19. Новые решения в развитии процессоров

1) Транзисторы с вертикальной структурой;

2) Двухзатворные транзисторы;

3) Новые полупроводники;

4) Оптические технологии построения процессоров.

20. Архитектура процессора. Система команд.

Архитектура – система команд и способы адресации, наличие дополнительных устройств в составе процессора, принципы и режимы его работы.

Основные типы архитектур:

• RISC – сокращенный набор команд;

• CISC – комплексный набор команд;

• MISC – минимальный набор команд;

• URISC – предельный случай RISC (выполняется только один тип инструкций).

Система команд – документ, в котором написано, какая инструкция что выполняет.

Элементы команды:

• код операции

• режим адресации операнд

• код анализируемых признаков (для команд условного перехода)

Типы команд:

1) Пересылки – не требуют выполнения операций, просто пересылают операнды от источника в приемник;

2) Арифметические – сложение, умножение, деление, увеличение на единицу и т.д.

1-2 входных операнда, 1 выходной.

3) Логические – лог. И, ИЛИ, НЕ и т.д. 1-2 операнда на входе, 1 на выходе;

4) Переходы – изменяют порядок выполнения программы, создают сложные алгоритмы.

21. Сопроцессор. Назначение и виды.

Сопроцессор – специализированный процессор, расширяющий возможности центрального за счет более эффективного решения узкого круга задач. Не является полноценным процессором.

Виды:

1) математический общего назначения – ускоряет вычисления с плавающей запятой;

2) ввода-вывода – разгружает ЦП от контроля за операциями ввода-вывода или расширяет его адресное пространство;

3) графический – процессор видеокарты, работает с графикой.

4) процессоры для узкоспециализированных задач.

27. Классификация памяти.

1) Доступные операции с данными:

• только для чтения (ROM)

• для чтения/записи

2) Энергонезависимость:

• Энергонезависимая память – записи не стираются при снятии электропитания (ПЗУ и ППЗУ);

• Энергозависимая память – записи стираются при снятии электропитания (ОЗУ, кэш-память):

  • Статическая память – для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения;

  • Динамическая память – информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить ее периодическое восстановление (регенерацию).

3) Метод доступа:

• Последовательный доступ (SAM) – ячейки памяти считываются последовательно, одна за другой, в очередности их расположения (стековая память);

• Произвольный доступ (RAM) – вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.

4) Назначение:

• Буферная память – предназначена для временного хранения данных при обмене ими между различными устройствами или программами;

• Временная память – память для хранения промежуточных результатов обработки;

• Кеш-память – часть архитектуры устройства или ПО, осуществляющая хранение часто используемых данных для предоставления их в более быстрый доступ;

• Корректирующая память – часть памяти, предназначенная для хранения адресов неисправных ячеек основной памяти;

• Управляющая память – содержащая управляющие программы (обычно реализуется в виде ПЗУ);

• Разделяемая память – доступная одновременно нескольким пользователям, процессам или процессорам.

5) Организация адресного пространства:

• Реальная или физическая память – способ адресации соответствует физическому расположению ее данных;

• Виртуальная память – способ адресации не отражает физического расположения данных;

• Оверлейная память – присутствует несколько областей с одинаковыми адресами, из которых в каждый момент доступна только одна.

6) Удаленность и доступность для процессора:

• Первичная память – доступна процессору без какого-либо обращения к внешним устройствам:

  • Регистры процессора, расположенные непосредственно в АЛУ;

  • Кэш процессора.

• Вторичная память – доступна процессору путем прямой адресации через шину адреса. Таким образом доступны основная память и порты ввода-вывода;

• Третичная память – доступна только путем нетривиальной последовательности действий. Сюда входят все виды внешней памяти.

7) Управление процессором:

• Непосредственно управляемая (оперативно доступная) память – память, непосредственно доступная в данный момент центральному процессору;

• Автономная память – память, реализованная, например, с помощью службы внешних носителей.

8) Организация хранения данных:

• Адресуемая память – адресация осуществляется по местоположению данных;

• Ассоциативная память – адресация осуществляется по содержанию данных;

• Магазинная (стековая) память – реализация стека;

• Матричная память – доступ осуществляется по двум и более координатам;

• Объектная память – память, система управления которой ориентирована на хранения объектов;

• Семантическая память – данные размещаются и списываются в соответствии с некоторой структурой понятийных признаков.