
- •Вопрос №1 Создание и эволюция эвм. Нулевое поколение.
- •Вопрос №2 Создание и эволюция эвм. Первое поколение (1940-1950-е годы).
- •Вопрос №3 Создание и эволюция эвм. Второе поколение (1950-1960-е годы).
- •Вопрос №4 Создание и эволюция эвм. Третье поколение (1960- сер. 1970 годов).
- •Вопрос №5 Создание и эволюция эвм. Четвёртое поколение (1975-1990).
- •Вопрос №6 Создание и эволюция эвм. Пятое поколение.
- •Вопрос №7 Основные классы современных эвм. Классификация эвм по принципу действия, по назначению.
- •Вопрос №8 Основные классы современных эвм. Классификация эвм по размерам и вычислительной мощности.
- •Вопрос №9 Понятие архитектуры эвм. Структурная схема современного компьютера.
- •Вопрос №10 Классическая архитектура эвм и принципы фон Неймана.
- •Вопрос №11 Дополнительные интегральные микросхемы: контроллер прямого доступа, контроллер прерываний, математический сопроцессор.
- •Контроллер прямого доступа к памяти (dmac)
- •Контроллер прерываний
- •Математический сопроцессор
- •Вопрос №12 Функциональные характеристики эвм
- •Вопрос №13 Внешние устройства: классификация, краткая характеристика.
- •Манипуляторы
- •Принтеры, плоттеры
- •Вопрос № 14. Внешняя память персонального компьютера: оптические диски (cd-rom, cd-r, cd-rw)
- •Вопрос № 15. Внешняя память персонального компьютера: оптические диски (dvd, Blu- Ray)
- •Вопрос № 16. Внешняя память персонального компьютера: мобильные запоминающие устройства
- •2. Скорость записи/чтения
- •3. Надежность хранения данных
- •4. Дизайн
- •5. Функции защиты информации
- •6. Цена
- •Вопрос №17 Устройства ввода информации (клавиатура, сканер, дигитайзер, манипуляторы).
- •Вопрос №18 Устройства вывода информации (монитор, принтер, плоттер).
- •Монитор
- •Принтеры, плоттеры
- •Вопрос №19 Понятие «информация». Меры информации.
- •Вопрос №20 Представление символьной информации в эвм. Стандартные коды.
- •Вопрос №21 Кодирование графической информации
- •Вопрос №22
- •Вопрос №23 Понятие о системах счисления. Системы счисления, применяемые в эвм.
- •Вопрос №24 Системы счисления: алгоритм перевода целых и дробных чисел из 10-ой системы счисления в 2-ую, 8-ую, 16-ую и обратно.
- •1. Понятие о системах счисления.
- •Вопрос №25 Арифметические операции в позиционных системах счисления.
- •Вопрос №26 Алгебраическое представление двоичных чисел (прямой, обратный и дополнительный код числа).
- •Вопрос №27 Представление чисел в форме с фиксированной и плавающей запятой. Арифметические операции над числами с фиксированной и плавающей запятой.
- •Вопрос №28 Арифметические основы построения эвм.
- •1. Представление информации в компьютере
- •2. Системы счисления
- •3. Перевод числа из одной системы счисление в другую
- •4. Арифметические операции в позиционных системах счисления
- •Вопрос №29 Логические основы построения эвм. Аксиомы, тождества и основные законы алгебры логики
- •Логический синтез вычислительных схем
- •Вопрос №30 Законы и соотношения алгебры логики. Формула де Моргана
- •1. Закон одинарных элементов
- •2. Законы отрицания
- •3. Комбинационные законы.
- •4. Правило поглощения (одна переменная поглощает другие)
- •5. Правило склеивания (выполняется только по одной переменной)
- •Закон де моргана
- •Вопрос №31 Логический синтез вычислительных схем.
- •Вопрос №32 Система элементов эвм. Электронные технологии и элементы, применяемые в эвм
- •Система логических элементов
- •Вопрос №33 Триггеры как элементы памяти эвм: основные типы и их реализация на основе логических элементов.
- •Вопрос №34 Регистры эвм: назначение, классификация и схемная реализация.
- •Вопрос №35 Счетчики эвм: назначение, логика работы.
- •Вопрос №36 Узлы как структурная единица эвм, их типы.
- •2. Оперативная память (озу)
- •3. Постянное запоминающее устройство (пзу)
- •4. Внешняя память
- •5. Устройства ввода
- •6.Устройства вывода.
- •7. Информационная шина (магистраль)
- •8. Некоторые подробности
- •В принципе возможна !!!
- •В принципе возможна !
- •Вопрос №37 Назначение сумматора. Последовательные и параллельные сумматоры: принципы их функционирования.
- •Вопрос №38 Шифраторы, дешифраторы: назначение, виды, уго этих узлов.
- •Вопрос №39 Мультиплексоры, демультиплексоры: назначение, виды, уго этих узлов.
- •Вопрос №40 Общие сведения о запоминающих устройствах
- •Классификация зу:
- •Вопрос №41 Многоуровневая организация памяти эвм (мпп, оп, взу, кэш-память)
- •Вопрос №42 Назначение оперативных запоминающих устройств.
- •Вопрос №43 Статические и динамические озу. Виды модулей dram.
- •Вопрос №44 Общая характеристика постоянной памяти. Принцип работы пзу.
- •Вопрос №45 Основные типы пзу
- •Вопрос №46 Назначение и структура микропроцессора. Устройство мп
- •Вопрос №47 Основные блоки микропроцессора
- •Вопрос №48 Выполнение команд в микропроцессоре. Система команд мп, форматы команд, способы адресации.
- •Вопрос №49 Системы risc и cisc.
- •Вопрос №50 Назначение микропрограммного устройства управления.
- •Вопрос №51 Назначение и структура арифметико-логического устройства.
- •Вопрос №52 Классификация алу. Выполнение операций сложения (вычитания) и умножения в алу. Классификация алу:
- •Алгоритмы сложения (вычитания) и умножения в алу
- •Вопрос №53 Обеспечение достоверности информации.
- •Классификация методов контроля достоверности
- •Методы контроля достоверности
- •Вопрос №54 Понятие о кодировании и коде.
- •Вопрос №55 Понятие избыточности кода. Минимальное кодовое расстояние.
- •Вопрос №56 Код с проверкой по четности/нечетности. Коды с постоянным весом. Циклические коды. Код с проверкой по четности/нечетности
- •Коды с постоянным весом
- •Циклические коды
- •Вопрос №57 Корректирующая способность кода.
- •Вопрос №58 Контроль передачи информации с помощью кода Хемминга
- •Вопрос №59 Коды Рида-Соломона. Код Хаффмана. Оптимальное кодирование Шеннона-Фано Коды Рида-Соломона
- •Идея кодов Рида-Соломона
- •Ошибки в символах
- •Преимущество кодирования
- •Архитектура кодирования и декодирования кодов Рида-Соломона
- •Арифметика конечного поля Галуа
- •Алгоритм Хаффмана
- •Адаптивное сжатие
- •Переполнение
- •Масштабирование весов узлов дерева Хаффмана
- •Алгоритм Шеннона — Фано
- •Основные сведения
- •Алгоритм вычисления кодов Шеннона — Фано
- •Вопрос №60 Современное состояние и перспективы развития элементной базы и средств вычислительной техники.
Вопрос №49 Системы risc и cisc.
Все микропроцессоры можно разделить на группы:
CISC (Complex Instruction Set Command) с набором системы полных команд:
RISC (Reduced Instruction Set Command) с набором системы усеченных команд
VLIW (Very Length Instruction Word) со сверхдлинным командным словом;
MISC (Minimum Instruction Set Command) с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием.
В конце 70-х годов проводилось много экспериментов с очень сложными командами, появление которых стало возможным благодаря интерпретации. Разработчики пытались уменьшить разрыв между тем, что компьютеры способны делать, и тем, что требуют языки высокого уровня. Едва ли кто-нибудь тогда думал о разработке более простых машин, так же как сейчас мало кто (к несчастью) занимается разработкой менее мощных операционных систем, сетей, редакторов и т. д.
