1. Общие принципы функциональной и структурной организации эвм. Классификации архитектур вычислительных систем по б.М. Когану

ЭВМ кроме аппаратной части и ПО включает в себя большое количество функциональых средств (коды форм, коды для выполнения арифметический операции и т.п.). Кроме кодов, на функционирования ЭВМ оказывает влияние алгоритм их формироваия, технология и обработка различных процедур.

Система команд, алгоритмы выполнения машинных операций, технология выполения различных процедур и взаимодействие Hard-&-soft, способы использования устройств при организации их совместной работы, составляющие идеологию функционирования ЭВМ, образуют функциональную организацию ЭВМ.

Реализована идеология функций ЭВМ может быть аппаратными, програмно-аппаратными, програмными средствами.

При серьезных конструктивных различиях ЭВМ могут быть совместими, то есть приспособленными к работе с одними и теми же программами и получению одних и тех же результатов. Совместимые ЭВМ должны иметь одинаковую функциональую организацию.

Класификация вычислительных систем по Конону

а)архитектура эвм однопроц-я

б)выч-я сист-ма с общим потоком команд

в)сист-ма с множ-ми потокоми команд и один-м протоком данных(конвейерная эвм)

г)ситс-ма с множ-м потоком команд и данных

2. Организация функционирования эвм с магистральной архитектурой

ЭВМ представляет собой совокупность устройств, выполненных на больших интегральных схемах. Все устройства ЭВМ делятся на центральные и периферийные. В центральных устройствах основным узлом, связывающим микропроцессорный комплект в единое целое, является системная магистраль. Она состоит из трех узлов, называемых шинами: шина данных (ШД), шина адреса (ША), шина управления (ШУ).

Управляющая работой ЭВМ программа перед началом выполнения загружается в основную память (ОП). Адрес первой выполняемой команды передается микропроцессору и запоминается в счетчике команд.

Начало работы процессора заключается в том, что адрес из счетчика команд выставляется на ШУ системной магистрали. Одновременно на ШУ выдается команда «Выборка из ОП». Получив команду, основная память считывает адрес с ША, находит ячейку с по этому адресу и выставляет содержимое ячейки на ШД, а на ШУ выставляет сигнал о выполнении команды. Получив который, микропроцессор вводит число с ШД в свою внутреннюю магистраль. Введенное число попадает в регистр команд.

В регистре комманд полученная каманда разделяется на 2 части: кодовую и адресную. Код команды поступает в блок управления, настраивает МП на выполнение заданной операции и определяется адрес следующей команды. Адресная часть выставляется на шину адресов и осуществляется выборка информации из основной памяти, которая поступает через внутреннюю магистраль МП в АЛУ. После чего начинается выполнения комады в АЛУ. Результаты выполнения операции выставляет МП на ШД, на ША выставляется адрес ОП, в который нужно записать результат, после чего на ШД выставляется сигнал об окончании операции. Получив этот сигнал процессор начинает выполнять обработку заного по описаному выше циклу.

В каждом цикле получив команду и выполнив код операции процессор определяет к какому устройству она относится, если команда должна выпонятся МП, то она выполняется по вышеописанному циклу. Если команда преедназначена для выполнения другим устройством, то МП выставляет на ША адрес интересующего его устройства, по ШУ передается сигнал «поиск устройств», устройство с совпавшим номером вырабатывает сигнал отлика по ШУ. МП получив сигнал отклика выставляет имеющийся у него данные на ШД и поспровождали это сигналом по ШУ. Получив отклик от устройства о приеме данных, МП переключается на другую работу.

3. Особенности управления основной памятью ЭВМ. Отображение адресного пространства программы на основную память. Виртуальная память

При выполнении программы осуществляется ее загрузка в основную память, при этом выделяется часть машинных ресурсов, эти ресурсы используются для размещения комманд данных управляющих таблицей областей и ввода данных. Если выделение ресурсов производится перед перемещением программы, то говорят о статическом перемещении, если в процессе, то говорят оо динамическом перемещении.

1) реальная память больше требуемого адресного простр-ва проги в этом случае загрузка в память происходит начиная с нулевого адреса, загруж-я прога явл-ся абсолютной.

2) реальная память меньше треб-го адресного простр-ва проги, даную проблему решает ОС, разбиением проги на две части и подкачка недостающеей части по мере необходимости (swaping).

при мультипрограммном режиме работы может возникнуть ситуация, когда между програмами образуются незанятые участки памяти(см. рис.)

сист-ма с динамическим перемещением, позволяет перемещать части програм несмежных участков, т.о. позволяя реализовать мультипрограммный режим работы.

ваиртуальная память

На реальном объеме памяти можно имитировать работу с макс-м объемом памяти. в этом случае система работает с макс-м объемом памяти хоть допустимая память которая опр-ся разрядностью систему гораздо меньше, такой режим называется режимом виртуальной памяти.

4. Особенности управления основной памятью ЭВМ. Адресная структура команд микропроцессора и планирование ресурсов

Програма разбивается на несколько связанных сегментов адреса в каждом сегменте начинается с нуля, самым эфективным способом является динамическая трансляция адресов, при ее использ-и сегменты загруж-ся в основную память без трансляции адресного простр-ва, трансляция адресов производится в процесе выполнения.

при такой системе адресная часть разбивается на две части 'эс' ' ай'. каждый сегмент проги должен иметь свой адрес, таким образом адрес будет состоять из двух частей 'эс' - номер сегмента, 'ай' - адрес внутри сегмента.

форма имени сегмента может быть любой, сумма всегда 32.

есть ограничения:структура адреса накладывает два главных огр-я:

огр-ся макс-е число сегментов, огр-ся макс-е смещ-е любого адреса в сегментеб

для динамической трансляции адресов по известным относительным, ОС строит специальные таблицы, устонавливающие соотв-я между сегментируемым адресным пространством проги и действенным адресам сегм-ов в реальной памяти. Таблицу сегментов содержит каждая выполняемая прога.

дополнение к таблицы сегментов для динамической трансляции адреса используется спец-й упр-й регистр, регистр начала таблицы сегментов, в этот регстр занесен адрес табдицы сегментов выполняемой в данный момент

динамическая трансляция при описаном подходе вып-ся автомат-ки.

Для решения проблемы фрагмегтаци водят еще одну еденицу называемою страницей.