28. Які існують ненейманівські архітектури комп'ютерів? Які їх відмінні риси?

Відповідь:

-Гарвардська архітектура: Вона передбачає розділення пам'яті на пам'ять даних і пам'ять команд.

Тим самим розділяються шини передачі керуючої і оброблюваної інформації,при цьому підвищується продуктивність комп’ютера за рахунок суміщення в часі пересилання та обробки даних і команд.

-Дуальна пристонсько-гарвардська архітектура: Злиття двох архітектур

виконують на рівні кеш пам'яті шляхом її поділу на кеш даних та кеш команд

(рис. 1.10). Злиттям архітектур програмісту надано зручність програмних технологій

принстонської архітектури, а з боку процесора реалізовано гарвардську архітектуру, в

результаті чого він значно менше пригальмовується з боку основної пам'яті.

-Паралельні комп'ютерні системи. Паралельна обробка інформації є ключовим напрямком

побудови високопродуктивних комп'ютерних систем.

-Машина потоків даних. Керування обчислювальним процесом в машині потоків

даних здійснюється даними за їх готовністю до обробки.

-Асоціативна машина передбачає маніпуляції з даними не відповідно до їх адрес, як

це є в машині Джона фон Неймана.

29. Назвіть два основних напрями використання комп'ютерів.

Відповідь: Перший напрямок - це підсилення інтелектуальних можливостей

людини в досить широкому розумінні цього поняття. Мається на увазі прискорення

обчислень, зберігання великих об'ємів інформації, швидкий пошук та відображення

необхідної інформації і т. д. Комп'ютери цього напрямку повинні мати велику ємність

пам'яті, потужне програмне забезпечення, розвинуті засоби взаємодії з людиною.

Другий напрямок - це використання комп'ютера як елемента електротехнічної системи,

наприклад, системи керування, інформаційно-вимірювальної системи, системи

передачі даних і т. д.

30. Що розуміється під паралельною обробкою?

Відповідь:Паралельна обробка інформації є ключовим напрямком

побудови високопродуктивних комп'ютерних систем. Однак і паралельні комп'ютерні

системи мають обмеження. По-перше, зі збільшенням кількості процесорів ускладнюється

задача розподілу завдань між процесорами. Для її вирішення використовуються

додаткові процесори, кількість яких може значно перевищувати кількість процесорів,

зайнятих безпосередньо виконанням алгоритму. По-друге, послідовна природа багатьох

алгоритмів обмежує прискорення, якого можна досягти, використовуючи багатопроцесорну

організацію.

31. Які є типи комп'ютерів?

Відповідь: > персональні комп'ютери (personal computers) - комп'ютери, орієнтовані на користування

однією особою;

> робочі станції (workstations) - комп'ютери, орієнтовані на вирішення інженерних

задач, в першу чергу в складі локальних комп'ютерних мереж;

> багатотермінальні системи - набір стандартних терміналів, підключених до сервера;

> сервери - центральні комп'ютери для побудови інформаційних систем;

> мейнфрейми (mainframes) - великі універсальні комп'ютерні системи;

> кластерні комп'ютерні системи - об'єднання комп'ютерів, що сприймається операційною

системою, системним програмним забезпеченням, прикладними програмами

і користувачами як єдине ціле;

> суперкомп'ютери - найпотужніші на даний час комп'ютери;

> мікроконтролери - комп'ютери на кристалі, призначені для керування електронними

пристроями.

> спеціалізовані комп'ютери. Вони орієнтовані на вирішення задач, котрі неможливо

або недоцільно виконувати на універсальних комп'ютерах.

Розглянемо названі комп'ютери детальніше.

32. Персональні комп'ютери - особливості та сфери застосування.

Відповідь:Особливості: низька ціна, простий у користуванні.Орієнтовані на користування

однією особою.

33. Як сконструйовано сучасний персональний комп'ютер?

Відповідь: До складу комп'ютера входить системний блок (в якому розміщена материнська плата, центральний процесор,основна пам'ять, карта розширення, блок живлення і т. д.), дисплей, клавіатура, мишка. В системний блок також вбудовані драйвер оптичного диску і зовнішня дискова пам'ять.

34. Робочі станції - особливості та сфери застосування.

