Оглавление
1. Структурная организация ЭВМ. Организация связи между блоками ЭВМ. Типы интерфейсов 3
2. Синтез микропрограммного автомата Мили по граф-схеме алгоритма. Разметка граф-схемы ГСА, кодирование состояний, структурная таблица переходов автомата, система канонических уравнений, описывающих работу автомата, и его функциональная схема 6
3. Синтез микропрограммного автомата Мура по граф-схеме алгоритма. 9
Разметка граф-схемы, кодирование состояний, структурная таблица переходов автомата, система канонических уравнений, описывающих работу автомата, и его функциональная схема 9
4. Структура и функционирование микропрограммируемого управляющего автомата. Основные поля микрокоманды 12
5. Структура памяти ЭВМ. Запоминающие устройства, их основные параметры 15
6. Оперативная память ЭВМ. Структура запоминающего устройства с произвольным доступом 18
7. Оперативная память ЭВМ. Структура запоминающего устройства с двухкоординатной выборкой 21
8. Оперативная память ЭВМ. Структура запоминающего устройства со стековой организацией 24
9. Оперативная память ЭВМ. Структура запоминающего устройства с магазинной организацией 27
10. Организация оперативной памяти. Многоблочная память 29
11. Организация оперативной памяти с многоканальным доступом. Схема анализа приоритета при подключении каналов 31
12. Организация памяти. Иерархические уровни. Двух- и трехуровневая организация памяти 32
13. Организация прямого доступа к памяти 33
14. Принципы защиты информации. Защита информации при страничной адресации 35
15. Организация виртуальной памяти 37
16. Области применения языка XML: организация и функции платформы XML, моделирование данных 40
Моделирование данных XML 41
17. Правильно построенный документ XML: общие правила синтаксиса XML 42
18. Интерфейсы анализаторов XML: доступ и манипулирование содержанием и структурой XML 44
19. Образец подстановки XSLT: модель документа, трансформация деревьев, подстановками 47
20. Открытая архитектура компьютера: понятие архитектуры вычислительного устройства, принцип открытости архитектуры 50
21. Работа шины PCI: стандарты подключения периферийных компонентов, пассивное и активное устройства шины PCI 54
22. Программная модель PCI: команды ассемблера для управления вводом/выводом, драйверы, отображение регистров периферийных устройств 59
23. Систематика Флинна: высокопроизводительные вычисления, архитектуры суперкомпьютеров 62
24. Протокол пересылки файлов FTP. Назначение протокола, схема работы. Список команд и кодов ответов 64
25. Общие сведения об IP-адресах. Классы IP-адресов. Связь IP адреса с доменом посредством службы доменных имен. Подсеть, маска подсети 69
26. Протокол передачи гипертекста HTTP. Общие сведения. URL, заголовок HTTP-запроса. HTTP-ответ, заголовки HTTP-ответа 73
27. Служба почты как пример распределенной системы: понятие распределенной системы, организация взаимодействия пространственно распределенных агентов 76
28. Коммутация сообщений, коммутация пакетов: подходы к выполнению коммутации, обеспечение связи абонентов между собой в вычислительных сетях 80
29. Доставка сообщений в модели OSI: модель взаимодействия открытых систем, роль уровней модели в процессе доставки сообщений 85
30. Коммутация в локальных сетях Ethernet: адресация компьютеров вычислительной сети, разделяемая среда передачи данных 86
Структурная организация эвм. Организация связи между блоками эвм. Типы интерфейсов
Архитектура ЭВМ - концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (фон Неймана) и гарвардская.
Стимулом к созданию электронного компьютера стала Вторая мировая война. Джон фон Нейман поехал в Институт специальных исследований в Принстоне, чтобы сконструировать машину IAS (ImmediateAddressStoradge — память с прямой адресацией). Фон Нейман пришел к мысли, что программа должна быть представлена в памяти компьютера в цифровой форме, вместе с данными. Он также отметил, что десятичная арифметика должна быть заменена бинарной арифметикой. Основной проект, который он описал вначале, известен сейчас как фон-неймановская вычислительная машина. Схема архитектуры этой машины дана на рисунке
Машина фон Неймана состояла из пяти основных частей: памяти, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ), устройств ввода-вывода.
Основные устройства компьютера, которыми являются ЦП и ОП, образуют так называемую центральную часть ЭВМ – ядро ЭВМ. Связь между ядром ЭВМ и её периферийной частью реализуется на основе аппаратных интерфейсов.
Основное устройство компьютеров – ЦП (CPU) выполняет двойную функцию. С одной стороны ЦП является обрабатывающим устройством, т.к. выполняет функции по обработке данных в соответствии с заданной программой. С другой стороны ЦП является управляющим устройством, в связи с тем, что на него возлагаются функции: во-первых, по управлению программой, во-вторых, по управлению остальными устройствами ЭВМ.
Управление периферийными устройствами со стороны ЦП, как правило, сводится к обеспечению реакции на запросы ПУ и к организации обмена между ПУ и ядром ЭВМ. Основными устройствами (блоками) ЦП являются, во-первых, арифметико-логического устройства (АЛУ-ALU), во-вторых, устройство управления (УУ-CU).
АЛУ реализует функцию ЦУ по обработке и предназначено для выполнения арифметических и логических операций над целыми числами, логическими значениями и символьными данными.
Функцией УУ является выработка сигналов управления, с помощью которых осуществляется выполнение элементарных операций в АЛУ или периферийных устройствах, которые называются микрооперациями.
УУ, во-первых, обеспечивает выполнение команд программы, реализуя выборку команд из памяти, их декодирование, формирование адресов операндов и их выборку из памяти, настройку АЛУ на выполнение заданной операции и запись результата операции в память. С другой стороны УУ реализует функции по управлению взаимодействия периферийных устройств ЭВМ с его ядром, обеспечивая реакцию на запросы ПУ по организации обмена между ними и памятью (ОП). Для обеспечения быстрой реакции на запросы ПУ в ЦП используется система, представляющая собой комплекс аппаратных и программных средств. Аппаратные средства системы прерываний в ПК реализуется с помощью специализированных микросхем PIC, а программные - обработчиками прерываний, входящими в состав операционной системы (ОС).
Кроме АЛУ и УУ в состав ЦП входит внутренняя регистровая память. Регистры ЦП обычно разделяют на программно-доступные и программно-недоступные.
Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название “фон-неймановской архитектуры”. Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – фон-неймановские машины. Исключение составляют лишь отдельные разновидности систем для параллельных вычислений, в которых отсутствует счетчик команд, не реализована классическая концепция переменной и имеются другие существенные принципиальные отличия от классической модели (примерами могут служить потоковая и редукционная вычислительные машины).
Интерфейс — это совокупность линий и шин сигналов, электрических схем, а также алгоритмов (протоколов), осуществляющих обмен информацией между устройствами ЭВМ. Он унифицирует состав и назначение линий связи, определяет последовательность сигналов при выполнении операций, временные соотношения и переходные процессы в линиях.
Линии, сгруппированные по функциональному признаку или назначению, называют шинами интерфейса. Совокупность всех линий образует магистраль интерфейса. Надежность и производительность ЭВМ во многом зависят от характеристик интерфейсов.
Для разделения функций управления центральным процессором и периферийными устройствами в состав ЭВМ включаются дополнительные устройства - каналы ввода-вывода (КВВ), задачей которых является обеспечение взаимодействия центрального процессора и ПУ. Характерная особенность КВВ заключается в том, что канал работает по хранимой в памяти программе, т. е. так же, как процессор. Следовательно, КВВ, по существу, является специализированным процессором ввода-вывода. В результате центральный процессор полностью освобождается от обслуживания операций обмена периферийных устройств с памятью. КВВ взаимодействует с ПУ через стандартные устройства сопряжения - интерфейсы и устройства управления периферийными устройствами - контроллеры.
В структуре ЭВМ используются интерфейсы четырех типов:
- оперативной памяти (через интерфейс осуществляется обмен информацией между ОП, процессором и каналами);
- «процессор—канал», необходимый для обмена управляющими сигналами между ними;
- ввода-вывода (через интерфейс контроллеры ПУ подключаются к каналу);
- устройств (с помощью интерфейса ПУ подключаются к контроллеру).
Синтез микропрограммного автомата Мили по граф-схеме алгоритма. Разметка граф-схемы ГСА, кодирование состояний, структурная таблица переходов автомата, система канонических уравнений, описывающих работу автомата, и его функциональная схема
y1…y6- микрооперации
Для выполнения разметки для синтеза ГСА необходимо:
обозначить символом a0 вход вершины, следующей за началом, и вход конечной вершины
a1, a2 и т.д. – входы вершины, следующие за операторными
не одна из вершин не отмечается двумя состояниями