Вопросы к теме «Архитектура эвм и вычислительных систем»

1. Перечислить поколения ЭВМ.

2. Перечислить классы ЭВМ по областям применения.

3. Перечислить мироьтен ЭВМ и дать характеристику этих элементов.

4. Перечислить узлы, из которых состоит ЭВМ.

5. Перечислить базовые структуры алгоритмов.

6. Объяснить сущность принципов архитектуры фон-Неймана.

7. Какие функции выполняет процессор в архитектуре фон-Неймана.

8. Перечислить и описать основные типы архитектур ЭВМ.

9. Какие функции выполняет процессор в ЭВМ.

10. