4 Tieto ja tiedon talletus 1

Tietokonetekniikka4 Tieto ja tiedon talletus

• Lähde: Haltsonen, S., Rautanen, E.• Pieka 25.01.2009•

4 Tieto ja tiedon talletus 2

4.1 Loogisten signaalien arvot ja tasot

• Signaalin arvot 0 (Low, L) ja 1 (High, H)– loogiset tasot (logic level)– CMOS logiikassa käyttöjännitteellä 3 V

• Jännitealue 0-0,9 V vastaa loogista tasoa L• Jännitealue 2,1-3,0 V vastaa loogista tasoa H

• Signaali on ykkösenä aktiivinen. Active-high• Signaali on nollana aktiivinen. Active-low

– RD* ja WR*

4 Tieto ja tiedon talletus 3

Bitti, Muistikenno

1) ROM 2) PROM 3) EPROM, EEPROM, Flash

4) SRAM 5) DRAM

4 Tieto ja tiedon talletus 4

Tiedon esitysmuodot

• Laskettaessa käytetään– Kiinteän pilkun lukuja (fixed - point number)

• Etumerkittömiä kokonaislukuja• Kahdenkomplementtimuodossa olevia kokonaislukuja• Murto-osa lukuja (signaaliprosessoreissa)

– Liukulukuja (floating - point number)– Yksittäisiä bittejä käytetään mikro-ohjaimissa.

4 Tieto ja tiedon talletus 5

4.3 Sana ja Sananpituus4.3.1 Perinteisen tietokoneen sana

• Perinteinen tietokone voi käsitellä vain tiettyä bittimäärää. Näitä bittejä kutsutaan sanaksi.

• ”Bittien siirtomäärä, dataväylän leveys, jne. ”

• Vaihtelee eri tietokoneilla:– 8, 16, 32 tai 64 bittiä eli 1, 2, 4 tai 8 tavua.– Nolla perusteinen, bitin indeksointi alkaa 0:sta.

4 Tieto ja tiedon talletus 6

4.3.2 Mikroprosessorin sana

• Big-endian -periaate– Sanan vähiten merkitsevä tavu on talletettu

suurimpaan muistiosoitteeseen.– Ks. 32 - bittinen talletus !– Käytetyt muistipaikat ovat n…n+3.

• Little-endian -periaate– Sanan vähiten merkitsevä tavu on talletettu

pienimpään muistiosoitteeseen.– Ks. 32 - bittinen talletus !

4 Tieto ja tiedon talletus 7

Little-endian -periaate

4 Tieto ja tiedon talletus 8

Big-endian -periaate

4 Tieto ja tiedon talletus 9

4.4 Tiedon talletus

4 Tieto ja tiedon talletus 10

4.4.1 Muisti

4 Tieto ja tiedon talletus 11

Kuva 4-2. Tietokoneen muisti

4 Tieto ja tiedon talletus 12

4.4.2 Rekisterit• Rekisteri on kuten muistipaikka, joka koostuu biteistä.

– Suuri nopeus ja usein ALU:n käytössä– Varattu erikoiskäyttöön– esim. Bittikohtainen tai I/O-väylä -kohtainen käsittely– I/O –rekisterien takana on ohjelmoitavat I/O –moduulit.

• PC:n rekisterit … PC_rekisterit_esitelmä.ppt– Kantarekisterit (base), indeksirekisterit (index)

• MO:n rekisterit ja I/O –alue– Ohjaus-, tila- sekä luku- ja kirjoitusrekisterit

4 Tieto ja tiedon talletus 13

atmega128 –mikro-ohjaimen SRAM -muisti

32 kpl Yleiskäyttöistärekisteriä (GBR)64 kpl I/O rekisteriä160 kpl lisää I/O rek.

Sisäiset muuttujatHeap (keko)

Pino-osoitin (SP)

Ulkoinen SRAMmuuttujille

4 Tieto ja tiedon talletus 14

Esimerkkejä rekistereistä

• Akku (accumulator)– Joillakin konekäskyillä lähde tai kohde rekisterinä

on akku.• Lippurekisteri (flag register) ks. Taulukko 4-1 !

– Kätketty tai näkyvä– Ohjelman tilasana (program status word, PSW)– Ohjelmoitava ohjauslippu (Control flag)

• SREG:n 7. bitti, kaikki keskeytykset kielletty tai sallittu• Käsky kerrallaan

4 Tieto ja tiedon talletus 15

Taulukko 4-1. Tilaliput

4 Tieto ja tiedon talletus 16

4.4.3 Pino (stack)

• Pino sijaitsee datamuistissa ja koostuu muistipaikoista.

• LIFO –tyyppinen (last-in – first-out) datarakenne

• Talletus vapaaseen paikkaan pinon päälle.• Luettava alkio on aina pinon päällimmäinen.• Pinon pohja (botton)• Pinon huippu (top)

4 Tieto ja tiedon talletus 17

PUSH ja POP

4 Tieto ja tiedon talletus 18

Kuva 4-3. Pinon rakenne ja toiminta

4 Tieto ja tiedon talletus 19

4 Tieto ja tiedon talletus 20

Kuva 4-4. Pino-osoittimen toiminta