В компании IBM этой тенденции противостояла группа разработчиков во главе с Джоном Коком (John Соске); они попытались воплотить идеи Сеймура Крея, создав экспериментальный высокоэффективный мини-компьютер 801. Хотя компания IBM не занималась сбытом этой машины, а результаты эксперимента были опубликованы только через несколько лет, весть быстро разнеслась по свету, и другие производители тоже занялись разработкой подобных архитектур.
В 1980 году группа разработчиков в университете Беркли во главе с Дэвидом Паттерсоном (David Patterson) начала разработку не ориентированных на интерпретацию процессоров VLSI. Для обозначения этого понятия они придумали термин RISC, а новый процессор назвали RISC I, вслед за которым вскоре был выпущен RISC II. Немного позже, в 1981 году, Джон Хеннеси (John Hennesy) в Стенфорде разработал и выпустил другую микросхему, которую он назвал MIPS. Эти две микросхемы развились в коммерчески важные продукты SPARC и MIPS соответственно. Новые процессоры существенно отличались от коммерческих процессоров того времени. Поскольку они были несовместимы с существующей продукцией, разработчики вправе были включать туда новые наборы команд, которые могли бы повысить общую производительность системы. Первоначально основное внимание уделялось простым командам, которые могли быстро выполняться. Однако вскоре разработчики осознали, что ключом к высокой производительности компьютера является разработка команд, которые можно быстро запускать. То есть не так важно, как долго выполняется та или иная команда, важнее то, сколько команд в секунду может быть запущено. В то время, когда разрабатывались эти простые процессоры, всеобщее внимание привлекало относительно небольшое количество команд (обычно около 50). Для сравнения: число команд в компьютерах VAX производства DEC и больших компьютерах производства IBM в то время составляло от 200 до 300. Компьютер RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд) противопоставлялся системе CISC (Complex Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд). В качестве примера машины типа CISC можно привести компьютер VAX, который доминировал в то время в университетской среде. На сегодняшний день мало кто считает, что главное отличие RISC и CISC состоит в количестве команд, но названия сохраняются до сих пор.
С этого момента началась грандиозная идеологическая война между сторонниками RISC и разработчиками VAX, Intel и мэйнфреймов IBM. По мнению первых, наилучший способ разработки компьютеров — включение туда небольшого количества простых команд, каждая из которых выполняется за один цикл тракта данных, то есть производит над парой регистров какую-либо арифметическую или логическую операцию (например, сложение или операцию логического И) и помещает результат обратно в регистр. В качестве аргумента они утверждали, что, даже если системе RISC приходится выполнять 4 или 5 команд вместо одной, которую выполняет CISC, RISC все равно выигрывает в скорости, так как RISC-команды выполняются в 10 раз быстрее (поскольку они не интерпретируются). Следует также отметить, что к этому времени быстродействие основной памяти приблизилось к быстродействию специальных командных ПЗУ, поэтому недостатки интерпретации были налицо, что еще более поднимало популярность компьютеров RISC.
Учитывая преимущества RISC в плане производительности, можно было предположить, что на рынке такие компьютеры, как Alpha компании DEC, должны доминировать над компьютерами CISC (Pentium и т. д.). Однако ничего подобного не произошло. Возникает вопрос: почему?
Во-первых, компьютеры RISC несовместимы с другими моделями, а многие компании вложили миллиарды долларов в программное обеспечение для продукции Intel. Во-вторых, как ни странно, компания Intel сумела воплотить те же идеи в архитектуре CISC. Процессоры Intel, начиная с процессора 486, содержат RISC-ядро, которое выполняет самые простые (и обычно самые распространенные) команды за один цикл тракта данных, а по обычной технологии CISC интерпретируются более сложные команды. В результате обычные команды выполняются быстро, а более сложные и редкие — медленно. Хотя при таком «гибридном» подходе производительность ниже, чем в архитектуре RISC, новая архитектура CISC имеет ряд преимуществ, поскольку позволяет использовать старое программное обеспечение без изменений.