Микропроцессоры типа RISC

Микропроцессоры типа RISC содержат набор только простых, чаще всего встречающихся в программах команд. При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка из простых. В этих МП на выполнение каждой простой команды за счет их наложения и параллельного выполнения тратится 1 машинный такт (на выполнение даже самой короткой команды из системы CISC обычно тратится 4 такта).

Функционально МП состоит из двух частей:

* операционной, содержащей устройство управления, арифметико-логическое устройство и микропроцессорную память (за исключением нескольких адресных регистров);

* интерфейсной, содержащей адресные регистры МПП, блок регистров команд, схемы управления шиной и портами.

Современные микропроцессоры имеют несколько групп регистров в микропроцессорной части, работающих с различной степенью опережения, что позволяет выполнять операции в конвейерном режиме. Такая организация МП дает возможность значительно повысить его эффективное быстродействие.

11.2

Виртуа́льная па́мять (англ. Virtual memory) — технология управления памятью ЭВМ, разработанная для многозадачных операционных систем. При использовании данной технологии для каждой программы используются независимые схемы адресации памяти, отображающиеся тем или иным способом на физические адреса в памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимых адресных пространств (англ.), и обеспечить защиту памяти между различными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемых страниц на вторичное хранилище (см. Подкачка страниц).

При использовании виртуальной памяти упрощается программирование, так как программисту больше не нужно учитывать ограниченность памяти, или согласовывать использование памяти с другими приложениями. Для программы выглядит доступным и непрерывным все допустимое адресное пространство, вне зависимости от наличия в ЭВМ соответствующего объема ОЗУ.

Применение механизма виртуальной памяти позволяет:

• упростить адресацию памяти клиентским программным обеспечением;
• рационально управлять оперативной памятью компьютера (хранить в ней только активно используемые области памяти);
• изолировать процессы друг от друга (процесс полагает, что монопольно владеет всей памятью).

В настоящее время эта технология имеет аппаратную поддержку на всех современных бытовых процессорах. В то же время во встраиваемых системах и в системах специального назначения, где требуется либо очень быстрая работа, либо есть ограничения на длительность отклика (системы реального времени) виртуальная память используется относительно редко. Также в таких системах реже встречается многозадачность и сложные иерархии памяти.

12.1

В состав микропроцессора входят следующие устройства.

1. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

2. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

o формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;

o формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;

o получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

3. Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:

o внутренний интерфейс микропроцессора;

o буферные запоминающие регистры;

o схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору , другое устройство.)

13.1.

Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин "автоматизированная", в отличие от термина "автоматическая" подчёркивает сохранение за человеком-оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо не поддающихся автоматизации. АСУ с Системой поддержки принятия решений (СППР), являются основным инструментом повышения обоснованности управленческих решений.

Функции АСУ ^[5] устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

• планирование и (или) прогнозирование;
• учет, контроль, анализ;
• координацию и (или) регулирование.

13.2.

Шина мат. платы - шина (шины), взаимодействующие с внешними устройствами: память, видео, PCI-шины, юсб. Эти шины обеспечивают мосты.

См.10.1.

14.1.

…

Форм-фактор материнской платы — стандарт, определяющий размеры материнской платы для персонального компьютера, места её крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъёма центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер. Спецификация форм-фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей.

• Устаревшие: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.
• Современные: ATX; microATX; FlexATX; NLX; WTX, CEB.
• Внедряемые: Mini-ITX и Nano-ITX; Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX

Существуют материнские платы, не соответствующие никаким из существующих форм-факторов (см. таблицу). Обычно это обусловлено либо тем, что производимый компьютер узкоспециализирован, либо желанием производителя материнской платы самостоятельно производить и периферийные устройства к ней, либо невозможностью использования стандартных компонентов (так называемый «бренд», например, Apple, Commodore, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Compaq чаще других игнорировали стандарты; кроме того в нынешнем виде распределённый рынок производства сформировался только к 1987 году, когда многие производители уже создали собственные платформы^{[источник не указан 264 дня]}).

Наиболее известными производителями материнских плат на российском рынке в настоящее время являются фирмы Asus, Gigabyte, MSI, Intel, Biostar, Elitegroup, ASRock^{[источник не указан 264 дня]}. Из российских производителей материнских плат можно упомянуть только компанию Формоза, которая производила платы, используя компоненты фирм Lucky Star и Albatron^{[источник не указан 264 дня]}. Из украинских — корпорацию «Квазар-Микро».^[1]

14.2.

Систе́мный блок (сленг. системник, кейс, корпус) — функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы.

В системном блоке расположены:

• Материнская плата с установленным на ней процессором, ОЗУ, картами расширения (видеокарта, звуковая карта, сетевая плата).
• Отсеки для накопителей — жёстких дисков, оптических приводов и т. п.
• Блок питания.
• Фронтальная панель с кнопками включения и перезагрузки, индикаторами питания и накопителей, опционально гнёзда для наушников и микрофона, интерфейсы передачи данных.

