
- •Глава 1. Предисловие Основные принципы построения вычислительных машин и систем
- •Пример современной многоуровневой вычислительной машины с шестью уровнями
- •Уровни детализации структуры вычислительной машины
- •Принципы построения вычислительной машины
- •Принцип двоичного кодирования
- •Принцип программного управления
- •Принцип однородности памяти
- •Принцип адресности
- •Структура фон-неймановской архитектуры вычислительной машины
- •Типы структур вычислительных машин и систем
- •Структуры вычислительных машин
- •Структуры вычислительных систем
- •Перспективы совершенствования архитектуры вм и вс
- •Технологические и экономические аспекты
- •Тенденции развития больших интегральных схем
- •Перспективные направления исследований в области архитектуры
- •Глава 2. Цифровой логический уровень
- •Представление информации в вычислительных системах
- •Представление числовых данных в вм.
- •Числа в форме с фиксированной точкой.
- •Числа в форме с плавающей точкой
- •Размещение числовых данных в памяти
- •Представление нечисловой информации в вм
- •Символьная информация
- •Видеоинформация
- •Аудиоинформация
- •Система кодирования чисел.
- •Прямой код.
- •Обратный код.
- •Модифицированные коды.
- •Код с исправлением ошибок
- •Коды Хемминга
- •Физическое представление информации в вм.
- •Вентили, интегральные схемы.
- •Основные элементы эвм
- •Триггер.
- •Сумматоры
- •Тактовые генераторы.
- •Микросхемы процессоров и шины
- •Микросхемы процессоров. Цоколевка типичного цп
- •Архитектура и набор команд.
- •Типы процессоров
- •Регистры процессора
- •Типы шин Системные шины. Локальные шины
- •Системные шины
- •Локальные шины
- •Иерархия шин
- •Вычислительная машина с одной шиной
- •Вычислительная машина с двумя видами шин.
- •Вычислительная машина с тремя видами шин
- •Арбитраж шин
- •Принципы работы шины
- •Глава 3 Функциональная организация фон - неймановской вычислительной машины
- •Функциональная схема фон-неймановской вычислительной машины
- •Узлы уу
- •Узлы алу
- •Основная память.
- •Модуль ввода/вывода
- •Цикл команды.
- •Пример выполнения программы.
- •Система прерываний.
- •Глава 4. Память.
- •Организация памяти.
- •Основные принципы.
- •Основные технические характеристики зу.
- •Иерархическая структура памяти.
- •Основная память.
- •Классификация устройств основной памяти.
- •Блочная организация основной памяти
- •Организация микросхем памяти
- •Режимы работы памяти.
- •Основные запоминающие устройства
- •Стековая память
- •Ассоциативная память
- •Полностью ассоциативная кэш-память.
- •Постоянное запоминающее устройство
- •Виртуальная память
- •Понятие виртуальной памяти
- •Страничная организация памяти
- •Сегментно-страничная организация памяти.
- •Внешняя память
- •Магнитные диски
- •Оптическая память
- •Магнитные ленты
- •Глава 5 Язык Ассемблер
- •Структура программы на языке Ассемблер
- •Основные типы операндов
- •Типы операторов
- •Режимы адресации
- •Директивы ассемблера
- •Инструкции пересылки данных и двоичной арифметики
- •Запись программ на языке Ассемблер
- •Пример вычисления арифметического выражения
- •Циклические и разветвляющиеся программы
- •Примеры использования операторов переходов и цикла при работе с массивами чисел
- •Применение логических инструкций
- •Логические инструкции
- •Примеры использования логических команд
- •Пример выполнения работы
- •Обработка символьной информации с помощью функций dos
- •Программные прерывания и системные вызовы
- •Описание функций работы с клавиатурой и дисплеем диспетчера функций ms dos
- •Функции 01н
- •Функции 02н
- •Функция 09н
- •Функция оан
- •Функция 0Bh
- •Пример выполнения работы
- •Глава 6 Типы вычислительных систем и их архитектурные особенности
- •Классификация вычислительных платформ и архитектур
- •Классификация Флинна.
- •Классификация Хокни
- •Классификация Хэндлера
- •Параллелизм и конвейеризация вычислений. Параллелизм на уровне команд
- •Конвейеры
- •6.2.2 Суперскалярная архитектура.
