Вопросы и задания

1. Объяснить значение терминов: транслятор, интерпретатор и компилятор.

2. Одно из следствий идеи фон Неймана хранить программу в памяти компьютера – возможность вносить изменения в хранимые программы. Приведите пример, где это может быть полезно применено (подсказка: подумайте об арифметических операциях над массивами).

3. Рассмотрим машину с трактом данных «регистр-регистр». Предположим, что загрузка регистров АЛУ занимает 5 нс, работа АЛУ – 10 нс, а помещение результата обратно в регистр – 5 нс. Какое максимальное число команд в секунду способна выполнить эта машина?

4. На компьютере 1 выполнение каждой команды занимает 10 нс, а на машине 2 – 5 нс. Можете ли вы с уверенностью сказать, что компьютер 2 работает быстрее?

5. Объясните различия в CISCиRISCархитектуре и к чему это приводит, в каких областях находит применение?

Лекция 7. Структурная организация эвм - память Общие сведения

Память ЭВМ - это совокупность всех запоминающих устройств, входящих в состав машины. Запоминающие устройства классифицируют по следующим признакам:

• по типу (полупроводниковые, магнитные, конденсаторные, оптоэлектронные, голографические, криогенные и т.д.);

• по функциональному назначению (ОЗУ, буферные - БЗУ, сверхоперативные – СОЗУ, внешние – ВЗУ, постоянные – ПЗУ, и т.д.);

• по способу организации обращения (с последовательным поиском, с прямым доступом, адресные, стековые, страничные, ассоциативные и т.д.);

• по характеру считывания (с разрушением или без);

• по способу хранения (статические или динамические);

• этим классификация не исчерпывается, но мы рассмотрим только основные типы.

Важнейшие характеристики– емкость, удельная емкость (плотность записи), быстродействие (продолжительность операции быстродействия, т.е. время затрачиваемое на поиск единицы информации), пропускная способность (количество данных, предаваемых в секунду).

Архитектура памяти компьютера – система иерархическая, состоящая из нескольких уровней. Типы памяти отличаются по своему функциональному назначению, способам хранения информации, методам доступа, логической организации и конструктивно (см. рисунок ниже).

ПАМЯТЬ

Внешняя

Внутренняя память

ОЗУ

RAM

ПЗУ

ROM BIOS

Рег- ая

память

На маг.

ленте

Маг.Опт.

ЖМД

CD-ROM

DVD

Основная

CM

Расширенная

EMS,

дополнительная

Верхняя

UMA

128 Кбайт

видеопам.

128 Кбайт

BIOS

128 Кбайт

системный

BIOS

Для

OS

Для

пользователя

программ

Все компьютеры используют четыре вида памяти: оперативную, постоянную, регистровую и внешнюю.

Оперативная памятьили память с произвольным доступом - Random AccessMemory или ОЗУ предназначена для хранения информации, к которой приходится часто обращаться, и обеспечивает режимы ее записи, считывания и хранения. ОЗУ обладает адресным пространством, разделенным на несколько областей. Некоторые из них используются самой системой, другие предназначены для специальных целей. В первых процессорах семейства х86 память представлялась в виде сегментов размером по 64 Кбайт, а суммарный объем адресуемой памяти не превышал 1 Мбайт. При этом архитектура РС ограничивала размер собственно оперативной памяти объемом 640 Кбайт, начиная с нулевых адресов. Эта область называетсяосновной памятью или стандартной (conventional memory). Основная память была предназначена для прикладных программ (400 -550 Кбайт), а остальное съедала операционная система вместе с разными драйверами. Потребности решаемых задач быстро переросли эти ограничения и в процессоры ввели средства организациивиртуальной памяти. Было снято ограничение на 64-килобайтный размер сегмента, теперь любой сегмент может иметь почти произвольный (до 4 Гбайт) размер. Во-вторых, был введен механизм страничной трансляции адресов. С его помощью можно было реализовать не только виртуальную память размером 4 Гбайт без сегментации, но и формировать физический адрес с разрядностью 36 бит (64 Гбайт адресуемой памяти). С появлением 64-битных расширений размер виртуальной памяти увеличился до 2⁶⁴байт.