экзамен_ЭВМ

1) Вычислительная машина – это система, выполняющая заданную, четко определенную последовательность операций в соответствии с выбранным алгоритмом обработки информации.

Классификация ЭВМ по форме представления величин вычислительной машины

делят на: — аналоговые - цифровые - аналого-цифровыеэлектронные ЦВМ.

2. Классификация ЭВМ по поколениям:

6 поколений

3. Классификация ЭВМ по мощности (быстродействию):

Супер-ЭВМ – машины для крупно-маштабных задач (фирма IBM).

Большие ЭВМ – машины для территориальных, региональных задач.

Средние ЭВМ – машины очень широкого распространения.

Малые ЭВМ.

ПЭВМ (персональные ЭВМ).

Микро ЭВМ и микропроцессоры.

Сети ЭВМ.

2) Основным принципом построения ЭВМ является программное управление, в

основе которого лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде

программы вычислений.

Алгоритм – это конечный набор предписаний, определяющий решения

задачи посредством конечного количества операций (ISO 2382/1-84

международный стандарт).

Программа – это упорядоченное последовательность команд подлежащих

обработки.

3)

Пульт ручного управления

Управляющее устройство

УВ

АЛУ

ОП

УВыв

Внешняя память

программы

Результат расчета

АЛУ производит арифметические и логические преобразования над поступающими в него машинными словами.

Память хранит информацию, передаваемую из других устройств

Управляющее устройство – устройство, автоматически без участия человека управляющее вычислительным процессом, посылая всем другим устройствам сигналы, предписывающие те или иные действия

Пульт ручного управления позволяет оператору вмешиваться в процесс решения задачи, то есть давать директивы устройству управления.

4) Система ПО – комплекс программных средств, в которых можно выделить ОС, комплект программ технического обслуживания и пакеты прикладных программ.

Упрощенная структура вычислительных систем как совокупность аппаратных и программных средств изображается:

Оператор

пользователь

Язык ОС

проблемно-ориентированные

процедурно-ориентированные

макроязык

ассемблер

машинный язык

ОС

Управляющая программа

Обрабатывающая программа

Пакет программ технического обслуживания

ППП

BIOS

Аппаратные средства ЭВМ

ОС – центральная и важнейшая часть ПО ЭВМ, предназначенная для эффективного управления вычислительным процессом.

5) Основные принципы: программное управление работы ЭВМ, принцип условного перехода, принцип хранения информации, принцип использования двоичной системы счисления для представления информации в ЭВМ, принцип иерархичности запоминающих устройств.

6) операционные ресурсы – перечень действий и операций, который может выполнять аппаратура вычислительного комплекса в плане обработки информации

производительность вычислительных машин – определяется количеством вычислительной работы, выполняемой за единицу времени

Емкость памяти – количество информации, которое может храниться в памяти.

Надежность ЭВМ, Стоимость аппаратного обеспечения

7) Операционный блок предназначен для выполнения некоторого функционально-полного набора логических и арифметических операций, как правило в него входят АЛУ, буферные регистры операндов, регистр результата, регистр признаков и РОНы

Блок управления координирует работу всех блоков микропроцессора. Он формирует управляющие сигналы, необходимые для организации обмена информации с внешними устройствами.

Интерфейсный блок предназначен для организации процессов взаимодействия процессора с ОЗУ и устройствами ввода/вывода, расположенными на системной шине, а также для обмена данными между внутренними устройствами микропроцессора.

8) Программная модель – это часть компьютера, оставленная видимой и доступной для программирования на Ассемблере, содержит 32 регистра, доступных в той или иной мере программисту

Пользовательские (8 32-битных регистров – РОНы, 6 регистров сегментов, 2 регистра флагов)

Системные

9) процессоры с RISC-архитектурой – процессоры с сокращенным набором команд

процессоры с CISC-архитектурой – процессоры со сложным набором команд

CISC характеризуется следующим набором свойств:

нефиксированное значение длины команды

арифметические действия выполняются одной инструкцией

небольшое число регистров.

RISC характеризуется следующим набором свойств:

архитектура позволяет удешевить процессор, поднять тактовую частоту и распараллелить исполнение команд

одинаковая длина команд облегчает их выборку из памяти, чтение идет за один такт

сокращенный набор действий над операндами, размещенными в памяти, используются простые способы адресации, что обеспечить доступ к памяти. Используется большое число РОНов, что уменьшает число обращений к памяти

все вычислительные операции выполняются над данными, находящимися в регистрах

относительно простые схемы управления, отсутствие микропрограмм внутри процессора.

10) Повышение производительности процессоров в большинстве случаев достигается за счет применения технологических и архитектурных решений.

конвейеризация – это естественное средство реализации параллелизма линейной последовательности команд

Суперскалярность вычислений- Означает, что на каждом этапе обрабатывается сразу несколько потоков инструкций.

Внеочередное исполнение команд-Означает, что операции не обязаны выполняться в устройствах строго в том порядке, в котором определены в коде.

