
- •Архитектура вычислительных систем. Учебное пособие.
- •Характеристики и режимы работы эвм
- •Основные характеристики эвм
- •1.2. Режимы работы эвм
- •1.2.1. Однопрограммный режим работы
- •1.2.2. Мультипрограммный режим работы
- •1.2.3. Режим пакетной обработки
- •1.2.4. Режим разделения времени
- •1.2.5. Диалоговый режим работы
- •1.2.6. Режим работы в реальном масштабе времени
- •Классификация компьютеров по областям применения
- •2.1. Персональные компьютеры и рабочие станции
- •2.3. Серверы
- •2.4. Мейнфреймы
- •2.5. Кластерные архитектуры
- •3. Организация современного пк
- •Архитектура пк на базе набор микросхем 440 lx
- •3.1. Структура системной платы на наборе микросхем 440 lx
- •3.2. Типы системных плат на чипсете 440 lx
- •4. Функциональная и структурная организация процессоров
- •4.1. Классификация процессоров (cisc и risc)
- •4.2.Принципы организации процессоров
- •4.2.1. Назначение и структура процессора
- •Структура микропроцессора
- •4.2.2. Основные регистры процессоров
- •Операционное устройство и шинный интерфейс
- •4.2.3. Способы организации управления вычислительным процессом
- •Схемный принцип управления
- •Микропрограммный принцип
- •4.2.4. Технология mmx
- •Отображение ммх-регистров на fpu-регистры
- •Влияние ммх-команд на контекст fpu
- •4.2.5. Принципы конвейерной технологии
- •Представление о работе конвейера
- •Диаграмма работы простейшего конвейера
- •4.3. Микроархитектура процессоров p5
- •Структурная схема микропроцессора Pentium
- •4.4. Микроархитектура процессоров семейства р6
- •Структурная схема микропроцессора Pentium Pro
- •Ядро и подсистемы памяти Pentium
- •Устройство выборки/декодирования
- •Структура устройства диспетчирования/выполнения
- •Устройство отката
- •Интерфейс с шиной
- •4.5. Микроархитектура процессоров семейства amd
- •Микроархитектура процессора amd-k6-2
- •Микроархитектура процессора amd Athlon
- •Рабочая схема модуля вычислений с плавающей точкой
- •Организация системной шины
- •5.Принципы организации системы прерывания программ
- •5.1. Классы сигналов прерывания
- •5.2. Распределение прерываний в пк на базе процессоров х86
- •Распределение аппаратных прерываний
- •5.3. Приоритеты прерываний
- •Временная диаграмма возможного процесса прерывания программы
- •Определение исполнение программ в системе с учетом приоритетности запросов прерывания
- •5.4. Защита от прерывания
- •Организация памяти пк
- •6.1. Иерархии памяти
- •6.2. Организация кэш-памяти
- •6.3. Организация оперативной памяти (ram)
- •6.3.1. Типы и классификация оп
- •Прямая регистровая адресация
- •6.3.2.4. Подразумеваемая адресация
- •6.3.2.5. Косвенная адресация
- •Косвенная адресация с использованием оперативной памяти
- •6.3.2.6. Косвенная регистровая адресация
- •6.3.2.7. Модификация адресов
- •Индексная адресация с использованием регистров
- •6.3.2.8. Относительная адресация
- •Относительная адресация
- •Формирование исполнительного адреса при относительной и индексной адресации
- •6.4. Организация виртуальной памяти
- •6.4.1. Страничная адресация памяти
- •Адреса при страничной адресации
- •Порядок использования таблицы страниц
- •6.4.2. Сегментация памяти
- •7. Организация ввода-вывода
- •7.2. Системные и локальные шины
- •7.3. Шины ввода/вывода
- •7.3.1. Шина agp
- •Схемы pci и agp
- •7.3.2. Шина usb
- •Топология шины usb
- •7.3.3. Шины ide и scsi
- •8. Периферийные устройства
- •Примеры устройств ввода/вывода
- •8.1. Магнитные и магнитооптические диски
1.2. Режимы работы эвм
В современных ЭВМ можно выделить следующие режимы работы:
- однопрограммный;
- мультипрограммный;
- пакетной обработки;
- разделения во времени;
- диалоговый;
- режим реального времени.
1.2.1. Однопрограммный режим работы
Режим, при котором выполняется не более одной независимой программы. При таком режиме работы ЭВМ решение задачи начинается с загрузки программы в ОП, после чего ЭВМ последовательно выполняет команды программы. При этом в каждый момент времени работает одно ее устройство, в то время как остальные простаивают в ожидании окончания ранее начатого действия. Значительные потери рабочего времени ЭВМ связаны с медленной работой устройства ввода-вывода по сравнению с работой быстродействующих устройств (АЛУ, ЦУУ, ОЗУ и т.д.).
1.2.2. Мультипрограммный режим работы
Режим, при котором в памяти ЭВМ хранится несколько программ и выполнение одной программы может быть прервано для перехода к выполнению другой с последующим возвратом к прерванной программе. При совместном выполнении нескольких программ простои оборудования уменьшаются, поскольку увеличивается вероятность того, что среди находящихся в ЭВМ программ имеется одна, готовая к использованию освободившегося оборудования. Для уменьшения простоев оборудования ЭВМ широко применяют метод организации параллельной работы устройства ЭВМ за счет совмещения различных операций при работе ЭВМ. В целях более эффективного использования ЭВМ организуют мультипрограммную обработку информации на ЭВМ так, чтобы ею параллельно выполнялись команды, относящиеся к различным и независимым программам.
Мультипрограммный режим повышает производительность ЭВМ за счет увеличения числа задач, решаемых ЭВМ в течение некоторого промежутка времени. При этом время решения отдельной задачи увеличивается по сравнению с временем решения ее в однопрограммном режиме.
1.2.3. Режим пакетной обработки
Для обеспечения мультипрограммной обработки информации необходимо наличие нескольких задач, ожидающих обработки. Для эффективной загрузки ЭВМ используется режим пакетной обработки данных. В этом режиме задачи (программы и данные), подготовляемые многими пользователями ЭВМ, собираются в пачки-пакеты. Пакет состоит из заданий (не более 15), относящимся ко многим задачам, обработка которых занимает не менее часа машинного времени.
Различают два режима пакетной обработки. В первом число задач, выполняемых одновременно, фиксируется, а во втором не фиксируется, но в процессе обработки пакета ЭВМ оно может изменяться пакета ЭВМ оно может изменяться динамически. Пакет, предварительно записанный на том или ином носителе информации, вводится в ОЗУ ЭВМ. Когда пакет загружен, ЭВМ выбирает на обработку несколько задач и начинает выполнять их мультипрограммном режиме. Когда решение одной группы задач пакета закончено, из него выбирается для обработки следующая группа, это продолжается до тех пор, пока не будет обработана последняя группа задач пакета. После этого в ЭВМ вводится новый пакет задач.
Пакетная обработка данных позволяет увеличить производительность ЭВМ и уменьшить стоимость машинной обработки информации.