Відповідь: робочі станції- це добре збалансовані комп'ютерні системи, які, разом з високою продуктивністю, характеризуються великою ємністю основної і зовнішньої пам'яті, мають високошвидкісні внутрішні магістралі, високоякісну і швидкодіючу графічну підсистему і різноманітні пристрої введення-виведення. Орієнтована на технічні та наукові застосування.

35. Багатотермінальні системи - особливості та сфери застосування.

Відповідь: . багатотермінальні системи - набір стандартних терміналів, підключених до сервера, багатотермінальні системи ПК+роб.станція.сфера застосувань обробка медіа інформації

36. Сервери - особливості та сфери застосування.

Відповідь: Прикладні комерційні та бізнесові системи, розраховані на багато користувачів, включаючи системи керування базами даних і обробки транзакцій, великі видавничі системи, мережні системи і системи обслуговування комунікацій, системи розробки програмного забезпечення і обробки зображень, вимагають переходу до моделі обчислень "клієнт-сервер" і розподіленої обробки.

37. Великі універсальні комп'ютерні системи - особливості та сфери застосування.

Відповідь: Великі універсальні комп'ютерні системи (мейнфрейми) і до сьогоднішнього дня залишаються найпотужнішими (не рахуючи суперкомп'ютерів) комп'ютерними системами загального призначення, що забезпечують безперервний цілодобовий режим експлуатації.

38. Кластерні архітектури - особливості та сфери застосування.

Відповідь: Кластер - Це модульна багатопроцесорна система, створена на базі стандартних обчислювальних вузлів, з'єднаних високошвидкісний комунікаційним середовищем. Сфера застосування кластерних систем зараз анітрохи не вужче, ніж суперкомп'ютерів з інший архітектурою: вони не менш успішно справляються із завданням моделювання самих різних процесів і явищ.

39. Суперкомп'ютери - особливості та сфери застосування.

До класу суперкомп'ютерів належать комп'ютери, що мають максимальну в даний час продуктивність, а також максимальну ємність основної та зовнішньої пам'яті. Використовувати суперкомп'ютери: автомобілебудування; нафто- і газовидобуток; фармакологія; прогноз погоди і моделювання зміни клімату; сейсморозвідка; проектування електронних

пристроїв; синтез нових матеріалів, генні дослідження.

40. Мікроконтролери - особливості та сфери застосування.

Відповідь: Мікроконтролери - комп'ютери на кристалі, призначені для керування електронними пристроями, зокрема побутовими пристроями, виробничими лініями, вимірювальними пристроями і т. д. використанню мікроконтролерів у різного роду вбудованих системах.

41. Спеціалізовані комп'ютери - особливості та сфери застосування.

Відповідь: Спеціалізовані комп’ютерні системи (СКС) призначені для вирішення конкретних задач в проблемно-орієнтованих системах, які широко використовуються в галузі аеронавігації, промисловості, будівельної та космічної техніки, робототехнічних комплексах, медицині, побутовій техніці і т. д.

42. Поясніть ієрархічну природу комп'ютера.

Відповідь: Ієрархічна природа, тобто комп'ютер розглядається як набір взаємозв'язаних підсистем, кожна з яких також є ієрархічною Найнижчим рівнем є елементарна підсистема. На кожному рівні складна система включає набір відповідним чином з'єднаних компонент, які визначають її поведінку на даному рівні.Кожен рівень може бути описаним структурою та функціями компонент. Структура включає перелік компонент та організацію їх взаємозв'язків. Функції описують операції

кожної індивідуальної компоненти.

43. Назвіть сім рівнів організації комп'ютера.

Відповідь: *Рівень мови високого рівня

*Рівень мови асемблера

*Рівень операційної системи

*Рівень архітектури системи команд

*Мікроархітектурний рівень

*Цифровий логічний рівень

*Фізичний рівень (транзистори і тд.)

ТЕМА 2

1. Що таке система числення?

Система числення - це спосіб подання довільного числа за допомогою алфавіту символів,

які називають цифрами.

2. Що таке позиційна система числення?

Якщо в послідовності цифр, які зображають число, має значення позиція цифри, то

систему числення називають позиційною.

3. Що таке основа системи числення?

Основа системи числення - кількість різних цифр, які використовуються

в позиційній системі числення.

4. Чому двійкові і десяткові системи числення названі позиційними?

Тому що в них має значення позиція цифри.

