- •Основные понятия: эвм (компьютер), вычислительный комплекс, вычислительная система, вычислительная сеть.
- •Сопоставление понятий «архитектура эвм» и «организация эвм». Программная и аппаратная архитектура эвм. Структурная и функциональная организация эвм.
- •Каноническая структура эвм и её состав: ядро эвм (pms – подсистема), вторичная (внешняя) память, система ввода-вывода.
- •Центральный процессор (цп) как основное устройство эвм. Основные функции цп как обрабатывающего и управляющего устройства. Состав цп. Основные характеристики цп.
- •Классификация архитектур процессоров по способу хранения операндов. Основные особенности архитектур: аккумуляторной, регистровой, с выделенным доступом к памяти, стековой.
- •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.
- •Основные причины снижения производительности реальных конвейеров команд: структурные риски, риски по данным, риски по управлению - и способы устранения или уменьшения их влияния.
- •Наличие в программе так называемых зависимостей по управлению (риски по управлению).
- •Наличие в программах зависимостей по данным (риски по данным).
- •Использование различными блоками конвейера одного и того же ресурса (структурные риски).
- •Наличие при выполнении программы особых случаев, приводящих к прерыванию.
- •Различное время выполнения отдельных фаз машинных команд.
- •Большой разброс длительности фазы ех для различных машинных команд.
- •Иерархическая схема организации памяти компьютеров и её обоснование. Основные характеристики уровней памяти: объём, время доступа (быстродействие), удельная стоимость хранения.
- •Организация кэш-памяти: стратегии отображения, стратегии удаления, стратегии поддержания актуальности копий блоков в оп при их модификации в кэш-памяти.
- •Виртуальная память: понятие и концепции.
- •Назначение и основные функции системы прерываний. Реализация функций на аппаратном и программном уровнях.
- •Отличия организации прерываний в реальном и защищенном режимах процессоров семейства Intel 80x86, Pentium.
- •Программируемый контроллер прерываний (pic), его назначение, функции, взаимодействие с цп.
- •Система ввода-вывода: назначение, функции, программные и аппаратные составляющие. Аппаратные интерфейсы: их классификация, стандартные интерфейсы современных компьютеров.
- •Программно управляемый ввод-вывод(pio – Programmed input/output)
- •Ввод-вывод по прерыванию.
- •Прямой доступ к памяти (dma)
- •Канальный ввод/вывод.
- •Адресация портов ввода-вывода с использованием единого или раздельного с оп адресного пространства и её влияние на систему команд процессора.
- •Раздельные адресные пространства
- •Единое адресное пространство
Прямой доступ к памяти (dma)
Основным отличием ПДП от предыдущих способов является тот факт, что участие ЦП в организации обмена сводится к минимуму. На ЦП в этом случае возлагаются лишь инициализация ПДП, а также соответствующая реакция на завершение ввода/вывода. Режим ПДП обычно используется для организации т.н. блочных пересылок. Типичным ВУ с блочным обменом являются дисковые накопители. Управление обменом в режиме ПДП осуществляется специальным устройством (микросхемой), называемой контроллером ПДП. Контроллер ПДП реализует обмен не на программном уровне, а на аппаратном, являясь, по сути, микропрограммным автоматом. Контроллер ПДП содержит некоторое число программно доступных регистров, представляемых для ЦП адресуемыми портами ввода/вывода. Инициализация ПДП со стороны ЦП сводится к заданию режима работы и необходимых адресов для обмена путем пересылки требуемой информации из ЦП в соответствующие регистры контроллера ПДП. В принципе при инициализации ПДП задаются следующие основные данные:
Начальный адрес области памяти, используемый при обмене.
Объём пересылаемого блока памяти в байтах. Типичный размер блок при обмене с жестким диском составляет 512 байт.
Код операции обмена (в простейшем случае ввод или вывод).
Адрес устройства прямого доступа(задаётся в связи с тем, что контроллер ПДП включает в себя несколько(как правило 8) каналов прямого доступа). Стандартный контроллер ПДП позволяет реализовать следующие виды обмена(1. Port → Mem; 2. Mem → Port; 3. Mem → Mem; 4.Port → Port).
Канальный ввод/вывод.
Этот способ основан на использовании в архитектуре ЭВМ специализированных процессоров, ориентированных на организацию ввода/вывода. Эти процессоры обычно называются каналами ввода/вывода. Канальный ввод/вывод является программно-управляемым, т.к. реализуется с помощью специальной программы, называемой канальной программой. В отличии от PIO канальную программу выполняет на ЦП, а непосредственно канал ввода/вывода. Использование каналов ввода/вывода является прерогативой для ЭВМ класса мэйнфрэймов, типа IBM 360 и т.д., а также супер ЭВМ. В некоторых моделях супер ЭВМ ввиду большого числа разнообразных функций и возможности работы по собственной программе используется название процессоры ввода/вывода. Канальные программы для организации обмена с различными типами ВУ хранятся в ОП. В связи с тем, что канал ввода/вывода является специализированным процессором, управление порядком выполнения команд канальной программы осуществляется с помощью своеобразного счетчика команд, который имеет место в канале ввода/вывода.
Адресация портов ввода-вывода с использованием единого или раздельного с оп адресного пространства и её влияние на систему команд процессора.
Адресация, собственно, ВУ, когда на шину адреса интерфейса выставляется собственный адрес устройства в современных компьютерах используется достаточно редко. Примером использования фактического адреса ВУ могут служить мейнфреймы IBM 360 и их потомки. В современных компьютерах адресация ВУ осуществляется на уровне программно доступных регистров, их контроллеров, которые называются портами ввода-вывода. Отметим, что так как адрес порта по логике мало отличается от адреса ячейки памяти, то в принципе возможны два подхода к использованию адресного пространства памяти и ввода-вывода.
раздельные адресные пространства
единое адресное пространство