

b. Memoria principală (numită şi memorie internă sau operativă). Este adresabilă, prin adresă lansată de UCP, la nivel de cuvânt (octet sau multiplu de octet) şi este selectată şi prin semnale de comandă de către procesor. În memoria principală, dacă se consideră arhitectura cu memorie unică de date şi instrucţiuni, se stochează instrucţiunile programelor rulate de procesor şi se pot scrie / citi date aferente programelor. Este o memorie de tip semiconductor, putând fi memorie doar cu citire (ROM - Read Only Memory), sau memorie cu citire scriere (RAM - Random Access Memory). Din punctul de vedere al modului de funcţionare şi construcţie al celulelor de memorie se pot folosi două tipuri de memorie RAM semiconductoare: RAM static şi RAM dinamic.

c. Sistemul de intrare / ieşire. Sistemul de intrare - ieşire este, "poarta" prin care se face legătura calculatorului cu lumea externă, pentru a citi şi furniza date. Echipamentele cuplate la acest sistem sunt numite echipamente periferice, iar conversaţia între calculator şi aceste echipamente se face prin logică adresabilă. Fiecare circuit de comunicare cu exteriorul adresabil printr-o adresă unică, este numit "port". Toată această structură hardware a procesorului (fixă - încastrată în siliciu) poate realiza funcţiuni pentru utilizatorul uman, prin aplicaţii dedicate, doar dacă pe suportul hardware se execută un set coerent de instrucţiuni care indică funcţiile elementare ce trebuie executate de suportul hardware. Funcţiile pot fi foarte diverse şi de aceea se poate spune că instrucţiunile ce alcătuiesc un program realizează o reconfigurare logică periodică a căii de date a procesorului, pentru a se realiza

funcţiunile cerute.