Számítógép-architektúrák : [tankönyv]

Mn. virtuális gép, n. szintű gépi nyelvvel
PROBLÉMÁK
Számítógép rendszerszervezet
	122. A DIGITÁLIS LOGIKA SZINTJE 3. FEJEZET
	A 3-3(a) ábrán látható függvény, M, értéke n esetben lesz 1. Az egyezmények szerint, egy vonalat húzunk a bemenő változó fölé, ha az negálva szerepel. E vonal hiánya azt jelenti, hogy a változó negálatlan. Továbbá a szorzást vagy a pontot fogjuk használni a Logikai AND függvény jelölésére, és a + fogja jelölni a Logikai OR függvényt. Így, például: AB-C értéke 1, ha A=1 és B=0 és C=1. AB-+BC- értéke szintén 1, mikor (A=1 és B=0) vagy (B=1 és C=0). A 3-3(a) ábra négy oszlopa 1 bites kimeneteket ad meg: A-BC, AB-C, ABC- és ABC. A függvény, M, igaz (azaz 1) ha valamelyik összetevője igaz; így leírhatjuk
	M=ABC+ABC+ABC+ABC
	F=ABC+ABC
	Léptetők (shifters)
	Aritmetikai és Logikai egység
	Órajel
		C1 esése
	Memória
	A mikroarchitektura szintje
		A digitális logika szintje felett a mikroarchitektura szintje van. Ennek a feladata végrehajtania a felette lévő ISA (Insturction Set Architecture / Utasításkészlet Architektura) szintet, ahogy ezt az 1-2-es ábra illusztrálja. A mikroarchitektura szintjének konstrukciója éppen annyira függ az ISA-tól, mint a számítógép árától és teljesítményétől. Számos modern ISA-nak, különösen a RISC konstrukcióknak, vannak egyszerű utasításai, amik általában végrehajthatók egy óraciklusban. Az összetettebb ISA-k, mint a Pentium II, esetleg számos ciklust igényelnek egyetlen utasítás végrehajtásához. Egy utasítás végrehajtása az operandusok memóriabeli elhelyezkedését, azok olvasását és az eredmények visszamentését igényelheti a memóriába. A műveletek ütemezése egy egyszerű utasításon belül gyakran vezet különböző úton a vezérléshez, mint az egyszerű ISA-knál.
			A       B
	A szállító/dekódoló egység
		A = 1101000010101101
		B = 1111111100001111
	Az operációs rendszer gépi szintje
		Az ötlet, amivel a Manchester csoport előállt az volt, hogy elválasztotta az adattároló hely fogalmát a memóriahelytől. Történetesen vegyünk példának egy olyan kor számítógépét, aminek az utasításai között esetleg 16-bites adattároló mezője lehet, és 4096 szavas memóriája. A programja 65536 memóriaszót tud tárolni. A 65536 (2 a 16-dikon) 16 bites adattárolás mind egy-egy külön memória szónak felel meg. De azért ne felejtsük el, hogy a tárolható szavak csak a tárolt bitek számától függés nem az aktuálisan elérhető memóriaszavak számától. Ennek a számítógépnek az adattároló helye a 0, 1, 2, …, 65535 számokat tartalmazza, mert annyi a lehetséges tároló hely. Ennek ellenére a gép memóriaszavainak száma  valószínűleg kevesebb lenne, mint 65535.
			A virtuális memória feltalálása előtt az embereknek különbséget kellett volna tenni a 4096 alatti, azzal egyenlő, illetve 4096 feletti adattárolók között. Habár ritkán használunk ennyi szót, ezt a két részt úgy tekintjük, mint a hasznos adattároló helyet és a használatlant (a 4096 feletti tárolókat használatlannak nevezzük, mert nincs összhangban az aktuális memóriatárolókkal). Régen nem tettek különbséget az adattároló hely és a memóriatároló között, mert a hardware egymásnak teljesen megfeleltetve kezelte a két dolgot.
			A szétválasztásuk ötlete a következő. Rövid időn belül közvetlenül elérték a 4096 szavas memóriát, de nem volt szükséges, hogy összeegyeztethető legyen a 0-tól 4095-ig terjedő memóriatárolóval. Például “megmondhatjuk” a számítógépnek, hogy ezentúl amikor a 4096-os tárolóra utalunk, akkor a 0-s memóriaszót használja. Amikor a 4097-esre utalunk , akkor az 1-es memóriaszót használja, s mikor a 8191-esre utalunk, akkor a 4095-öst és így tovább. Más szóval végeztünk egy leképzést az adattároló az helyről aktuális memória tárolóra , amint azt a 6-2-es ábra mutatja.
			6-2. ábra  A leképzés ,amin keresztül a 4096-8191-es adattárolók vetítődnek a 0-4095-ös memóriatárba
			Ezek alapján egy 4K-os gépnek, amely nem rendelkezik virtuális memóriával, egyszerű rögzített levetítése van a 0-4095-ös tárolók és a 4096 szavas memória között. Érdekes kérdés: “Mi történik, ha a program egy 8192 és 12287 közötti tárolóra ágazik?” Egy virtuális memória nélküli gépen a program hibát okozhat, ami a képernyőn a “Nemlétező memória előhívása” (“Nonexisting memory referenced”) formában jelenik meg és a program leáll. Egy virtuális memóriával rendelkező gépnél a következő lépések jelennek meg:
			1. A főmemória tartalmát elmenti a lemezre.
			2. A 8192-12287-es szavakat lemezre helyezi.
			3. A 8192-12287-es szavakat letölti a főmemóriába.
			4. A tároló térkép megváltozik , és a 8192-12287-es tárolókat a 0-4095-ös memóriahelyre változtatja
			5. A végrehajtás folytatódik, mintha mi sem történt volna.