- •Мультипроцессоры с памятью совместного использования.
- •Основные классы вс
- •Машины класса simd
- •Машины класса mimd
- •Основные направления развитие архитектуры вычислительных машин
- •Суперспекулятивная архитектура
- •Трассирующая архитектура
- •Многопотоковый процессор
- •Многоядерная архитектура
- •«Плиточная» архитектура
- •Многоэтажная архитектура
- •Оптическая (фотонная) архитектура
- •Квантовая архитектура
- •Нейроархитектура
Пример выполнения работы
Ввести строку с клавиатуры, посчитать, сколько и каких десятичных цифр имеется во введенной строке, посчитанные значения вывести на терминал.
Текст программы:
.model small
.data
COUNT db 10 dup (0) ; счетчик количества цифр
CIFR db ‘0123456789ABCDEF’ ; таблица преобразования цифр
IN_STR db 80, ?, 82 dup (?) ; буфер ввода
OUT_STR db 0Dh, 0Ah, ?,’-‘,?, ?,’$’ ; буфер вывода
.code
START: mov ax, @data
mov ds, ax ; Загрузить сегментный адрес данных
; Ввод строки
lea dx, IN_STR
mov ah, 0ah
int 21h
; Обработка
xor ah, ah ; обнуление старшего байта AX
lea bx, IN_STR+2 ; адрес начала введённой строки
xor cx, cx
mov cl, IN_STR+1 ; количество введенных символов
ВВ: mov al, [BX] ; очередной символ строки
cmp al,’0’ ; код символа меньше чем код нуля?
jb NC ; да, не цифра
cmp al, ‘9’ ; код символа больше чем код девяти
ja NC ; да, не цифра
; символ - десятичная цифра
sub al, ‘0’ ; преобразуем ASCII код в число
mov si, ax ; индекс в массиве счетчиков COUNT
inc COUNT[si] ; увеличиваем счетчик цифр
NC: inc bx ; получить очередной символ строки
loop BB
; Вывод результатов
mov cx, 10
lea bx, CIFR ; адрес таблицы преобразования цифр в ASCII
xor si, si ; номер выводимой цифры
OUT: mov al, ‘0’
add ax, si ; ASCII код очередной цифры с номером в si
mov OUT_STR+2, al ; в буфер вывода
mov dl, COUNT[si] ; читать количество цифр с номером в si
mov al, dl
push cx ;временное сохранение cx
mov cl, 4 ; сдвиг на четыре
shr al, cl ; выделить старшую цифру
xlat ; ASCII старшей цифры в al
pop cx ; восстановление cx
mov OUT_STR+4, al ; в буфер вывода
mov al, dl ; восстановить количество цифр в al
and al,00001111b ; выделить младшую цифру
xlat ; ASCII младшей цифры в al
mov OUT_STR+5, al ; в буфер вывода
lea dx, OUT_STR ; подготовка к выводу строки
mov ah, 09h ; номер функции
int 21h ; вывод строки
inc si ; Счетчик очередной цифры
loop OUT
QUIT: mov ax, 4C00h ; Код завершения 0
int 21h ; Выход в DOS
end START
Глава 6 Типы вычислительных систем и их архитектурные особенности
Классификация вычислительных платформ и архитектур
Для полного представления о многопроцессорных вычислительных системах, помимо высокой производительности необходимо назвать и необычные архитектурные решения, направленные на повышение производительности (работа с векторными операциями, организация быстрого обмена сообщениями между процессорами или организация глобальной памяти в многопроцессорных системах и др.).
Понятие архитектуры высокопроизводительной системы является достаточно широким, поскольку под архитектурой можно понимать и способ параллельной обработки данных, используемый в системе, и организацию памяти, и топологию связи между процессорами, и способ исполнения системой арифметических операций. Попытки систематизировать все множество архитектур впервые были предприняты в конце 60-х годов и продолжаются по сей день, но к однозначным выводам так и не привели.
Даже краткое перечисление типов ВС даёт понять, что для ориентирования в этом многообразии необходима чёткая система классификация.
Цели классификации архитектур:
облегчить понимание достижений и перспектив в области архитектуры ВС;
подсказать новые пути организации архитектур (заполнение пустых классов);
служить моделью анализа производительности.