- •Понятие информации и ее виды; подходы к оценке количества информации. Аналоговая и дискретная форма представления информации. Единицы дискретной информации.
- •Понятие алгоритма. Операция. Программа. Команда. Укрупненная структура и принцип функционирования эвм.
- •Способы представления дискретной информации. Позиционные и непозиционные системы счисления.
- •Системы счисления, используемые в эвм - двоичная, восьмиричная, шестнадцатиричная и двоично-десятичные системы счисления.
- •Перевод чисел из одной позиционной системы счисления в другую. Диапазон представления чисел со знаком и без знака. Точность представления числа.
- •Прямой, обратный и дополнительный коды. Выполнение операций двоичной арифметики в прямом, обратном и дополнительных кодах.
- •Представление чисел с фиксированной точкой и с плавающей запятой. Символьные данные.
- •Булевы функции одной и нескольких переменных. Функционально полные системы булевых функций. Логические операции и элементы для их выполнения.
- •Нормальные формы логических функций. Минимизация булевых функций.
- •Логические элементы и комбинационные схемы. Сложность комбинационных схем по Квайну.
- •Выполнение арифметических операций на основе функционально-полной системы логических функций. Комбинационные сумматоры и алу.
- •Последовательностные схемы (цифровые автоматы). Запоминающие элементы - триггеры.
- •Основные типы операционных элементов эвм. Шины. Организация передач между операционными элементами.
- •Сдвигающие регистры. Регистровые файлы.
- •Счетчики. Дешифраторы.
- •Основные характеристики компьютеров.
- •Быстродействие и производительность компьютеров.
- •Структура процессора простейшей базовой эвм. Назначение основных функцинальных устройств и элементов процессора.
- •Структура операционного автомата базовой эвм.
- •Выполнение команд в базовой эвм (на примере арифметической команды).
- •Выполнение команд в базовой эвм (на примере команд условного перехода).
- •Выполнение команд в эвм (на примере базовой эвм).
- •Понятие архитектуры и организации эвм. Основные элементы архитектуры.
- •Принцип программного управления.
- •Каноническая структура компьютера. Принстонская и гарвардская архитектура эвм.
- •Достоинства и недостатки неймановской архитектуры эвм.
- •Организация системы памяти. Внутренняя память процессора,
- •Организация ввода-вывода данных.
- •Структура компьютера с программно-управляемым интерфейсом.
- •Структура компьютера с общей шиной
- •Структура компьютера с каналами ввода-вывода.
- •Понятие системного интерфейса. Контроллеры внешних устройств. Параллельная и последовательная передача данных.
- •Способы адресации, используемые в эвм.
- •Способы адресации с модификацией адреса.
- •Стековая адресация. Выполнение вычислений в стековых эвм (на примере).
- •Система команд компьютера. Основные виды команд.
- •Понятие cisc и risc-архитектуры
- •Характерные особенности risc-процессоров
- •Однопрограммный режим работы компьютера.
- •Мультипрограммный режим работы компьютера.
- •Средства мультипрограммирования.
- •Функции управляющих программ операционной системы.
- •Привилегированные операции и состояния процессора.
- •Организация прерывания программ. Источники прерываний.
- •Основные сведения об организации ввода/вывода информации. Программно-управляемая передача данных и режим прямого доступа к памяти.
- •Организация синхронного обмена.
- •Организация асинхронного обмена.
- •Организация обмена по прерыванию.
- •Организация системы прерываний. Вектор прерывания. Понятие глубины прерывания. Уровни прерывания.
- •Понятие приоритета прерываний. Абсолютный и относительный приоритет. Организация обработки запросов на прерывание.
- •Программирование приоритетов по маске и по порогу.
- •Организация обмена в режиме прямого доступа к памяти. Функции контроллера пдп.
- •Принцип микропрограммного управления. Операционный и управляющий автоматы, их взаимодействие.
- •Микрооперация. Микрокоманда. Виды микрокоманд .Микропрограмма.
- •Горизонтальное кодирование микрокоманд.
- •Вертикальное кодирование микрокоманд.
- •Смешанное кодирование микрокоманд.
- •Управляющий автомат с хранимой микропрограммой.
- •Управляющий автомат с жесткой логикой.
- •Каноническая структура процессора.
- •Цикл выполнения машинных команд и его фазы.
- •Синхронный конвейер команд. Оценка его производительности.
- •Причины снижения производительности при конвейерном режиме обработки команд.
- •Способы повышения производительности при конвейерной обработке команд.
- •Структура процессора i8086. Организация конвейера команд. Регистровый файл процессора.
- •Особенности организации процессора i80286. Конвейер команд. Организация защиты памяти на аппаратном уровне.
- •Особенности организации конвейера команд в процессорах Pentium. Структура процессора. Понятие суперскалярной архитектуры.
Система команд компьютера. Основные виды команд.
Система команд компьютера включает в себя перечень машинных команд, реализуемых непосредственно аппаратными средствами.
Виды команд:
Адресная – используется адрес операнда.
Безадресная – адрес операнда выбирается по умолчанию (обычно это адрес регистра).
Ввода/вывода – осуществляют работу с устройствами ввода/вывода.
Другие виды команд (по их функциям):
Арифметические (sum, add, mul…)
Логические (побитовая обработка) (and, or, nor, xor….)
Команды сдвигов (sar, sal…)
Команды управления программой (br, jsr, isz…)
Понятие cisc и risc-архитектуры
CISC (Complex instruction set computing— компьютер с комплексным набором команд) — концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:
нефиксированное значение длины команды;
арифметические действия кодируются в одной команде;
небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.
Недостатки CISC архитектуры
высокая стоимость аппаратной части;
сложности с распараллеливанием вычислений.
RISC (restricted instruction set computer— компьютер с сокращённым набором команд) — архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — короче.
Характерные особенности risc-процессоров
Фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.
Специализированные команды для операций с памятью — чтения или записи. Операции вида «прочитать-изменить-записать» отсутствуют. Любые операции «изменить» выполняются только над содержимым регистров (т. н. архитектура load-and-store).
Большое количество регистров общего назначения (32 и более).
Отсутствие поддержки операций вида «изменить» над укороченными типами данных — байт, 16-битное слово. Так, например, система команд DEC Alpha содержала только операции над 64-битными словами, и требовала разработки и последующего вызова процедур для выполнения операций над байтами, 16- и 32-битными словами.
Отсутствие микропрограмм внутри самого процессора. То, что в CISC-процессоре исполняется микропрограммами, в RISC-процессоре исполняется как обыкновенный (хотя и помещённый в специальное хранилище) машинный код, не отличающийся принципиально от кода ядра ОС и приложений.
Однопрограммный режим работы компьютера.
Однопрограммный режим. Решение задач может быть организовано следующим образом. Программа загружается в основную память компьютера, после чего компьютер начинает исполнять эту программу до получения команды на прекращение счета. Режим работы, при котором компьютер в любой момент времени выполняет только одну программу, называется однопрограммным. .Основными являются состояния счета и ввода – вывода. В состоянии счета процессор выполняет последовательность команд программы до тех пор, пока не появится команда, предписывающая ввод – вывод данных. В состоянии ввода – вывода работает некоторое внешнее устройство, а процессор простаивает в ожидании момента окончания ввода – вывода. По окончании операции ввода – вывода процессор продолжает счет и так до тех пор, пока процесс вычислений, предписанный программой, не будет завершен. После этого в компьютер может быть загружена очередная программа.