Tietokonetekniikka 4 Tieto ja tiedon talletus Lhde Haltsonen

Tietokonetekniikka 4 Tieto ja tiedon talletus • Lähde: Haltsonen, S. , Rautanen, E. • Pieka 25. 01. 2009 • 4 Tieto ja tiedon talletus 1

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 2

Bitti, Muistikenno 1) ROM 2) PROM 3) EPROM, EEPROM, Flash 4) SRAM 5) DRAM 4 Tieto ja tiedon talletus 3

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 4

4. 3 Sana ja Sananpituus 4. 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 5

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 6

Little-endian -periaate 4 Tieto ja tiedon talletus 7

Big-endian -periaate 4 Tieto ja tiedon talletus 8

4. 4 Tiedon talletus 4 Tieto ja tiedon talletus 9

4. 4. 1 Muisti 4 Tieto ja tiedon talletus 10

Kuva 4 -2. Tietokoneen muisti 4 Tieto ja tiedon talletus 11

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 12

atmega 128 –mikro-ohjaimen SRAM muisti 32 kpl Yleiskäyttöistä rekisteriä (GBR) 64 kpl I/O rekisteriä 160 kpl lisää I/O rek. Sisäiset muuttujat Heap (keko) Pino-osoitin (SP) Ulkoinen SRAM muuttujille 4 Tieto ja tiedon talletus 13

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 14

Taulukko 4 -1. Tilaliput 4 Tieto ja tiedon talletus 15

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 16

PUSH ja POP 4 Tieto ja tiedon talletus 17

Kuva 4 -3. Pinon rakenne ja toiminta 4 Tieto ja tiedon talletus 18

4 Tieto ja tiedon talletus 19

Kuva 4 -4. Pino-osoittimen toiminta 4 Tieto ja tiedon talletus 20