Ответы на билеты по экзамену ВМС и СТК в МЭСИ

№1. Основные тенденции развития ЭВМ (состав и соотношение технических и программных средств, быстродействие, память, интеллектуальность)

Существуют три глобальных области применения ЭВМ:

1. Автоматизация вычислений

2. Применение ЭВМ в автоматизированных системах управления.

Новое направление потребовало изменение классической структуры фон Неймана.

Нужно было дополнительно автоматизировать сбор информации и распределение результатов. ЭВМ стали подключать к каналам связи запаралелевались процессы передачи и обработки информации. Появилась многогопрограмность, средства изменения времени, системы прерываний и приоритетов.

3. Применение ЭВМ в личных целях для упрощения и сокращения рабочего времени.

4. Решение задач искусственного интеллекта

С процессом развития человечества выдвигаются постепенно новые и новые вычислительные задачи ( которые включают не только расчетные задачи), соответственно возрастает требование к ЭВМ Улучшения ее характеристик таких как память, быстродействие, интеллектуальность. Последнее особенно востребовано в больших автоматизированных системах управления. В настоящее время интеллектуальность реализуется путем использования совершенных программных средств. Постоянно возрастает повышенное требование к увеличению объема хранения информации. Современные программные средства требуют большого места как в оперативной памяти так и большого места на постоянных носителях информации. Тенденции развития ЭВМ возрастают с каждым годом. Прогресс развития ЭВМ, особенно в последние 10 лет, идет очень быстрыми этапами. За последние два года типы процессоров сменяются каждый полгода, увеличивается их производительность. Соответственно меняются объемы носителей информацию Буквально 1,5 года назад 3 гигабайта на жестких дисках считалась довольно внушительной цифрой, но сейчас эта цифра очень мала, т.к на смену приходят носители с размером от 15 до 25 гигабайт. Цены на различны компоненты да и на сами ЭВМ в сборе соответственно падают с разработкой более новых конфигураций. С такой скоростью прогресса производители программного обеспечения просто не поспевают и порой, программное обеспечение отстает от прогресса технических средств. Крупная корпорация Интел в последнее время стала задумываться, а не снизить ли темпы разработок новых поколений процессоров, до того как производители ПО догонят в полной мере технические средства.

№2 Классификация средств ЭВТ (понятие машинного парка, соотношение типов ЭВМ)

Для различных типов задач нужна соответственно и различная вычислительная техника. Поэтому рынок компьютеров постоянно имеет широВнкую градацию классов и моделей ЭВМ. Фирмы-производители средств ВТ очень внимательно отслеживают состояние рынка ЭВМ. Они не просто конВнстатируют отдельные факты и тенденции, а стремятся активно воздействоВнвать на них и опережать потребности потребителей. Так, например, фирма IBM, выпускающая примерно 80% мирового машинного ВлпаркаВ», в настояВнщее время выпускает в основном четыре класса компьютеров, перекрывая ими широкий класс задач пользователей.

- СуперЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупнейших информационных банков данных (150-200 штук).

- Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров. (2500)

- Средние ЭВМ широкого назначения для управления - сложными техноВнлогическими производственными процессами. ЭВМ этого типа могут использоваться и для управления распределенной обработкой инфорВнмации в качестве сетевых серверов. (25000)

- Персональные и профессиональные ЭВМ, позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня. (миллионы)

- Также в последнее время появилось понятие как сетевой компьютер. Он может иметь небольшое быстродействие. Но принцип вычислений строится на передачи данных по сети вычислительному компьютеру и получение уже готовых результатов.

Понятие машинного парка можно определить как совукупность различных типов ЭВМ внутри отдельного взятого комплекса (например страны).

№3 Обобщенная структура ЭВМ. Состав и назначение устройств. Принцип работы.

Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление. В основе его лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

Классическая структура ЭВМ полностью соответствует последовательному методу выполнения команд программы и состоит из

В любой ЭВМ имеются устройства ввода информации (УВв), с помощью которых пользователи вводят в ЭВМ программы решаемых задач и данные к ним.

При вычислении программа выполняет последовательность операций :

Устройство управления расшифровывает очередную команду и настраивает АЛУ на выполнение операции. Одновременно определяются адреса операндов, которые вызываются в АЛУ для обработки.

