
- •История развития средств вычисления. Этапы развития.
- •Простейшие вычислительные инструменты
- •Механические счетные устройства с 17 века.
- •Электромеханические счетные машины (конец 19 начало 20 веков).
- •Электронно- вычислительные машины.
- •Классификация вычислительных машин.
- •Принципы построения эвм.
- •Архитектурные принципы фон Неймана.
- •Уу уВв уВыв зу
- •Характеристики эвм.
- •Функциональная и структурная организация процессора.
- •Процессор
- •Регистры
- •Стандартный цикл выполнения команды.
- •Программная модель микропроцессора.
- •Состав и назначение регистров.
- •Система команд процессора.
- •Способы обращения к памяти и внешним устройствам.
- •Характеристики процессоров.
- •Устройства управления процессорами.
- •Структурная модель устройства управления.
- •Мпа с жесткой логикой.
- •Мпа с программируемой логикой.
- •Арифметико- логические устройства.
- •Структура алу.
- •Классификация алу.
- •Магистральные алу.
- •Операционный блок универсального алу.
- •Система команд.
- •Классификация методов адресации.
- •Стековая адресация.
- •Архитектура системных команд.
- •Запоминающие устройства эвм.
- •Классификация запоминающих устройств.
- •Иерархическая структура памяти эвм.
- •Виртуальная память.
- •Алгоритм замещения страниц виртуальной памяти и строк кэш- памяти.
- •Вычислительные системы.
- •Архитектура вс
- •Организация шин
- •Типы шин
- •Шина «процессор-память»
- •Шина ввода/вывода
- •Системная шина
- •Иерархия шин Вычислительная машина с одной шиной
- •Вычислительная машина с двумя видами шин
- •Вычислительная машина с тремя видами шин
- •Системы ввода- вывода
- •Структура модуля ввода/вывода
- •Методы управления вводом/выводом Программно управляемый ввод/вывод
- •Ввод/вывод по прерываниям
- •Прямой доступ к памяти
Архитектурные принципы фон Неймана.
Выполнение вычислений описано программой и сводится к последовательному выполнению ее команд;
программа- это определенная последовательность управляющих слов (команд), записанных в соответствии с алгоритмом. Команды определяют тип операции и слова и информацию, используемую в ней. Слова- это наборы двоичных символов.
двоичное представление информации- вся информация, необходимая для работы ЭВМ представляется в двоичном виде и разделяется на единицы, называемые словами;
разнотипные по смыслу слова (команды и данные) различаются лишь способом использования;
п
АЛУ
ринцип однородности памяти- слова размещаются в ячейках памяти и идентифицируются номерами ячеек, т.е. адресами (в одной памяти хранится вся информация).
Уу уВв уВыв зу
Архитектура ЭВМ- это абстрактное представление ВМ, которое отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию.
Архитектура ЭВМ включают:
структурная схема ЭВМ (состав ЭВМ и связи между ее блоками);
организация и характеристики интерфейсов ВМ (виды шин, протоколы шин, временные параметры сигналов);
организация и способы адресации памяти;
способы представления и форматы данных ЭВМ;
набор и форматы машинных команд;
способы ввода- вывода данных.
Характеристики эвм.
Характеристика- численное выражение какого- либо свойства.
Группы характеристик:
Состав и характеристики модулей ЭВМ, возможность изменения структуры ЭВМ и характеристик блоков, установка новых блоков производится с целью расширения функциональности ЭВМ.
Установка новых модулей- изменение функций, расширение функциональных возможностей.
Замена модуля- улучшение характеристик модуля.
Модульная конструкция построения ЭВМ и использование стандартных интерфейсов делают возможным замену и установку отдельных деталей.
Состав программного обеспечения и возможность его замены.
Технические и эксплуатационные характеристики:
Производительность;
Быстродействие.
Быстродействие- число операций, выполняемых за 1 секунду.
Производительность- объем работ, выполняемых ЭВМ за единицу времени.
Быстродействие характеризует отдельные устройства или систему ВМ (процессор, память и т.п.).
MIPS- миллион операций в секунду (для чисел с фиксированной запятой).
MELOPS- миллион операций в секунду (для чисел с плавающей запятой).
Производительность характеризует эффективность работы всей ЭВМ в целом. Оценка производительности производится с помощью тестов.
Емкость запоминающего устройства- количество единиц информации, которое одновременно можно разместить в запоминающем устройстве.
Надежность- это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного времени.
Составляющие надежности:
Требуемые функции;
Условия эксплуатации;
Период времени (работа);
Безотказность или среднее время безотказной работы.
Надежность обеспечивается:
Применением современной электронной базы (сокращение элементов приводит к росту надежности);
Модульным принципом построения;
Обеспечением требуемых режимов работы (температурный режим).
Точность- возможность различать почти равные числовые значения. Точность обуславливается способом представления и форматом чисел. Программно точность может быть увеличена многократно.
Достоверность результатов обработки- это правильность, которая характеризуется вероятностью получения безошибочного результата. Заданный уровень достоверности обеспечивается программными и аппаратными средствами.