15.1.

Регистровая КЭШ-память-это высокоскоростная память большой ёмкости явл. Буфером между ОП и МП и позвол.уменьшить скорость между выполн.операц. Регистр.КЭШ-память недоступны для польз.Здесь хран МП то, что получил и будет исп. В ближ. Шахты своей работы. Быстрый доступ и этим данным позволяет сократить время выполнения очередных команд программы.При выполнении программы данное, считанные с ОП с небольшим опережением запис.в КЭШ память.Различают 2 типа:1-Кэш-память с обратной записью-это результаты операций.Прежде чем записать их в основную память, фиксируется в Кэш памяти, а затем, контролёр сам перезаписывает эти данные в ОП.2-КЭШ-память со сквозной записью результ.операций одновремено парал.запис.и в КЭШ и в ОП.

15.2

Систе́ма (от др.-греч. σύστημα — целое, составленное из частей; соединение) — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство^[1].

комплекс программ в составе программного обеспечения электронной вычислительной машины для планирования и организации процессов обработки информации, её ввода и вывода, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, взаимодействия электронной вычислительной машины с пользователями и оперативного контроля исправности устройств вычислительной системы.

16.1.

См. 6.1.

16.2.

Основными функциональными характеристиками ПК являются:

• Производительность, быстродействие, тактовая частота;

• Тип и базовые характеристики МП;

• Тип и базовые характеристики набора системных микросхем;

• Типы системного, локального и периферийных интерфейсов;

• Тип и емкость оперативной памяти;

• Тип и емкость накопителей на магнитных дисках;

• Наличие, виды и емкость кэш-памяти;

• Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера;

• Наличие и типы накопителей CD и DVD;

• Наличие и виды мультимедийных аудио-видео средств;

• Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы;

• Аппаратная и программная совместимость с другими типами компьютеров;

• Возможность работать в вычислительной сети;

• Возможность работать в многозадачном режиме;

• Надежность;

• Стоимость;

• Габариты и вес.

17.1.

Каждая ячейка памяти имеет свой уникальный (отличный от всех других) адрес. Основная память имеет для ОЗУ и ПЗУ единое адресное пространство.
Адресное пространство определяет максимально возможное количество непосредственно адресуемых ячеек основной памяти.
Адресное пространство зависит от разрядности адресных шин, т.е. адресное пространство равно 2n , где n - разрядность адреса.
Для ПК характерно стандартное распределение непосредственно адресуемой памяти между ОЗУ, ПЗУ и функционально ориентированной информацией. (рис. 1)
Основная память в соответствии с методами доступа и адресации делится на отдельные, иногда частично или полностью перекрывающие друг друга области, имеющие общепринятые названия. В частности, укрупнено логическая структура основной памяти ПК общей емкостью, например, 16 Мбайт представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Распределение 1-Мбайтной области ОП

Рис. 2. Логическая структура основной памяти

Прежде всего основная память компьютера делится на две логические области: непосредственно адресуемая память, занимающую первые 1024 Кбайта ячеек с адресами от 0 до 1024 Кбайт - 1, и расширенную память, доступ к ячейкам которой возможен при использовании специальных программ-драйверов.

17.2.

в информационных технологиях — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные (обслуживающие) функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам или услугам.

Понятия сервер и клиент и закрепленные за ними роли образуют программную концепцию «клиент-сервер».

Для взаимодействия с клиентом (или клиентами, если поддерживается одновременная работа с несколькими клиентами) сервер выделяет необходимые ресурсы межпроцессного взаимодействия (разделяемая память, пайп, сокет, и т. п.) и ожидает запросы на открытие соединения (или, собственно, запросы на предоставляемый сервис). В зависимости от типа такого ресурса, сервер может обслуживать процессы в пределах одной компьютерной системы или процессы на других машинах через каналы передачи данных (например, COM-порт) или сетевые соединения.

Формат запросов клиента и ответов сервера определяется протоколом. Спецификации открытых протоколов описываются открытыми стандартами, например протоколы Интернета определяются в документах RFC.

В зависимости от выполняемых задач одни серверы, при отсутствии запросов на обслуживание, могут простаивать в ожидании. Другие могут выполнять какую-то работу (например, работу по сбору информации), у таких серверов работа с клиентами может быть второстепенной задачей.

18.1.

Считается, что основные идеи построения современных ЭВМ в 1945 г. сфор­мулировал американский математик Дж. фон Нейман, определив их как

принципы программного управления:

1. Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы — слова.

2. Разнотипные по смыслу слова различаются по способу использования. но не по способу кодирования.

3. Слова информации размещаются в ячейках памяти и идентифицируются номерами ячеек — адресами слов.

4. Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, называемыхкомандами.- Команда определяет наименование опера­ции и слова информации, участвующие в ней. Алгоритм, записанный в виде последовательности команд, называетсяпрограммой.

5. Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последо­вательному выполнению команд в порядке, однозначно определенном программой.

Программа вычислений (обработки информации) составляется в виде после­довательности команд и загружаетсяв память машины—запоминающее устройство (ЗУ). Там же хранятся исходные данные и промежуточные ре­зультаты обработки.Центральное устройство управления (ЦУУ) последова­тельно извлекает из памяти команды программы и организует их выполне- пне.Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для реализа­ции операций преобразования информации. Программа и исходные данные вводятся в память машины черезустройства ввода (УВв). а результаты об­работки предъявляются наустройства вывода (У Выв).

Характерной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что па­мять представляет собой единое адресное пространство, предназначенное для хранения как программ, так и данных.

Такой подход, с одной стороны, обеспечивает большую гибкость организа­ции вычислений — возможность перераспределения памяти между програм­мой и данными, возможность самомодификации профаммы в процессе ее выполнения. С другой стороны, без принятия специальных мер зашиты сни­жается надежность выполнения программы, что особенно недопустимо в управляющих системах.

Действительно, поскольку и команды программы, и данные кодируются в ЭВМ двоичными числами, теоретически возможно как разрушение програм­мы (при обращении в область программы как к данным), так и попытка "вы­полнения" области данных как программы (при ошибочных переходах про­граммы в область данных).

Альтернативной фон-неймановской является т. н.гарвароская архитектура. ЭВМ. реализованные по этому принципу, имеют два непересекающихся ад­ресных пространства— для программы и для данных, причем программу нельзя разместить в свободной области памяти данных и наоборот. Гарвард­ская архитектура применяется главным образом в управляющих ЭВМ.

18.2.

См. 8.2

19.1.

Суперкомпью́тер (англ. supercomputer, СуперЭВМ) — вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Как правило, современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

19.2.

Компьютер – это техническое средство преобразования информации, в основу работы которого заложены те же принципы обработки электрических сигналов, что и в любом электронном устройстве:

Назначение компьютера – обработка различного рода информации и представление ее в удобном для человека виде.

С позиции функционального назначения компьютер – это система, состоящая из 4-х основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства или памяти, которая разделяется на оперативную и постоянную, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). Рассмотрим их роль и назначение.

Запоминающее устройство (память) предназначается для хранения информации и команд программы в ЭВМ. Информация, которая хранится в памяти, представляет собой закодированные с помощью 0 и 1 числа, символы, слова, команды, адреса и т.д.

Под записью числа в память понимают размещение этого числа в ячейке по указанному адресу и хранение его там до выборки по команде программы. Предыдущая информация, находившаяся в данной ячейке, перезаписывается. При программировании, например, на языке Паскаль или Си, адрес ячейки связан с именем переменной, которое представляется комбинацией букв и цифр, выбираемых программистом.

Под считыванием числа из памяти понимают выборку числа из ячейки с указанным адресом. При этом копия числа передается из памяти в требуемое устройство, а само число остается в ячейке.

Пересылка информации означает, что информация читается из одной ячейки и записывается в другую.

Адрес ячейки формируется в устройстве управления (УУ), затем поступает в устройство выборки адреса, которое открывает информационный канал и подключает нужную ячейку.

Числа, символы, команды хранятся в памяти на равноправных началах и имеют один и тот же формат. Ни для памяти, ни для самого компьютера не имеет значения тип данных. Типы различаются только при обработке данных программой. Длину, или разрядность, ячейки определяет количество двоичных разрядов (битов). Каждый бит может содержать 1 или 0. В современных компьютерах длина ячейки кратна 8 битам и измеряется в байтах. Минимальная длина ячейки, для которой можно сформировать адрес, равна 1 байту, состоящему из 8 бит.

Для характеристики памяти используются следующие параметры:

1. емкость памяти – максимальное количество хранимой информации в байтах;

2. быстродействие памяти – время обращения к памяти, определяемое временем считывания или временем записи информации.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Производит арифметические и логические действия.

Следует отметить, что любую арифметическую операцию можно реализовать с использованием операции сложения.

Сложная логическая задача раскладывается на более простые задачи, где достаточно анализировать только два уровня: ДА и НЕТ.

Устройство управления (УУ) управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере, т.е. выполняет функции "регулировщика движения" информации. УУ читает команду, расшифровывает ее и подключает необходимые цепи для ее выполнения. Считывание следующей команды происходит автоматически.

Фактически УУ выполняет следующий цикл действий:

1. формирование адреса очередной команды;

2. чтение команды из памяти и ее расшифровка;

3. выполнение команды.

В современных компьютерах функции УУ и АЛУ выполняет одно устройство, называемое центральным процессором.

Поиск по сайту: