ответы на тесты, билеты / ответы на кр. часть 1 / Лекция 1

Лекция 1 (Кустарев П.В.)

1. Перечислите основные (ключевые) подсистемы ЭВМ.

ЦП – центральный процессор – центральный блок ЭВМ реализующий обработку данных

ПУ – периферийные устройства

КВВ – контроллер ввода-вывода

КИ – коммуникационные интерфейсы

БУС – блок управления системой (ПС – подсистема синхронизации, Гн – генератор, подключённый к ПС, СС – система сброса, Supervisor, WDT)

ДУУС – дополнительные устройства управления системой

ДП – долговременная память

СШ – системная шина

ОП – основная память (ОП – оперативная память, ПП – постоянная память)

БП – блок питания

И всевозможные контроллеры

2. В чем состоит принцип магистрально-модульной организации ЭВМ?

Структура большинства современных микропроцессорных систем является магистрально-модульной: различные функциаонально-завершённые блоки подключены к общим магистралям (шинам), посредством которых взаимодействуют между собой, образуя единую вычислительную систему. Передача информации и синхронизирующих сигналов между различными группами функциональных блоков выполняется в режиме разделения времени, т.е. поочерёдно.

Магистраль (шина) – совокупность сигналов, соединяющих несколько функциональных блоков ЭВМ.

Шины бывают параллельные – управляющие сигналы и/или биты информации передаются по отдельным проводам одновременно, и последовательностные – сигналы и биты передаются по одним и тем же проводам, но последовательно друг за другом во времени.

Наиболее типичной является трёхшинная архитектура микропроцессорных систем с шинами адреса (ША или AB (Address Bus)), данных (ШД или DB (Data Bus)) и шиной управления (IE или CB (Control Bus)).

3. Что такое вычислительное ядро ЭВМ, какие компоненты его составляют.

Вычислительное ядро (то оборудование и программные средства, которые непосредственно участвуют в решении заданной задачи).

К ядру относятся те элементы, которые непосредственно выполняют вычислительную работу. Поскольку в оперативной памяти обычно хранятся данные, непосредственно использующиеся в вычислительном процессе, этот элемент вычислительной системы («ОП» на рис. 2) однозначно можно отнести к ее ядру. Также к ядру ВС бесспорно относятся центральные процессоры, т.к. они производят основные вычисления. Кроме того, к ядру относятся те элементы ВС, которые обеспечивают взаимосвязь процессора и оперативной памяти (кэш-память), специальные процессоры (математический сопроцессор), специализированные блоки, отвечающие за синхронизацию, диспетчеризацию, обеспечивающие безопасность рабочих блоков.

4. Укажите назначение и приведите блок-схему подключения системного супервизора.

Системный супервизор – электронная схема, которая с помощью специальных встроенных компьютерных датчиков, контролируют наличие напряжения на линиях электропитания, наличие перегрева, стабильность частоты синхросигнала, контролирует возникновение ошибок при передаче данных по шинам, контролирует наличие внешнего напряжения электропитания и другие параметры системы.

При возникновении внештатных ситуаций супервизор может рестартовать систему, отключить систему или выдать (записать в журнал) сообщение.

Этот аппаратный блок не зависит от ЦП и работает, если система «ляжет».

5. Укажите назначение, опишите принцип работы и приведите блок-схему подключения сторожевого таймера (WatchDogTimer).

WDT – специальное аппаратное устройство, предназначенное для обнаружения программных сбоев и по возможности их исправления.

Представляет собой цифровой двоичный счётчик, тактируемый от независимого генератора, после переполнения счетчика вырабатывается специальный сигнал, который может либо генерировать сброс, либо вырабатывать системное прерывание.

Чтобы сигнала тревоги не вырабатывалось, ЦП 1 раз в определённое время вырабатывает специальный сигнал сброса WDT (сигнал обнуления).

Это устройство ставится не во всех системах – потому что приходится расставлять команды для таймера. Сторожевой таймер может выноситься из системы наружу.

6. Перечислите типы блоков памяти в составе ЭВМ.

Энергонезависимая память — память, реализованная ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды памяти на ПЗУ и ППЗУ; Энергозависимая память — память, реализованная ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся память на ОЗУ, кеш-память. (Статическая память — энергозависимая память, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения; Динамическая память — энергозависимая памяти, в которой информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить её периодическое восстановление (регенерацию)).

ДП – долговременная память (энергонезависимая) ВП – внешняя память.

ОП – основная память (энергозависимая):

ОП – оперативная память (ОЗУ – основное запоминающее устройство) RAM;

ПП – постоянная память (ПЗУ – постоянное запоминающее устройство) ROM.

7. Укажите назначение и приведите блок-схему подключения контроллера основной памяти.

В некоторых случаях интерфейс микросхем памяти не совпадает с интерфейсом памяти со стороны процессора, тогда используются преобразователи, которые называются контроллерами памяти. Обычно это касается ОЗУ.

Контроллер памяти:

1. Преобразует системный интерфейс процессора в интерфейс микросхем памяти используемого типа;

2. Обеспечивает раздельное подключение различных по быстродействию микросхем ОЗУ и для ПЗУ;

3. Обеспечивает специальные операции управления памятью вне циклов достпа процессора и без его участия, в том числе, регенерацию динамического ОЗУ, циклы записи FLASH – памяти и т.п.

4. Либо встраиваются в микропроцессор, либо реализуются в дополнительных микросхемах системной логики (chipset).

8. Перечислите функции и приведите блок-схему подключения контроллеров периферийных устройств.

Контроллерами ввода-вывода будем называть устройства (или обособленные сложные блоки устройств), не способные самостоятельно избирать команды и для осуществления своих функций требующие управления извне. Простым примером такого устройства можетбыть контроллер последовательного канала.

Контроллеры в/в (контроллеры периферийных устройств, КВВ) делятся на:

1.Устройства сопряжения стандартного интерфейса ВС с интерфейсом ВУ (функция преобразования), которые называются адаптерами;

2.Локальные устройства управления конечным оборудованием ВУ (функция управления).

9. Укажите назначение часов реального времени (RTC), какие типы интерфейсов (шин) используются для подключения RTC.

Часы реального времени (Real-time clock, RTC) - это часы ЭВМ (наиболее часто выполненные в виде интегральной схемы), которые обеспечивают течение реального времени.

Назначение:

Хотя поддержка времени может быть выполнена и без RTC, его использование дает следующие преимущества:

- Низкое энергопотребление (особенно важно при работает от резервного источника питания)

- Освобождает основную систему для решения задач критичных ко времени выполнения (Frees the main system for time-critical tasks)

- Иногда отсчет времени более точен, чем при использовании других методов

Для подключения используются:

1. Последовательный интерфейс

   1. I²C,

   2. 3-wire,

   3. SPI.

2. Параллельный интерфейс;

   1. с мультиплексированной шиной «адрес/данные»,

   2. с разделенными шинами адреса и данных.

3. Однопроводный интерфейс 1-wire;