Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Основные типы архитектур ЭВМ



Архитектура вычислительной машины— концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (неймановская) и гарвардская.

Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера.

Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.

В более подробное описание, определяющее конкретную архитектуру, также входят: структурная схема ЭВМ, средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы, организация и разрядность интерфейсов ЭВМ, набор и доступность регистров, организация памяти и способы её адресации, набор и формат машинных команд процессора, способы представления и форматы данных, правила обработки прерываний.

По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:

По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);

По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;

По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные;

многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.

Вопрос.

Центральный процессор, который осуществляет в персональном компьютере обработку всей информации, работает под управлением программных средств, преобразуя входную информацию в выходную. Процессору необходимо знать, какую математическую операцию надо проводить и с какими числами, а также, что делать с результатом. Все это содержится в микропроцессорных кодах. Например, операция сложения требует выполнения около семи инструкций (микрокоманд) процессора. Числа с которыми работает процессор, должны быть размещены в одном из трех мест: в регистрах процессора, в оперативной памяти компьютера (RAM), либо в самой микрокоманде. Если информация хранится в устройствах внешней памяти, она предварительно должна быть считана в оперативную память. Микрокоманды процессора заносят числа в его регистры, обрабатывают их, а затем записывают результат, например, в ту же оперативную память компьютера. Все процессоры только и могут выполнять вот такие пошаговые инструкции. Простое сложение двух чисел может содержать больше десятка шагов, включающих преобразование чисел из десятичной системы исчисления в двоичную (нули и единицы), понятную для процессора.

Режимы работы процессора: режим эмуляции (режим реального адреса), защищенный режим, в котором используются все возможности процессора и режим системного управления (System Management Mode).

Билет №21

CISC- архитектуры.

CISC (Complete Instruction Set Computer) – полный набор команд микропроцессора.

Лидером в разработке CISC-процессоров считается компания Intel со своей серией x86 и Pentium. Эта архитектура является практическим стандартом для рынка микрокомпьютеров.

Для CISC-процессоров характерно:

1.сравнительно небольшое число регистров общего назначения;

2.большое количество машинных команд, некоторые из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языков программирования и выполняются за много тактов;

3.большое количество методов адресации;

4.большое количество форматов команд различной разрядности;

5.преобладание двухадресного формата команд;

6.наличие команд обработки типа регистр-память.

Недостатки CISC архитектуры:

высокая стоимость аппаратной части;

сложности с распараллеливанием вычислений.

Типы процессоров.

Можно выделить следующие типы :

1) Скалярные (SISD Single Instraction Single Datae) обрабатывает один элемент данных за одну инструкцию

2) Векторные (SIMD Single Instraction Midle) обрабатывает несколько данных выполняя над ними одну операцию

3) MISD (Midle instruction single date) несколько вычислительных устройств выполняют различные операции над одним данным

4) MIMD (Midle instruction midle date) несколько вычислительных устройств выполняют различные операции над различными данными (например многопроцессорная система из скалярных процессоров)

5) Конвейер над данными движущимися через конвейер выполняются различные операции на каждом шаге конвейера

6) Систолические матрицы данные обрабатываются в процессорных элементах расположенных в виде массива

Каждый из этих "типов" можно разделить еще на подтипы. В чистом виде каждый тип встречается редко, обычно процессор (микроконтроллер) может принадлежать сразу к двум типам (например векторно-конвейерный).

Билет №22.

RISC- архитектуры.

RISC (Reduced (Restricted) Instruction Set Computer) – уменьшенный набор команд, которыми пользуется микропроцессор компьютера, содержащий только наиболее простые команды.

Эти процессоры обычно имеют набор однородных регистров универсального назначения, причем их число может быть большим. Система команд отличается относительной простотой, коды инструкций имеют четкую структуру, как правило, с фиксированной длиной. В результате аппаратная реализация такой архитектуры позволяет с небольшими затратами декодировать и выполнять эти инструкции за минимальное число тактов синхронизации. Определенные преимущества дает и унификация регистров.

Основой архитектуры современных рабочих станций и серверов является RISC архитектура.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.