Таким образом команда за командой обрабатываются программы. Результат обработки через ОЗУ отсылается в Увыв (с целью фиксации и представлению пользователю)

Выполнение каждой команды осуществляется в несколько этапов:

- Формирование адреса

- Выборка из памяти команды

- Расшифровка и выборка операндов

- Выполнение операций

- Отсылка результатов

За каждый этап отвечает определенный блок. Все современные машины имеют совмещение операций, при котором все блоки работают параллельно, одновременно.

При использования файла в вычислительном процессе его содержимое переноситься в ОЗУ. Затем программная информация команда за командой считывается в устройство управления (УУ). Устройство управления предназначается для автоматического выполнения программ путем принудительной координации всех остальных устройств ЭВМ. АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными. Оно каждый раз перенастраивается на выполнение очередной операции. Результаты выполнения отдельных операций сохраняются для последующего использования на одном из регистров АЛУ или записываются в память. Потом результаты вычислений подаются на устройства вывода информации(дисплей, принтер и т.д.)

В последующем сильно связанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор, т.е. устройство для обработки данных. Совмещение операций позволяет значительно повесить быстродействие.

Такой конвейер характерен для линейных участков программы. Команды ветвления (условного и безусловного переходов) прерывают конвейер, снижается быстродействие.

В машинах Pentium для ликвидации разрывов используются блоки предсказания ветвлений и запуска двух конвейеров с последующем отсечением одного из них.

В реальных вычислениях линейные участки программ занимают 10-30 команд.

№4. Эволюция структур вычислительных машин. Кризис классической структуры ЭВМ.

Уже в первых ЭВМ для увеличения их производительности широко приВнменялось совмещение операций. При этом последовательные фазы выполнеВнния отдельных команд программы (формирование адресов операндов, выВнборка операндов, выполнение операции, отсылка результата) выполнялись отдельными функциональными блоками. В своей работе они образовывали своеобразный конвейер, а их параллельная работа позволяла обрабатывать различные фазы целого блока команд. Этот принцип получил дальнейшее развитие в ЭВМ следующих поколений. Но все же первые ЭВМ имели очень сильную централизацию управления, единые стандарты форматов команд и данных, ВлжесткоеВ» построение циклов выполнения отдельных операций, что во многом объясняется ограниченными возможностями используемой в них элементной базы. Центральное УУ обслуживало не только вычислительные операции, но и операции ввода-вывода, пересылок данных между ЗУ и др. Все это позволяло в какой-то степени упростить аппаратуру ЭВМ, но сильно сдерживало рост их производительности.

В ЭВМ третьего поколения произошло усложнение структуры за счет разделения процессов ввода-вывода информации и ее обработки

Сильно связанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор, т.е. устройство, предназначенное для обработки данных. В схеме ЭВМ поВнявились также дополнительные устройства, которые имели названия: процессоры ввода-вывода, устройства управления обменом информацией, канаВнлы ввода-вывода (КВВ). Последнее название получило наибольшее распросВнтранение применительно к большим ЭВМ. Здесь наметилась тенденция к децентрализации управления и параллельной работе отдельных устройств, что позволило резко повысить быстродействие ЭВМ в целом.

Среди каналов ввода-вывода выделяли мультиплексные каналы, способВнные обслуживать большое количество медленно работающих устройств ввоВнда-вывода (УВВ), и селекторные каналы, обслуживающие в многоканальВнных режимах скоростные внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

В персональных ЭВМ, относящихся к ЭВМ четвертого поколения, проВнизошло дальнейшее изменение структуры (см рис.). Они унаследовали ее от мини-ЭВМ.

Соединение всех устройств в единую машину обеспечивается с помоВнщью общей шины, представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления и питания. Единая система аппаратурных соединений значительно упростила структуру, сделав ее еще более децентрализованной. Все передачи данных по шине осуществляются под управлением сервисных программ.

Ядро ПЭВМ образуют процессор и основная память (ОП), состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения наиболее часто испольВнзуемых программ управления. Подключение всех внешних устройств (ВнУ), дисплея, клавиатуры, внешних ЗУ и других обеспечивается через соответВнствующие адаптеры - соглосователи скоростей работы сопрягаемых устройств или контроллеры - специальные устройства управления периферийной апВнпаратурой. Контроллеры в ПЭВМ играют роль каналов ввода-вывода. В каВнчестве особых устройств следует выделить таймер - устройство измерения времени и контроллер прямого доступа к памяти (КПД) - устройство, обесВнпечивающее доступ к ОП, минуя процессор.

