3. Перспективные направления исследований в области архитектуры

Основные направления исследований в области архитектуры ВМ и ВС можно условно разделить эволюционные и революционные. Эволюционные исследования направлены на совершенствование методов реализации ранее выдвинутых идей. Революционные разработки стремятся к созданию новых архитектур, отличных от классической фон – неймановской архитектуры.

Большая часть эволюционных исследований связано с совершенствованием архитектуры микропроцессора (МП). Основные идеи были выдвинуты много лет тому назад, использовались только в больших универсальных вычислительных машинах (мэйнфреймах) и супер–ЭВМ и были недоступны в серийном производстве ввиду несовершенства технологии и высокой стоимости реализации. Вместо монопольной концепции последовательного исполнения операций появились идеи совместной, параллельной и распределенной обработки данных. Наибольшие изменения в архитектуре МП связаны с повышением уровня параллелизма на уровне команд, т.е. с возможностью одновременного выполнения нескольких команд. Последовательно появлялись МП с двумя конвейерами, с суперскалярной обработкой и архитектурой со сверхдлинными командами (VLIW). Дальнейшие исследования направлены на частные архитектурные изменения такие как усовершенствование методов предсказания переходов в конвейере команд, повышение частоты успешных обращений к кэш-памяти за счет усложнения способов буферизации.

Традиционная архитектура практически исчерпала свои возможности и довольно скоро может встретиться с технологическими ограничениями, дальнейшее развитие ВМ может лежать в сфере нетрадиционных подходов.

В ближайшее время наибольшего прогресса можно ожидать на пути использования параллелизма на всех уровнях ВМ и создания эффективной иерархии запоминающих устройств.

1. Перечислите первые реально созданные машины для выполнения арифметических действий

2. Теоретической основой разработки релейно-контактных схем явился …

3. В аналоговых вычислительных машинах все математические величины представляются, как … В этих машинах используется метод …

4. Достоинства АВМ

5. Недостатки АВМ

6. Определение: электронная вычислительная машина

7. Последовательность команд, описывающих решение определенной задачи, называется программой.

8. Достоинства ЭВМ:

9. Недостатки ЭВМ

10. Определение: машинный язык

11. Причины создания многоуровневой компьютерной организации

12. Трёхуровневая организация ВМ (рисунок)

13. Платформа

14. Определение: аппаратная платформа

15. Определение: операционная платформа

16. Определение: операционная система

17. Определение: языковая платформа

18. Определение: трансляция

19. Определение: интерпретация

20. Определение: вентиль

21. Определение: микропрограмма

22. Определение: ассемблер

23. Шестиуровневая вычислительная машина (рисунок)

24. Уровни детализации структуры вычислительной машины

25. Уровень общей архитектуры

26. Принцип двоичного кодирования

27. Форматы команд. Примеры команд с разным количеством адресов

28. Принцип программного управления

29. Принцип однородности памяти

30. Принцип адресности

31. Структура фон-неймановской архитектуры вычислительной машины

32. Основная память делится на…

33. Устройство управления

34. Арифметико-логическое устройство

35. Структура вычислительных машин с общей шиной

36. Синхронизация в архитектуре с общей шиной может быть обеспечена…

37. Основной недостаток машин с общей шиной

38. Структура вычислительных систем с общей памятью

39. Структура распределённой вычислительной системы

40. Архитектура с параллельными процессорами

41. Технологические и экономические аспекты совершенствования архитектуры ВМ и ВС

42. Закон Мура

43. Тенденции развития больших интегральных схем

44. Полезная площадь подложки ограничена…

45. Процесс создание интегральных микросхем

46. Перспективные направления исследований в области архитектуры

1 Подобные решения были приняты разработчиками ЭВМ различных фирм с учётом требований программистов.

2При использовании комбинации обоих методов обычно производится трансляция программы, создаётся новая программа, в которой простые команды выполняются на языке нулевого уровня непосредственно (например: команда сдвига регистра на 1разряд), а сложные команды (например: команда умножения) интерпретируются, т.е. запускается на выполнение микропрограмма этой команды.

3 В СССР принципы построения ВМ были разработаны С.А. Лебедевым и были реализованы при создании цифровой вычислительной машины МЭСМ в 1951году.

30