11) Процессорное ядро – конкретное воплощение микроархитектуры, являющееся стандартом для целой серии процессоров. В микроархитектуру входят длина конвейера, разновидности КЭШа и другие общие принципы

Ядро – это воплощение микроархитектуры в кристалле, обладающее набором характеристик.

Частота работы ядра – как правило, каждое конкретное ядро может исполнять различное количество команд за один такт. Частота определяет количество тактов

12) Команды и данные в процессор попадают из ОП. В современных компьютерах процессор как устройство к памяти обращаться не может. Он имеет в своем составе специализированное устройство, называемое контроллер памяти. Контроллер памяти является мостом между ОП и использующими её устройствами.

13) По способу доступа: С произвольным (прямым) доступом – ОП, flash-память, С последовательным доступом, Со смешанным доступом.

По принципу хранения: Полупроводниковые, На магнитных носителях, На оптических носителях

14) Память 1 уровня – сверхоперативная память. Основное назначение – повысить быстродействие ОП, и следовательно процессора. Способы повышения быстродействия обращений к памяти:

Кэш используется как для хранения команд, так и для хранения данных. Кэш обеспечивает механизм, который реализуется автоматически (аппаратно управляемый обмен

ОП

РОН

Кэш

Процессор

15) Запоминающая часть организована как линейная последовательность ячеек, обращение к каждой из которых обеспечивается схемой селекции.

Такого рода ЗУ принято называть 2D: первая координата – адрес, вторая – команда чтения/записи. Каждый элемент ячейки выбирается сигналом от дешифратора адреса, который имеет сложную схему селекции

16) Ассоциативное ЗУ относится к памяти безадресного типа.

Доступ к ячейкам памяти осуществляется по ассоциативному признаку. В качестве этого признака используется содержимое ячейки или её часть. Ассоциативное ЗУ состоит из 3 частей: запоминающая часть, блок ассоциативного поиска, блок замещения слов.

17) Стек используется при построении систем прерываний ЭВМ, а также при обработке данных типа вектор или массив.

Реализация стековых ЗУ на основе магазинных.

Магазинные используют сдвиговые регистры в ограниченном количестве. При записи информации в стек все регистры сдвигаются

Схема с подвижным указателем стека.

По операции записи происходит запись данных в определенную ячейку, и указатель сдвигается на разрядность данной ячейки. При чтении наоборот. Такая схема реализуется на основе реверсивного счетчика, сама запоминающая часть находится в адресном пространстве ОП.

18) Основная ОП строится на основе микросхем памяти динамического типа. Отличие – в основе лежит конденсатор. Особенности: разрушение информации при чтении, поэтому требуется ее регенерация, кроме того память не может долго хранить информацию, поэтому требуется периодическая регенерация.

Причины построения многоблочной памяти:

техническая – емкость можно наращивать практически неограниченно без дополнительного проектирования микросхем памяти и без уменьшения быстродействия.

экономическая – из однотипных блоков, выпускаемых серийно, можно строить память необходимой емкости, быстродействия, стоимости.

19)

20) Вычислительная система – это совокупность взаимосвязанных процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и ПО, предназначенная для автоматизации процесса приема, хранения и передачи информации и ориентированная на достижение сверхвысокой производительности. Бывают многомашинные и многопроцессорные ВС.

Многомашинные комплексы, вычислительные сети.

Вычислительная сеть – это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством компонентских систем и средств связи.

Признаки сети:

децентрализация терминального оборудования

данные передаются по общей физической среде (провода, радиоканал, световой канал)

возможность реконфигурации и развития сети путем подключения новых абонентов

наличие сетевого оборудования, которое освобождает ЭВМ от управления сетью.

Характеристики сети:

Территориальная протяженность сети – расстояние между узлами и общее расстояние между крайними абонентами (системные, локальные, региональные, глобальные).

Максимальная скорость передачи данных.

Максимальное число узлов сети.

Топология сети.

Вид физической среды передачи данных.

Максимальное число каналов передачи данных.

Вид сигнала и тип его передачи.

Метод доступа в сеть.

Возможность передачи речи и видеосигнала.

Надежность работы и другие.

Проблемы передачи данных:

1)главное отличие сетевых линий от внутренних состоит в их большей протяженности, линии связи проходят вне экранируемого корпуса по пространствам, подверженных электромагнитным помехам, все это приводит к искажениям прямоугольных импульсов

2) на способ передачи влияет количество проводов. Основная причина – чем больше линий связи, тем лучше

3) проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого

4) Проблемы объединения нескольких компьютеров в сеть

Топологии: Звезда, Общая шина, полносвязная топология, Ячеистая топология, Кольцо

Полносвязная – наиболее громоздкий, каждый компьютер должен иметь много портов, а также наличие большого количества линий связи

Ячеистая получается из предыдущей путем удаления связей, непосредственно связываются только компьютеры, которые чаще взаимодействуют

Топология общей шины – все компьютеры к одному коаксиальному кабелю

Топология-звезда – каждый компьютер подключается к одному

Топология – кольцо – данные передаются от одного компьютера к другому по кольцу

Предыдущий:

Следующий: