Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Регистры
• 2. Транспортный уровень OSI в Интернете
• Список используемой литературы

Регистры

Процессор соединен с банками памяти шиной, по которой за один раз передается только одно целое число. Иногда разрядность этой шины тоже называют разрядностью процессора. Тогда 16-разрядный i8088 оказывается 8-разрядным, 32-разрядные MC68000 и 180386SX - 16-разрядными, а младшие модели современных 64-разрядных RISC-процессоров -- 32-разрядными. Для разработчиков аппаратуры такая классификация имеет смысл, а разработчиков программного обеспечения она может ввести в заблуждение.

Арифметико-логическое устройство процессора обычно не может оперировать данными, непосредственно размешенными в оперативной памяти: для выполнения арифметической операции нужен доступ одновременно к трем ячейкам памяти, хранящим операнды и результат.

Для решения этой проблемы любой процессор имеет один или несколько регистров -- специализированных запоминающих устройств, обычно вмещающих целое число или адрес. Все процессоры имеют как минимум шесть регистров -- регистр для адреса текущей команды (счетчик команд), регистр флагов, где хранятся коды арифметических условий и, кроме того, много другой служебной информации (часто этот регистр называют словом состояния процессора), три буферных регистра АЛУ и буферный регистр, в котором хранится текущая команда

Из этих регистров программисту доступны только счетчик команд и слово состояния процессора, да и то не всегда. (Под доступностью программисту в данном случае мы подразумеваем возможность указывать регистры в качестве явных и неявных операндов команд). Регистры, доступные программисту для хранения данных, называются регистрами общего назначения. Кроме них, процессор обычно имеет множество других регистров. Некоторые из них интересны только проектировщикам аппаратуры, с другими -- например, регистрами диспетчера памяти -- мы еще встретимся в следующих главах.

Для доступа к регистрам процессору не нужно занимать внешнюю шину Данных, да и цикл доступа к регистру обычно очень короток и совпадает с циклом работы АЛУ. Следовательно, чем больше у процессора регистров, тем быстрее он может работать с оперативными данными. В те времена, когда компьютеры были большими, стремление к увеличению количества регистров упиралось в стоимостные и электротехнические ограничения. Переход на современные кристаллы высокой интеграции изменил положение, но не принципиально: триггеры, которые используются для реализации регистров, по перечисленным параметрам всегда хуже, чем исполненное по той же технологии динамическое ОЗУ. Поэтому компьютеры первых поколений обычно имели лишь несколько регистров, а мини- и микрокомпьютеры 70-х и начала 80-х прошлого века -- не более нескольких десятков.

У современных процессоров количество регистров измеряется сотнями, а иногда и тысячами. Например, вместо буфера на одну только текущую команду, все без исключения современные процессоры имеют так называемую очередь предварительной выборки команд. У микроконтроллеров PIC и Atmel то, что в спецификациях указано как ОЗУ (у младших моделей 128 или 256 байт, а у старших -- много килобайт), фактически представляет собой регистры.

Регистровое окно SPARC. RISC-процессор SPARC имеет регистровый файл, объем которого у старых версий процессора составлял 136 32-разрядных слов, а у современных 520 и более. Этот файл состоит из групп по 8 регистров.

Программе одновременно доступно 32 регистра, нумеруемые от 0 до 31, называемые регистровым окном. Из них регистр 0 (обозначаемый как % g0) -- выделенный, чтение из него всегда возвращает 0. Следующие 7 регистров (обозначаемые как %g1-%g7) используются для глобальных переменных. Эти регистры не входят в регистровое окно. Регистры с r8 по r15 (%о0-%о7) используются для передачи параметров вызываемой процедуре (r15 используется для хранения адреса возврата подпрограммы), регистры с г24 по г31 (%i0-%i7)-- для доступа к параметрам, и, наконец, регистры с г16 по г23 (%I0-%I7) -- для хранения локальных переменных. При вызове подпрограммы, команда save сдвигает регистровое окно, так что регистры %оО-%о7 вызывающей процедуры становятся регистрами %о0-%о7 процедуры вызванной. Регистры rО-r7 сдвигом регистрового окна не затрагиваются.

Таким образом, регистровый файл выполняет функции стека вызовов -- в нем сохраняются адреса возврата, передаются параметры и хранятся локальные переменные. Впрочем, такой подход при всей его привлекательности имеет большой недостаток -- глубина стека вызовов оказывается ограничена глубиной регистрового файла. Способ устранения этого ограничения описан в разд. Косвенный регистровый режим со смещением.

Важно еще раз отметить, "что обычно далеко не все имеющиеся регистры непосредственно доступны программе. Так, в системе команд х86 предусмотрено всего восемь регистров общего назначения, но современные суперскалярные реализации этой архитектуры (Pentium II, Athlon и т. д.) имеют более сотни физических регистров и несколько арифметико-логических устройств. При наличии большого количества регистров существует два подхода к их выбору. Первый состоит в том, что каждый код операции работает только со своим регистром. Команда move %eax, %ebx -- это одна команда, a move%еах, %esp -- совсем другая. При этом бывает и так, что некоторые команды для некоторых регистров не определены.

Второй подход, более симпатичный автору, называется ортогональной системой команд, и состоит в том, что все команды (или хотя бы большинство) могут работать с любыми регистрами. Номер регистра при этом кодируется специальным битовым полем в коде команды (или несколькими битовыми полями, если команда оперирует несколькими регистрами)

Рис. 1. Формат команды микропроцессора SPARC

При всех недостатках первого подхода, ортогональная система команд создает специфическую проблему: увеличение количества регистров оказывается невозможным. Ведь это требует расширения битового поля номера регистра, а изменение размера битовых полей команд - это нарушение бинарной совместимости. Вытесняющая многозадачность мы поймем, почему даже в неортогональных системах команд расширение номенклатуры регистров практически невозможно.

процессор регистр ортогональный транспортный

2. Транспортный уровень OSI в Интернете

Модель OSI. Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию (рис. 2) разработанную Международной организацией по стандартам (International Standardization Organization - ISO). Эта модель содержит в себе по сути 2 различных модели:

· горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах

· вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной - соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.

Рисунок 2. Модель OSI

Уровень 1, физический

Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы, соответствующие 0 и 1 бинарного потока. Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включаютя:

· Тип кабелей и разъемов

· Разводку контактов в разъемах

· Схему кодирования сигналов для значений 0 и 1

К числу наиболее распространенных спецификаций физического уровня относятся:

· EIA-RS-232-C, CCITT V.24/V.28 - механические/электрические характеристики несбалансированного последовательного интерфейса.

· EIA-RS-422/449, CCITT V.10 - механические, электрические и оптические характеристики сбалансированного последовательного интерфейса.

· IEEE 802.3 -- Ethernet

· IEEE 802.5 -- Token ring

Уровень 2, канальный

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.x делят канальный уровень на два подуровня: управление логическим каналом (LLC) и управление доступом к среде (MAC). LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня, а подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде.

Наиболее часто используемые на уровне 2 протоколы включают:

· HDLC для последовательных соединений

· IEEE 802.2 LLC (тип I и тип II) обеспечивают MAC для сред 802.x

· Ethernet

· Token ring

· Frame relay

Уровень 3, сетевой

Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы. На этом уровне происходит маршрутизация пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.

Наиболее часто на сетевом уровне используются протоколы:

· IP - протокол Internet

· IPX - протокол межсетевого обмена

· X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2)

· CLNP - сетевой протокол без организации соединений

Уровень 4, транспортный

Транспортный уровень делит потоки информации на достаточно малые фрагменты (пакеты) для передачи их на сетевой уровень.

Наиболее распространенные протоколы транспортного уровня включают:

· TCP - протокол управления передачей

· SPX - упорядоченный обмен пакетами

· TP4 - протокол передачи класса 4

Уровень 5, сеансовый

Сеансовый уровень отвечает за организацию сеансов обмена данными между оконечными машинами. Протоколы сеансового уровня обычно являются составной частью функций трех верхних уровней модели.

Уровень 6, уровень представления

Уровень представления отвечает за возможность диалога между приложениями на разных машинах. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня. Протоколы уровня представления обычно являются составной частью функций трех верхних уровней модели.

Уровень 7, прикладной

Прикладной уровень отвечает за доступ приложений в сеть. Задачами этого уровня является перенос файлов, обмен почтовыми сообщениями и управление сетью.

К числу наиболее распространенных протоколов верхних уровней относятся:

· FTP - протокол переноса файлов

· TFTP - упрощенный протокол переноса файлов

· X.400 - электронная почта

· Telnet

· SMTP - простой протокол почтового обмена

· CMIP - общий протокол управления информацией

· SNMP - простой протокол управления сетью

· NFS - сетевая файловая система

· FTAM - метод доступа для переноса файлов

Протоколы IEEE 802

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) является профессиональной организацией (США), определяющей стандарты, связанные с сетями и другими аспектами электронных коммуникаций. Группа IEEE 802.X содержит описание сетевых спецификаций и содержит стандарты, рекомендации и информационные документы для сетей и телекоммуникаций.

Рекомендации IEEE связаны главным образом с 2 нижними уровнями модели OSI - физическим и канальным. Эти рекомендации делят канальный уровень на 2 подуровня нижний - MAC (управление доступом к среде) и верхний - LLC (управление логическим каналом).

Часть стандартов IEEE (802.1 - 802.11) была адаптирована ISO (8801-1 - 8802-11, соответственно), получив статус международных стандартов. В литературе, однако, гораздо чаще упоминаются исходные стандарты, а не международные (IEEE 802.3, а не ISO/IEC 8802-3).

Ниже приведено краткое описание стандартов IEEE 802.X:

· 802.1 - задает стандарты управления сетью на MAC-уровне, включая алгоритм Spanning Tree. Этот алгоритм используется для обеспечения единственности пути (отсутствия петель) в многосвязных сетях на основе мостов и коммутаторов с возможностью его замены альтернативным путем в случае выхода из строя. Документы также содержат спецификации сетевого управления и межсетевого взаимодействия.

