SzA2 - Az Adattér, Adatmanipulációs Fa

Question 1

Az adattér fogalma

Answer 1

Olyan tér, ami biztosítja az adattárolást olyan formában, hogy az adattérben található adatok közvetlenül manipulálhatók legyenek a CPU által.

Question 2

Az adattér két része és jellemzőik

Answer 2

Question 3

Adatmanipulációs fa fogalma

Answer 3

Megmutatja a potenciális adatmanipulációs lehetőségeket. Bizonyos részfái megmutatják például egy adott implementáció adatmanipulációs lehetőségeit.

Question 4

A memória tér két része (Címtér)

Answer 4

• fizikai memória • virtuális memória

Question 5

A virtuális és fizikai memória kulcsjellemzői

Answer 5

a) két külön memória memóriatér létezik a. fizikai (CPU által látható, kisebb, így gyorsabb) b. virtuális (programozó által látható nagyobb) b) létezik olyan transzparens (a felhasználó szempontjából) mechanizmus, amely az éppen futó program számára nem szükséges adatokat automatikusan a fizikai címtérből átteszi a virtuális memóriába. Kétirányú adatforgalom: FM (itt fut a program, sokkal kisebb, gyorsabb) VM (ezt látja a programozó, nagyobb, lassabb) c) létezik olyan a felhasználó számára transzparens mechanizmus, amely a felhasználó által használt virtuális címet futási (execution) fázisban automatikusan lefordítja valós címekké. Egyirányú adatforgalom VM => FM (ma már erre a célra címfordító hardverek vannak a CPU- ban)

Question 6

FMVM definíció

Answer 6

Létezik olyan transzparens (a felhasználó szempontjából) mechanizmus, amely az éppen futó program számára nem szükséges adatokat automatikusan a fizikai címtérből átteszi a virtuális memóriába. Kétirányú adatforgalom: FM (fizikai/valós memória) (itt fut a program, sokkal kisebb, gyorsabb) VM (ezt látja a programozó, nagyobb, lassabb)

Question 7

VM=>FM definíció

Answer 7

létezik olyan a felhasználó számára transzparens mechanizmus, amely a felhasználó által használt virtuális címet futási (execution) fázisban automatikusan lefordítja valós címekké. Egyirányú adatforgalom VM => FM (ma már erre a célra címfordító hardverek vannak a CPU- ban)

Question 8

A regisztertér meghatározása

Answer 8

Az adattér egy nagyteljesítményű része.

Question 9

A regisztertér osztályozása

Answer 9

I. egyszerű regisztertér

II. adattípusonként különböző regisztertér

III. összetett (többszörös) regiszterkészlet

Question 10

Az egyszerű regisztertér négy típusa

Answer 10

1) egyszerű regiszter struktúra AC-> akkumulátor regiszter (egyetlen, kitüntetett regiszter volt régebben, minden művelet után menteni kellett az eredményt az operatív tárba, hogy a következő operandust be tudjuk hívni) 2) +néhány dedikált adatregisztert AC + Data regiszterek (a programok feldolgozását felgyorsította) 3) univerzális regiszterkészlet (több regiszter volt, amit szabadon fel lehetett használni, hatékonyság növelése, gyorsabb, új programozási stílus, a gyakran használt változókat regiszterekbe lehetett menteni). Az első ilyen gép 1956-ban jelent meg, ami 8 db regisztert tartalmazott. 4) Stack Architektúra (regiszter): a processzor mindig a legfelső regisztert látja. Stack operandus: a regiszter címzés rövid, gyors, tulajdonképpen nem igényel címzést. Hátránya: szekvenciális hozzáférés a regiszter tartalmához, lassítja a feldolgozást, nem lehet a belső adatokat közvetlenül elérni (lehívás (fetch) szűk keresztmetszet).

Question 11

Különféle adattípusokhoz különálló regiszterek

Answer 11

Cél a folyamatok felgyorsítása különös tekintettel a lebegőpontos (FP) műveletekre 4 byte (100szoros sebességnövekedés érhető el velük)

Question 12

Egyszerű regiszterstruktúra

Answer 12

1) egyszerű regiszter struktúra AC-> akkumulátor regiszter (egyetlen, kitüntetett regiszter volt régebben, minden művelet után menteni kellett az eredményt az operatív tárba, hogy a következő operandust be tudjuk hívni)

Question 13

Dedikált adatregiszterek

Answer 13

2) +néhány dedikált adatregisztert AC + Data regiszterek (a programok feldolgozását felgyorsította)

Question 14

Univerzális regiszterkészlet

Answer 14

3) univerzális regiszterkészlet (több regiszter volt, amit szabadon fel lehetett használni, hatékonyság növelése, gyorsabb, új programozási stílus, a gyakran használt változókat regiszterekbe lehetett menteni). Az első ilyen gép 1956-ban jelent meg, ami 8 db regisztert tartalmazott.

Question 15

Stack architektúra

Answer 15

4) Stack Architektúra (regiszter): a processzor mindig a legfelső regisztert látja. Stack operandus: a regiszter címzés rövid, gyors, tulajdonképpen nem igényel címzést. Hátránya: szekvenciális hozzáférés a regiszter tartalmához, lassítja a feldolgozást, nem lehet a belső adatokat közvetlenül elérni (lehívás (fetch) szűk keresztmetszet).

Question 16

Összetett (többszörös) regiszterkészlet

Answer 16

Ciklusok, megszakítások, egymásba ágyazott folyamat. Kontextus: a program végrehajtás során a regiszterek állapotát az állapot információkkal (PC, flag) együtt kontextusnak nevezzük. Amennyiben egy eljárást hívunk kontextust kimentjük az operatív tárba LASSÚ folyamat! Megoldás: ahány eljárás annyi regiszter, több regiszterkészlet.

Question 17

Többszörös regiszterkészlet tervezési tere

Answer 17

1. több egymástól független regiszterkészlet Adatátadás (paraméterátadás) operatív táron keresztül történik. 2. átfedő regiszterkészlet (INS, OUTS, LOCALS) Több egymásba ágyazott eljárások gyorsítására alkották meg. Hátrány: fix és merev A regiszterek száma és a regiszterkészletek száma szerint is lehet szűk a keresztmetszet, túlcsordulás léphet fel. 6-8 regiszterkészlet esetén már kezelhető (4-5%) a túlcsordulások száma Max. 8 egymásba ágyazott eljárás/folyamatunk legyen. 3. stack-cache Ötvözi a: a. stack gyorsaságát b. veremregiszter szervezését c. a regiszterek közvetlen címezhetőségét Aktiválási rekordokat definiálunk, amelyek változó hosszúságúak, relatív távolság meghatározása. Rugalmas, nincs túlcsordulás, paraméterek, visszaadása is megoldott, ma ezt használjuk.

Question 18

Adatmanipulációs fa részei

Answer 18

1. (Legfelső szintje)adattípusok: FX1(Byte), FX2, FX4, BCD, FP4, FP8, boolean (FX = fix, FP = lebegő pontos, BCD = binárisan ábrázolt decimális) 2. Műveletek: például fix számosnál: +, -, *, / 3. Operandusok típusai: rrr, rmr, …, mmm (r = regiszter, m = memória) 4. Címzési módok: memória típusú operandusoknál R+D, PC+D, RI+D (D = displacement, R = regiszter, PC = program counter, RI = index register) 5. Gépi kódok (utasítások): Pl.: 10011110

Question 19

Numerikus adattípusok

Answer 19

-fixpontos -lebegőpontos -BCD

Question 20

Fixpontos adattípusok

Answer 20

-egyes komplemens -kettes komplemens -többletes kódolás

Question 21

Kettes komplemens adattípusok

Answer 21

Előjeles: byte, szó, dupla szó, quadro szó (128 bit) Előjel nélküli

Question 22

Lebegőpontos adattípusok

Answer 22

-normalizált -nem normalizált

Question 23

Normalizált adattípusok

Answer 23

-hexa -bináris

Question 24

Bináris adattípusok

Answer 24

IEEE: egyszeres pontosságú (32bit), kétszeres pontosságú (64bit), kiterjesztett pontosságú (128bit) VAX

Question 25

BCD adattípusok

Answer 25

-pakolt -pakolatlan

Question 26

Pakolt adattípusok

Answer 26

-EBDIC: változó hosszúságú, fix hosszúságú -ASCII: szabványos (7bit), kiterjesztett (8bit)

Question 27

Karakteres adattípusok

Answer 27

-EBDIC -ASCII: szabványos (7bit), kiterjesztett (8bit) -UNICODE (2 bájt)

Question 28

Logikai adattípusok

Answer 28

-1 bájtos (szemcsézettség) -2 bájtos -4 bájtos -változó hosszúságú

Question 29

Összetett adattípusok fajtái

Answer 29

Elemi adattípusokból épülnek fel. Adatszerkezetek • Többféle elemi adattípus esetén rekordoknak nevezzük • Egyféle adattípus esetén o Tömb:1dimenziós–vektor o Lista o Fa(általábanbináris) o Sor (FIFO) o Halmaz o Szöveg o Verem(stack) Műveletek: a kivételeket pontosan tudni kell kezelni. Pld.: 0-val való osztás esetén mi a teendő? Műveletek készlete architektúra függő.

Question 30

Címzési módok fogalma

Answer 30

Az egyes memória operandusok vonatkozásában a megengedett címzési módok deklarálása.

Question 31

Címosztás fajtái

Answer 31

Címosztás (4GB-\>64GB) a. Abszolút címzés (nem használjuk) b. Relatív címzés (választunk egy bázis címet, és megadjuk a tőle való távolságot (különbséget). Y=B+D). c. Báziscím lehet: i. Dedikált regiszter ii. Program counter iii. Top offset iv. Bármilyen más mutató

Question 32

Cím módosítás

Answer 32

2. Cím módosítás a. Egy adatblokk egymás követő elemeit (autóinkrementálás/autódeklarálás) b. Egy adatblokk egyes speciális elemét. S-Start Rxi- az adott indexregiszter tartalma Y: cím -meghatározása: Ye=S+Rxi -kétdimenziós esetben: Ye=S+(Rbi)+(Rbj)

Question 33

Tényleges cím deklarálása

Answer 33

3. Tényleges (deklarált) cím interpretálása a. Direkt vagy indirekt címzés b. Valós vagy virtuális c. Utasításos kódok

Question 34

Egyszerű regisztertér Egyetlen akkumulátor – Neumann-féle architektúra Hátránya

Answer 34

· Az eredményt rendszeresen ki kell menteni · Bizonyos műveleteknek két eredménye van (pl. osztás esetén hányados és maradék), az egyik az operatív tárba (memória) szorul Þ lassú

Question 35

Egyszerű regisztertér Egyetlen akkumulátor + dedikált regiszter (pl. hányados regiszter) Előnye, Hátránya

Answer 35

Előnye * · Gyorsította a műveletet Hátránya * · Drága, továbbá az esetek többségében üresen áll

Question 36

Egyszerű regisztertér Univerzális regiszter Előnye

Answer 36

* · Általános célú * · Igyekeztek minden változót csak addig bent tartani a regiszterben, amíg szükség van rá * · Megfelelő gazdálkodással jelentős programgyorsítás érhető el

Question 37

Egyszerű regisztertér Veremregiszter

Answer 37

* · Igen gyors * · Verem szervezésű * Mivel csak a verem tetejét látjuk, ezért szűk keresztmetszetet ad