Способ формирования структуры ПЭВМ является достаточно логичным и естественным стандартом для данного класса ЭВМ.

Децентрализация построения и управления вызвала к жизни такие элеВнменты, которые являются общим стандартом структур современных ЭВМ: модульность построения, магистральность, иерархия управления.

Как видно из полувековой истории развития ЭВТ дала не очень широкий спектр основных структур ЭВМ. Все приведенные структуры не выходят за пределы класической структуры фон Неймана. Их объединяют след. традиционные признаки:

тАв ядро ЭВМ образует процессор - единственный вычислитель в структуре, дополненный каналами обмена информацией и памятью.

тАв линейная организация ячеек всех видов памяти фиксированного разВнмера;

тАв одноуровневая адресация ячеек памяти, стирающая различия между всеми типами информации;

тАв внутренний машинный язык низкого уровня, при котором команды соВндержат элементарные операции преобразования простых операндов;

тАв последовательное централизованное управление вычислениями;

тАв достаточно примитивные возможности устройств ввода-вывода. Несмотря на все достигнутые успехи, классическая структура ЭВМ не обеспечивает возможностей дальнейшего увеличения производительности. Наметился кризис, обусловленный рядом существенных недостатков:

тАв плохо развитые средства обработки нечисловых данных (структуры, символы, предложения, графические образы, звук, очень большие масВнсивы данных и др.);

тАв несоответствие машинных операций операторам языков высокого уровня;

тАв примитивная организация памяти ЭВМ;

тАв низкая эффективность ЭВМ при решении задач, допускающих паралВнлельную обработку и т.п.

Все эти недостатки приводят к чрезмерному усложнению комплекса проВнграммных средств, используемого для подготовки и решения задач пользоваВнтелей.

№.5 Принцип программного управления ЭВМ.

Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление. В основе его лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

.Принцип программного управлеВнния может быть осуществлен различными способами. Стандартом для постВнроения практически всех ЭВМ стал способ, описанный Дж. фон Нейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов ЭВМ. Суть его заключается в следующем.

Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляВнющих слов-команд. Каждая команда содержит указания на конкретную выВнполняемую операцию, место нахождения (адреса) операндов и ряд служебВнных признаков. Операнды - переменные, значения которых участвуют в опеВнрациях преобразования данных. Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значений и результатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любой программы.

Для доступа к программам, командам и операндам используются их адВнреса. В качестве адресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ, предназнаВнченных для хранения объектов. Информация ( командная и данные: числоВнвая, текстовая, графическая и т.п.) кодируется двоичными цифрами 0 и 1. Поэтому различные типы информации, размещенные в памяти ЭВМ, пракВнтически неразличимы, идентификация их возможна лишь при выполнении программы, согласно ее логике, по контексту.

Каждый тип информации имеет форматы - структурные единицы инВнформации, закодированные двоичными цифрами 0 и 1. Обычно все форматы данных, используемые в ЭВМ, кратны байту, т.е. состоят из целого числа байтов.

Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. Например, в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов. Применительно к числовой инфорВнмации выделяют знаковые разряды, поле значащих разрядов чисел, старшие и младшие разряды.

Последовательность, состоящая из определенного принятого для данВнной ЭВМ числа байтов, называется словом. Для больших ЭВМ размер слова составляет четыре байта, для ПЭВМ - два байта. В качестве струкВнтурных элементов информации различают также полуслово, двойное слово и др.

В любой ЭВМ имеются устройства ввода информации (УВв), с помоВнщью которых пользователи вводят в ЭВМ программы решаемых задач и данВнные к ним. Введенная информация полностью или частично сначала запомиВннается в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), а затем переносится во внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), предназначенное для длительВнного хранения информации, где преобразуется в специальный программный объект - файл.

При использовании файла в вычислительном процессе его содержимое переносится в ОЗУ. Затем программная информация команда за командой считывается в устройство управления (УУ).

Устройство управления предназначается для автоматического выполнеВнния программ путем принудительной координации всех остальных устройств ЭВМ. Вызываемые из ОЗУ команды дешифрируются устройством управления:

- определяются код операции, которую необходимо выполнить следующей, и адреса операндов, принимающих участие в данной операции.

В зависимости от количества используемых в команде операндов разлиВнчаются одно-, двух-, трехадресные и безадресные команды. В одноадресных командах указывается, где находится один из двух обрабатываемых операнВндов. Второй операнд должен быть помещен заранее в арифметическое устВнройство (для этого в систему команд вводятся специальные команды переВнсылки данных между устройствами).

Двухадресные команды содержат указания о двух операндах, размещаеВнмых в памяти (или в регистрах и памяти). После выполнения команды в один из этих адресов засылается результат, а находившийся там операнд теряется.

В трехадресных командах обычно два адреса указывают, где находятся исходные операнды, а третий - куда необходимо поместить результат.

В безадресных командах обычно обрабатывается один операнд, который до и после операции находится на одном из регистров арифметико-логичесВнкого устройства (АЛУ). Кроме того, безадресные команды используются для выполнения служебных операций (очистить экран, заблокировать клавиатуВнру, снять Блокировку и др.).

Все команды программы выполняются последовательно, команда за коВнмандой, в том порядке, как они записаны в памяти ЭВМ (естественный поряВндок следования команд). Этот порядок характерен для линейных программ, т.е. программ, не содержащих разветвлений. Для организации ветвлений исВнпользуются команды, нарушающие естественный порядок следования команд. Отдельные признаки ,результатов r (r = 0, r < 0. r > 0 и др.,),устройство .управВнления использует для изменения порядка выполнения команд программы.

№6. Принципы построения и развития элементной базы современных ЭВМ.

Все современные вычислительные машины строятся на комплексах (сиВнстемах) интегральных микросхем (ИС) (основу которых составляют большие и сверхбольшие интегральные схемы).

Интегральные схемы имеют единый технологический принцип построения он заключается в циклическом и послойном изготовлении частей электронных схем по циклу программа - рисунок - схема: берется кремневая подложка покрывается фоторезистором, по программам наносится рисунок (литография) будущего слоя микросхемы. Затем рисунок протравливается, фиксируется, закрепляется и изолируется от новых слоев и т.д. На основе этого создается проВнстранственная твердотельная структура. Например, СБИС типа Pentium вклюВнчает около трех с половиной миллионов транзисторов, размещаемых в пятислойной структуре.

Степень микроминиатюризации, размер кристалла ИС, производительВнность и стоимость технологии напрямую определяются типом литограВнфии. До настоящего времени доминирующей оставалась оптическая лиВнтография, т.е. послойные рисунки на фоторезисторе микросхем наносиВнлись световым лучом. В настоящее время ведущие компании, производящие микросхемы, реализуют кристаллы с размерами примерно 400 мм² - для процессоров (например, Pentium) и 200 мм² - для схем памяти. Минимальный топологический размер (толщина линий) при этом составляет 0,5 - 0,35 мкм. Для сравнения можно привести такой пример. Толщина человеческого волоса составляет примерно 100 мкм. Значит, при таком разрешении на толщине волоса могут вычерчивать более двухсот линий.

Дальнейшие достижения в микроэлектронике связываются с электронВнной (лазерной), ионной и рентгеновской литографией. Это позволяет выйти на размеры 0.25, 0.18 и даже 0.08мкм.

При таких высоких технологиях возникает целый ряд проблем. МикроВнскопическая толщина линий, сравнимая с диаметром молекул, требует высоВнкой чистоты используемых и напыляемых материалов, применения вакуумВнных установок и снижения рабочих температур. Действительно, достаточно попадания мельчайшей пылинки при изготовлении микросхемы, как она поВнпадает в брак. Поэтому новые заводы по производству микросхем имеют уникальное оборудование, размещаемое в чистых помещениях класса 1, микВнросхемы в которых транспортируются от оборудования к оборудованию в замкнутых сверхчистых мини-атмосферах класса 1000. Мини-атмосфера создается, например, сверхчистым азотом или другим инертным газом при давлении 10-⁴ Торр [З].

Уменьшение линейных размеров микросхем и повышение уровня их интеграции заставляют проектировщиков искать средства борьбы с поВнтребляемой Wn и рассеиваемой Wp мощностью. При сокращении линейВнных размеров микросхем в 2 раза их объемы изменяются в 8 раз. ПроВнпорционально этим цифрам должны меняться и значения Wn и Wp, в противном случае схемы будут перегреваться и выходить из строя. В настоящее время основой построения всех микросхем была и остается КМОП-технология (комплиментарные схемы, т.е. совместно используюВнщие n- и р-переходы в транзисторах со структурой металл - окисел -полупроводник).

Известно, что W=U*I. Напряжение питания современных микросхем составляет 5 - 3V. Появились схемы с напряжением питания 2,8V, что выходит за рамки принятых стандартов. Дальнейшее понижение напряжеВнния нежелательно, так как всегда в электронных схемах должно быть обеспечено необходимое соотношение сигнал-шум, гарантирующее устойВнчивую работу ЭВМ.

Протекание тока по микроскопическим проводникам сопряжено с выВнделением большого количества тепла. Поэтому, создавая сверхбольшие интегральные схемы, проектировщики вынуждены снижать тактовую часВнтоту работы микросхем. На рис.3.18 показано, что использование максимальных частот работы возможно только в микросхемах малой и средней интеграции. Максимальная частота доступна очень немногим материалам: кремнию Si, арсениду галлия GaAs и некоторым другим. Поэтому они чаще всего и используются в качестве подложек в микросхемах.

Таким образом, переход к конструированию ЭВМ на СБИС и ультра-СБИС должен сопровождаться снижением тактовой частоты работы схеВнмы. Дальнейший прогресс в повышении производительности может быть обеспечен либо за счет архитектурных решений, либо за счет новых принВнципов построения и работы микросхем. Альтернативных путей развития просматривается не очень много. Так как микросхемы СБИС не могут работать с высокой тактовой частотой, то в ЭВМ будущих поколений их целесообразно комплексировать в системы. При этом несколько СБИС должны работать параллельно, а слияние работ в системе должно обеспеВнчивать сверхскоростные ИС (ССИС), которые не могут иметь высокой степени интеграции.

Большие исследования проводятся также в области использования явлеВнния сверхпроводимости и туннельного эффекта - эффекта Джозефсона. РаВнбота микросхем при температурах, близких к абсолютному нулю (-273В°С), позволяет достигнуть максимальной частоты этом Wp=Wn=0. Очень интересны резульВнтаты по использованию тАЬтеплой сверхпроводимоститАЭ. Оказывается, что для некоторых материалов, в частности для солей бария,+кремний явление сверхпроводиВнмости наступает уже при температурах около -150В°С. Высказывались сообВнражения, что могут быть получены материалы, имеющие сверхпроводимость при температурах, близких к комнатной. С уверенностью можно сказать, что появление таких элементов знаменовало бы революцию в развитии средств вычислительной техники новых поколений.

В качестве еще одного из альтернативных путей развития элементной базы ЭВМ будущих поколений следует рассматривать и бимолекулярную технологию. В настоящее время имеются опыты по синтезу молекул на основе их стереохимического генетического кода, способных менять ориВнентацию и реагировать на ток, на свет и т.п. Однако построение из них биологических микромашин еще находится на стадии экспериментов. Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время возможности микроэлектроники еще не исчерпаны, но давление пределов уже ощутимо. Основой для ЭВМ будущих поколений будут БИС и СБИС совместно с ССИС (Сверхскоростные ИС). При этом структуры ЭВМ и ВС будут широко использовать параллельную работу микропроцессоров

№7. Память ЭВМ. Иерархическое построение памяти ЭВМ.

Память любой ЭВМ состоит из нескольких видов памяти (оперативная, постоянная и внешняя - различные накопители). Память является одним из важнейших ресурсов. Поэтому операционная система управляет процессами выделения объемов памяти для размещения информации пользователей. В любых ЭВМ память строится по иерархическому принципу. Это обуславливается следующим:

Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором

соответствующих операций. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory).

Все программы, в том числе и игровые, выполняются именно в оперативной памяти. Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

С точки зрения пользователей желательно было бы иметь в ЭВМ единую сверх большую память большой производительности, однако емкость памяти и время обращения связаны между собой (чем больше объем тем больше время обращения к ней).

Для упрощения все пересылки информации осуществляется не по вертикали, а через оперативную память. Кое-какие процедуры планирования теперь осуществляются компиляторами языков высокого уровня.

№8. Обобщенная структура Запоминающих устройств. Принцип работы

(Типовая структура запоминающего устройства.)

Любое запоминающее устройство может работать в двух режимах:

1. режим записи

2. режим чтения

Режим записи :

По команде записи РА (регистр адреса) принимает адрес ячейки , в которой будет существовать запись, а РИ принимает те данные, которые подлежат хранению. Дешифратор адреса (ДА) расшифровывает адрес и выбирает определенную линию записи.

Режим чтения:

Меняет режим движения информации. Адрес рассматривается точно также, как и при записи. Та шина, которая будет выбрана считывает информацию на РИ. Если считывание переноситься со стиранием эталона, то возникает дополнительный такт, т.е. последующей перезаписи в этот адрес.

В современных ПЭВМ используются емкие ЗУ, которые требуют периодического восстановления информации.

№9 Системы адресации в современных ЭВМ.

Существует несколько типов адресации

- прямая

- непосредственная

- косвенная

- относительная

Прямая адресация:

Aисполнительный=Aчасти команд.

Сл. 0100, 0200,à0250

Достаточно проста, но имеет существенные недостатки.

1. Для выполнения каждой команды необходимы дополнительные обращения по адресу каждого операнда.

2. Длина каждой команды, а следовательно длина всей программы и емкость памяти под хранение программы зависит от емкости оперативной памяти.

rразрядность адреса= Log2En код

10 -------1кб 0100

20--------1Мб 0200

0250

Прямая адресация очень неэффективна при больших размерах памяти. По этому в настоящее время прямая адресация используется только в памяти небольшого размера (сверхоперативной, КЭШ I уровня).

Непосредственная адресация :

Частный вид адресации в современных ЭВМ . ИЗ всех команд ЭВМ только небольшая часть команд допускает непосредственную адресацию

Непосредственная адресация предполагает запись в адресных частях команды значений аргументов. Учитывая ограниченную длину адресной части команды можно записывать только малоразрдные значения операндов. Т.е. определенные const вычислительного процесса : число сдвига разрядов.

Основной недостаток - малая разрядность используемых операндов.

Преимущество - для выполнения каждой команды необходимо только одно обращение к оперативной памяти для выборки самой команды.

Относительная адресация:

Самый употребляемый метод. В ПЭВМ эта адресация называется сегментно-страничной

В относительной адресации есть две (три) части адреса: постоянная часть адреса находится на одном или нескольких регистрах сверхоперативной памяти

За счет усложнения алгоритмов формирования адресов обеспечивается преимущества:

Сокращение длины команд, длины программы, всей емкости памяти.

1) вместо полного адреса операнда в команде содержится лишь малоразрядное смещение адресов.

2) Относительная адресация дает переместимость программы. Не требуется загрузочный модуль программы настраивать по месту размещения самой программы

Настройка программы обеспечивается загрузкой базового адреса. Это свойство можно распространить на сложные программные структуры. Относительная адресация позволяет сделать команды с переменными весами.

Косвенная адресация :

Является дальнейшим развитием относительной адресации.

Адресная часть команды может содержать любой из из предыдущих типов адресов. Прочитав содержимое внутреннего адреса мы формируем исполнительный адрес операнда.

Положительные стороны :

- позволяет формировать адрес сколь угодно большой оперативной памяти

- Используя исполнительный адрес как операнд можно складывать и вычитать адреса.

Недостатки:

Дополнительное обращение к оперативной памяти за окончательным адресом операнда.

№10. Особенности построения памяти ЭВМ.

Память ЭВМ строиться достаточно своеобразно, благодаря эволюционному развитию этих вычилительных машин. Первоночально эти машины имели очень малую память 64кб, 840кб,1мб и т.д

Считается что основной памятью с адреса 00000 да 10000 это 640 кб.

Первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBM РС-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайта зарезервированы для системного использования и носят название памяти в верхних адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS Memory или UM Area - UMA).Эта область памяти резервируется под размещение системной ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System), под видеопамять и ROM-память дополнительных адаптеров.

Постоянно распределяемая память(дырявая) с адресами (А0000 тАУ F0000).

Нумерация адресов - единая, сквозная. До 386 микропроцессора считалось, что Еоп под ДОС 64кб.

Все что выше 1 Мб - расширенная память, на адресацию машины не были расчитаны.

Расширенная память (extended) располагается выше области адресов 1Мбайт. Для работы с расширенной памятью микропроцессор должен переходить из реального в защищенный режим и обратно.

№11 Режимы работы ЭВМ и ВС. Однопрограммные режимы работы.

Каждое задание состоит из 3 фаз : ввод, решение, вывод.

Режим непосредственного доступа:

предполагает монопольное владение пользователя чсеми ресурсами системы. Отличается очень низким КПД. Загрузка процессора 1-3%. Однако он является основным для ПЭВМ, поскольку критерием работы ЭВМ является максимальные удобства пользователя, а не загрузка оборудования.

Режим работы -это особенности планирования и распределения основных ресурсов системы.

Режим работы с косвенным доступом:

Высокая эффективность непосредственного доступа заставила искать пути более полной загрузки дорогих ресурсов ЭВМ.

КПД<=30%

Полностью ликвидировать простой процессора не удается. Наиболее серьезный недостаток обнаруживается при монополизации ресурсов "очень длинными" заданиями в ущерб коротким.

Этот режим имеет название пакетной обработки

№12 Режимы работы ЭВМ и ВС. Пакетная обработка. Принцип многопрограммного управления.

Получили распространение в дорогих больших машинах. Последнее время стали использоваться и в ПЭВМ. Основой всех многопрограммных режимов является классическая пакетная обработка. Выбор режима работы должен сопровождаться анализом цели и задач, решаемых вычислительным центром. Только та к можно обеспечить максимальную эффективность вычислит. системы.

При равенстве общего объема работ имеем резкое различие в характеристиках режимов.

Классическая пакетная обработка является дальнейшим развитием режима с косвенным доступом. Предполагает болеее полную загрузку дорогого ресурса, т.к. ликвидируются простои во время выполнения отдельных задач, т.к. процессор сразу переключается на обработку следующей задачи в очереди. При этом решении формируются пакеты задач, упорядоченные в соответствии с их приоритетностью.

Процессор начинает обработку с самого приоритетного здания. Если обработка не может быть продолжена, то ресурсы системы переключаются на следующее по приоритетности задание. Но как только условие, препятствующие продолжению прерванной задачи отпадет, система вновь возвращает управление наиболее приоритетной задаче. Прерывания могут накладываться друг на друга. Максимальное кол-во положенных прерываний называется глубиной прерываний и не превышает 7.

Реализация классического мультипрограмиров. Требует соблюдения условий :

1. Независимость подготовки ( каждый пользователь не должен предполагать работы других пользователей. Это требование удовлетворяется развитыми средствами языков программирования.

2. Разделение ресурсов в пространстве и времени. Это условие обеспечивает аппаратными средствами операционных систем.

3. Автоматическое управление вычислениями

Классическая пакетная обработка не учитывает интересов пользователя в качестве сокращения времени ожидания и получения результатов. Обычно в системе формируется несколько приоритетных очередей (до 16), в каждой из которых задания сортируются в соответствии с приоритетом. За назначение приоритета отвечает администрация вычислительного центра, поскольку она отвечает за цели вычисления.

№13 Режимы работы ЭВМ и ВС. Многопрограммные режимы работы: режим разделения времени, режим реального времени.

Режим разделения времени:

является более развитой формой многопрогВнраммной работы ЭВМ. В этом режиме, обычно совмещенном с фоновым реВнжимом классического мультипрограммирования, отдельные наиболее приВноритетные программы пользователей выделяются в одну или несколько групп. Для каждой такой группы устанавливается круговое циклическое обслужиВнвание, при котором каждая программа группы периодически получает для обслуживания достаточно короткий интервал времени - время кванта-rкв (см рис)

После завершения очередного цикла процесс выделения квантов повтоВнряется. Это создает у пользователей впечатление кажущейся одновременносВнти выполнения их программ. Если пользователю к тому же предоставляются средства прямого доступа для вывода результатов решения, то это впечатлеВнние еще более усиливается, так как результаты выдаются в ходе вычислений по программе, не ожидая завершения обслуживания всех программ группы или пакета в целом.

Условием прерывания текущей программы является либо истечение выВнделенного кванта времени, либо естественное завершение (окончание) решеВнн

Вместе с этим смотрят:

Intel

Internet

Windows

Выбор логической структуры процессора

Выбор специальности