5. Запишіть довільне число в позиційній системі числення та його кількісний еквівалент.

1011101=93

123=123

6. Поясніть зв'язок вісімкової та шістнадцяткової систем числення з двійковою системою

числення.

Три двійкових розряди переводяться в один вісімковий, а чотири двійкових розряди - в один

шістнадцятковий.

7. Поясніть правило переведення чисел із системи числення з основою k до десяткової.

1011010,01₂ = 1 • 2⁶ + 0 • 2⁵+ 1 • 2⁴+ 1 • 2³+ 0 • 2² + 1 • 2¹ + 0 • 2⁰ + 0 • 2^-1 + 1 • 2^-2 =

= 64+ 16 + 8 + 2 + 0,25 = 90, 25₁₀

8. Поясніть правило переведення чисел із десяткової системи числення до системи числення

з основою k.

Переведення цілої частини числа у вісімкову систему:

12345 : 8 = 1543, залишок 1;

1543 : 8 = 192, залишок 7;

192 : 8 = 24, залишок 0;

24 : 8 = 3, залишок 0;

3 : 8 = 0, залишок 3.

Результат: 30071.

Переведення дробової частини числа у вісімкову систему:

0,67x8 = 5,36;

0,36x8 = 2,88;

0,88 х 8 = 7,04;

0,04x8 = 0,32.

Наближений результат: 0,5270....

9. Що означають слова біт, байт, слово?

Один двійковий розряд який може набувати значення 1 або 0 є найменшою одиницею інформації,

названої бітом. Розрядність слова може бути від 1 біта до довільної кількості п бітів. Слово із

8 бітів називають байтом. Як правило, коли йдеться про комп'ютерну техніку, всі виміри

кількості розрядів наводяться в бітах або байтах Часто словом іще називають число із

32 бітів, а число із 16 бітів - півсловом.

10. Назвіть три способи представлення двійкових чисел із знаком в комп'ютерах, і поясніть

їх відмінності.

Для спрощення виконання арифметичних операцій додатні та від'ємні числа (тобто

числа зі знаком) відображаються спеціальними кодами: прямим, оберненим та доповняльним.

11. Поясніть суть оберненого коду представлення двійкових чисел із знаком.

В оберненому коді, як і у прямому, старший розряд позначає знак числа (0 - додатне

число, а 1 - від'ємне). Розряди додатного числа записуються у звичайному вигляді, а

від'ємного - в інвертованому вигляді (замість 0 пишеться 1 і навпаки).

12. Поясніть суть доповняльного коду представлення двійкових чисел із знаком.

Доповняльний код будується на основі оберненого. Якщо число додатне, то не проводиться

жодних дій, якщо від'ємне - після інвертування до молодшого розряду числа

додається одиниця.

13. Поясніть суть прямого коду представлення двійкових чисел із знаком.

У прямому коді лівий (його ще називають старшим) розряд позначає знак числа, а

решта розрядів - саме число.

14. Яке саме з трьох цілочисельних представлень використовується частіше всього в комп'ютері?

Найчастіше серед розглянутих кодів в комп'ютерах використовується доповняльний

код. Це зумовлено більшою зручністю проведення арифметичних операцій над числами,

представленими в такому коді, оскільки при його застосуванні операція алгебраїчного

додавання зводиться до додавання арифметичного.

15. Який діапазон представлення двійкових чисел із знаком в прямому, оберненому та доповняльному кодах?

16. Що таке переповнення, і як воно може бути виявлене?

Якщо певне число більше за максимальне, яке може бути представлене певною кількістю

розрядів, то значення числа може втрачатися. Таку ситуацію називають переповненням. Зазвичай, якщо при виконанні певної програми виникає переповнення, в арифметико-логічному пристрої формується сигнал, який фіксується в відповідному тригері та повідомляє операційну систему комп'ютера про наявність переповнення.

17. Як переповнення для чисел без знаку відрізняється від переповнення для чисел із знаком?

Хз, там такого нема. Логічно - відбувається зміна знаку.

18. Назвіть три способи представлення числових даних в комп'ютері.

• як цілі або дробові числа з фіксованою комою, які складаються із деякої кількості

бітів;

• як числа з рухомою (ще деколи вживають "плаваючою") комою, кожне з яких має

порядок та мантису

• як двійково кодовані десяткові, де байт (чи півбайта) представляє одну десяткову

цифру, а послідовність байтів (чи півбайтів) представляє число.

