C)Список вопросов по организации ЭВМ и вычислительных систем

1. Основные понятия: ЭВМ (компьютер), вычислительный комплекс, вычислительная система, вычислительная сеть.

2. Сопоставление понятий «архитектура ЭВМ» и «организация ЭВМ». Программная и аппаратная архитектура ЭВМ. Структурная и функциональная организация ЭВМ.

3. Архитектурные принципы неймановских ЭВМ (основные и дополнительные). Классическая структура неймановской ЭВМ. Основные виды ненеймановских ЭВМ: теговые, потоковые и редукционные – и их отличия от неймановских.

4. Каноническая структура ЭВМ и её состав: ядро ЭВМ (PMS – подсистема), вторичная (внешняя) память, система ввода-вывода.

5. Центральный процессор (ЦП) как основное устройство ЭВМ. Основные функции ЦП как обрабатывающего и управляющего устройства. Состав ЦП. Основные характеристики ЦП.

6. Классификация архитектур процессоров по способу хранения операндов. Основные особенности архитектур: аккумуляторной, регистровой, с выделенным доступом к памяти, стековой.

7. Классификация архитектур процессоров по мощности системы команд. CISC- и RISC- архитектуры и их основные особенности. Модели современных CISC- и RISC- процессоров и их области применения.

8. Режимы работы ЦП: прикладной и системный - и их особенности. Реализация режимов в процессорах семейства Intel 80x86, Pentium в виде реального режима (RM) и защищенного режима (PM). Основные особенности режимов и способы их переключения.

9. Конвейер команд как средство реализации низкоуровневого параллелизма (ILP) и его концепции. Классический шестиступенчатый конвейер команд. Идеальные условия обеспечения максимальной производительности.

10. Основные причины снижения производительности реальных конвейеров команд: структурные риски, риски по данным, риски по управлению - и способы устранения или уменьшения их влияния.

11. Иерархическая схема организации памяти компьютеров и её обоснование. Основные характеристики уровней памяти: объём, время доступа (быстродействие), удельная стоимость хранения.

12. Организация кэш-памяти: стратегии отображения, стратегии удаления, стратегии поддержания актуальности копий блоков в ОП при их модификации в кэш-памяти.

13. Виртуальная память: понятие и концепции.

14. Реализация сегментно-страничной виртуальной памяти в старших моделях процессоров семейства Intel 80x86, Pentium. Преобразования адресов (из логического в линейный и из линейного в физический) и средства их ускорения.

15. Назначение и основные функции системы прерываний. Реализация функций на аппаратном и программном уровнях.

16. Отличия организации прерываний в реальном и защищенном режимах процессоров семейства Intel 80x86, Pentium.

17. Программируемый контроллер прерываний (PIC), его назначение, функции, взаимодействие с ЦП.

18. Система ввода-вывода: назначение, функции, программные и аппаратные составляющие. Аппаратные интерфейсы: их классификация, стандартные интерфейсы современных компьютеров.

19. Способы организации ввода-вывода и их сравнительный анализ: программно-управляемый ввод-вывод (PIO), ввод-вывод по прерываниям, ввод-вывод в режиме прямого доступа к памяти (DMA), канальный ввод-вывод.

20. Адресация портов ввода-вывода с использованием единого или раздельного с ОП адресного пространства и её влияние на систему команд процессора.

1. Основные понятия: эвм (компьютер), вычислительный комплекс, вычислительная система, вычислительная сеть.

Понятие ЭВМ:

Существует множество различных формулировок понятия ЭВМ (электронная вычислительная машина) от достаточно простых и понятных до вычурных, многие из которых, однако, схожи по своей сути.

1. Компьютер – это прибор, способный производить вычисления и принимать решения в миллионы или даже в миллиарды раз быстрее человека. Компьютеры обрабатывают данные под управлением наборов команд, называемых компьютерными программами.

2. Цифровой компьютер – это машина, которая может решать задачи, выполняя данные ей команды. Последовательность команд, описывающих решение определенной задачи, называется программой.

3. ЭВМ – комплекс электронного оборудования, выполняющий интерпретацию программ в виде физических процессов, назначением которых является реализация математических операций над информацией, представляемой в цифровой форме.

4. ЭВМ – искусственная (инженерная) система, предназначенная для выполнения вычислений на основе алгоритмов. Принципы построения ЭВМ определяются с одной стороны назначением ЭВМ и с другой – элементной базой (набором элементов, которые используются для создания ЭВМ). Основным назначением ЭВМ является выполнение вычислений на основе алгоритмов, и поэтому свойства алгоритмов предопределяют принципы построения ЭВМ или, точнее, ее архитектуру (организацию).

//C wikipedia

Компью́тер — устройство или система, способная выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой.

Электро́нная вычисли́тельная маши́на, ЭВМ — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Название «ЭВМ», принятое в русскоязычной научной литературе, является синонимом компьютера. В настоящее время оно почти вытеснено из бытового употребления и в основном используется инженерами цифровой электроники, как правовой термин вюридических документах, а также в историческом смысле — для обозначения компьютерной техники 1940-1980-х годов и больших вычислительных устройств, в отличие от персональных.

Электронная вычислительная машина подразумевает использование электронных компонентов в качестве её функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах — он может быть механическим, биологическим, оптическим, квантовым и т. п. работая за счёт перемещения механических частей, движения электронов, фотонов или эффектов других физических явлений. Кроме того, по типу функционирования вычислительная машина может быть цифровой (ЦВМ) и аналоговой (АВМ).

//intuit

Вычислительная сеть – распределенная вычислительная система. Это совокупность компьютерной и коммуникационой каналов связи техники, и специального ПО, управляющего процессом распределенных вычислений между членами данной сети.

Поскольку в последнее время повысилась роль передачи нечисловой информации через вычислительные сети, теперь для них часто используется термин сеть передачи данных. Чтобы избежать путаницы с сетью связи, в которых также передаются данные, для вычислительной сети применяется терминкомпьютерная сеть.

Компьютерные сети служат для выполнения следующих задач:

• проведения распределенных вычислений;

• организации доступа при централизованной (СЕРВЕРНОЙ) обработке информации;

• общего использования аппаратных ресурсов;

• оперативного поиска и получения данных в корпоративных ресурсах;

• оперативного поиска и получения различной информации в глобальных сетях;

• обмена сообщениями, переписки, передачи информации различных видов и т. д.

Краткие сведения о составе ЭВМ:

• Независимо от принадлежности любой ЭВМ к некоторому классу или типу, ее в первом приближении можно разделить на две части: центральную и периферийную.

• Центральная часть образует ядро ЭВМ и включает в себя центральный процессор, основную память и, возможно, каналы (процессоры) ввода-вывода.

• Периферийная часть предназначена для связи ядра ЭВМ с внешним миром (пользователями, объектами управления и т. п.) и представляет собой набор разнообразных периферийных устройств (ПУ).

• Организация обмена между ядром ЭВМ и ПУ возлагается на систему ввода-вывода, которая представляет собой совокупность аппаратных (hardware) и программных (software) средств. К аппаратным средствам системы ввода-вывода в первую очередь относятся контроллеры (адаптеры) ПУ. Основным назначением контроллеров является управление ПУ и организация взаимодействия между конкретными ПУ и центральной частью ЭВМ. Основу программных средств системы ввода-вывода составляют драйверы ПУ, которые входят в состав системного программного обеспечения (ПО) ЭВМ.