· 802.2 - определяет функционирование подуровня LLC на канальном уровне модели OSI. LLC обеспечивает интерфейс между методами доступа к среде и сетевым уровнем. Прозрачные для вышележащих уровней функции LLC включают кадрирование, адресацию, контроль ошибок. Этот подуровень используется в спецификации 802.3 Ethernet, но не включен в спецификацию Ethernet II.

· 802.3 - описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей с немодулированной передачей (baseband networks), использующих шинную топологию и метод доступа CSMA/CD. Этот стандарт был разработан совместно с компаниями Digital, Intel, Xerox и весьма близок к стандарту Ethernet. Однако стандарты Ethernet II и IEEE 802.3 не полностью идентичны и для обеспечения совместимости разнотипных узлов требуется применять специальные меры. 802.3 также включает технологии Fast Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseFl).

· 802.5 - описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей с кольцевой топологией и передачей маркеров. Этому стандарту соответствуют сети IBM Token Ring 4/16 Мбит/с.

· 802.8 - отчет TAG по оптическим сетям. Документ содержит обсуждение использования оптических кабелей в сетях 802.3-802.6, а также рекомендации по установке оптических кабельных систем.

· 802.9 - отчет рабочей группы по интеграции голоса и данных (IVD). Документ задает архитектуру и интерфейсы устройств для одновременной передачи данных и голоса по одной линии. Стандарт 802.9, принятый в 1993 году, совместим с ISDN и использует подуровень LLC, определенный в 802.2, а также поддерживает кабельные системы UTP (неэкранированные кабели из скрученных пар).

· 802.10 - в этом отчете рабочей группы по безопасности ЛВС рассмотрены вопросы обмена данными, шифрования, управления сетями и безопасности в сетевых архитектурах, совместимых с моделью OSI.

· 802.11 - имя рабочей группы, занимающейся спецификацией 100BaseVG Ethernet 100BaseVG. Комитет 802.3, в свою очередь, также предложил спецификации для Ethernet 100 Мбит/с

Отметим, что работа комитета 802.2 послужила базой для нескольких стандартов (802.3-802.6, 802.12). Отдельные комитеты (802.7-802.11) выполняют в основном информационные функции для комитетов, связанных с сетевыми архитектурами.

Отметим также, что разные комитеты 802.X задают разный порядок битов при передаче. Например, 802.3 (CSMA/CD) задает порядок LSB, при котором передается сначала наименее значимый бит (младший разряд), 802.5 (token ring) использует обратный порядок - MSB, как и ANSI X3T9.5 - комитет, отвечающий за архитектурные спецификации FDDI. Эти два варианта порядка передачи известны как "little-endian" (канонический) и "big-endian" (некононический), соответственно. Эта разница в порядке передачи имеет существенное значение для мостов и маршрутизаторов, связывающих различные сети.

Основная статья: Транспортный уровень

4-й уровень модели предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Пример: TCP, UDP.

Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.

Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных -- это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.

Описать работу протоколов с установкой соединения можно на примере работы обычного телефона. Протоколы этого класса начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и затем по окончании передачи разрывают связь.

Протоколы без установки соединения, которые посылают данные, содержащие полную адресную информацию в каждом пакете, работают аналогично почтовой системе. Каждое письмо или пакет содержит адрес отправителя и получателя. Далее каждый промежуточный почтамт или сетевое устройство считывает адресную информацию и принимает решение о маршрутизации данных. Письмо или пакет данных передается от одного промежуточного устройства к другому до тех пор, пока не будет доставлено получателю.

Пример: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fiber Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (Netware Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol). Сетевой уровень (англ. Network layer)

3. Практическая часть

1. 101101,110₍₂₎=1*2^5+0*2^4+1*2^3+1*2^2+0*2^1+1*2^0+1*2^-

1+1*2^-2+0*2^-3 =45,75₍₁₀₎

2. 7F,D₁₆=127.813₁₀

3. 31.13₁₀ =11111.001₂

4. AB47,E8₁₆=1010101101000111.111₂

Воспользовались таблицей:

Таблица 1

Двоично-шестнадцатеричная таблица

5. 62.32₁₀ = 3E.51F₁₆

6. 100111111011,10011₂ =4FB.980₁₆

Список использованной литературы

1. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. Практика применения: Пер. с фр. -М: ДМК Пресс, 2008. - 272 с.

2. Борзенко А.Е. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: ТОО фирма «Компьютер Пресс», 2006. - 344 с.

3. В.И. Басов и др. Цифровые интегральные сети связи. - Харьков.: Регион-информ, 2008. - 168 с.

4. Н.Н. Слепов. Синхронные цифровые сети SDH. - 145 с.

5. Фельдман Ф.Б., Частоедов Л.А. Электропитание устройств святи железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 1989. 222 с.

6. Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.

7. Э. Тиммен, К. Хадсон, Д.М. Стюарт TCP/IP. - СПб Питер, 2006. - 416 с.

Размещено на Allbest.ru