19. Що означає представлення числа з одинарною та з подвійною точністю?

Коли деяке число має 32 біти, то говорять, що воно представлене з одинарною точністю,

якщо ж 64 біти - з подвійною точністю.

20. Де розміщується кома при представленні чисел з фіксованою комою?

У разі використання чисел із фіксованою комою, представлення коми не виконується,

але вважається, що вона є на певній наперед відомій позиції відносно розрядів числа.

Найчастіше вважається, що кома стоїть після молодшого розряду числа (таким чином

представляються цілі числа) або перед старшим розрядом числа (таким чином представляються

дробові числа), хоча можливе застосування і змішаного варіанту.

21. На якій позиції розміщується кома при представленні цілих чисел?

Кома стоїть після молодшого розряду числа.

22. На якій позиції розміщується кома при представленні дробових чисел?

Кома стоїть перед старшим розрядом числа.

23. Яке найбільше ціле додатне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

2³¹-1 = 2147483647

24. Яке найбільше дробове додатне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

0,111….1 = (1-2^-31)

25. Яке найменше ціле додатне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

1

26. Яке найменше дробове додатне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

0,0….1 = 2^-31

27. Яке найбільше ціле від'ємне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

-1

28. Яке найбільше дробове від'ємне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

-2^-31

29. Яке найменше ціле від'ємне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

-2³¹+1 = -2147483647

30. Яке найменше дробове від'ємне число може бути представлене в n-розрядній сітці?

-(1-2^-31)

31. Які є три складові частини чисел з рухомою комою? 2.6.3

т - мантиса числа, q - основа порядку, ± р - порядок числа.

32. Що таке зміщений порядок і яка мета його застосування?

Зазвичай у формат і з рухомою комою замість порядку р використовують так звану

характеристику ("зміщений порядок") г = ± р + 1, де 1 - надлишок (зсув) , значення якого

підбирається таким чином, щоб у разі зміни значення показника від деякого мінімально­

го значення -|р тіп | до максимального +|ртах |» характеристика г змінювалася від 1 до г тах .

Отже , характеристика не змінює свого знаку. У цьому випадку відпадає необхідність у

відображенні знаку порядку Б . Для цього приймається , що 1 = 2 к1

, де к - число розрядів,

виділених для представлення порядку числа у формат і з рухомою комою.

Тоді форма т числа з рухомою комою можна подати так:

[А] = 5 т р т А .

33. Яка перевага використання зміщення взамін знакового біта в порядку?

34. Які найбільші та найменші додатні і від'ємні числа можуть бути представлені в форматі

ІЕЕЕ-754? 2.6.4

35. Чому використовується представлення чисел з рухомою комою в нормалізованій формі? -Для однозначного і максимально точного відображення чисел число з рухомою комою представляють у нормалізованому вигляді .

36. Що таке нормалізація?

37. Чому упускається одиниця старшого розряду нормалізованої мантиси при зберіганні

числа з рухомою комою?

38. Скільки розрядів має число з рухомою комою в форматі ІЕЕЕ-754 з одинарною точністю? -32

39. Скільки розрядів має число з рухомою комою в форматі ІЕЕЕ-754 з подвійною точністю? -64

40. Які є переваги та недоліки використання відмінної від 2 основи порядку для чисел з ру­

хомою комою?

41. Назвіть особливості виконання операцій над числами з рухомою комою. - Особливості виконання операцій над числами з рухомою комою: • збільшення мантиси у 2 рази здійснюється зсувом двійкового значення мантиси ліворуч (у бік старших розрядів) ; • зменшення мантиси у 2 рази здійснюється зсувом двійкового значення мантиси праворуч (у бік молодших розрядів) ; • величина числа не зміниться, якщо збільшити мантису в 2 рази і одночасно зменшити порядок на 1; • величина числа не зміниться, якщо зменшити мантису в 2 рази і одночасно збільшити порядок на 1.

42. Коли використовується представлення чисел з поблоково-рухомою комою? - коли обробці підлягають масиви чисел, які змінюються в вузькому діапазоні значень. В цьому випадку з метою більш ефективного використання розрядної сітки для представлення чисел використовують так звану поблоково-рухому кому, коли для всього масиву чисел є лише один порядок.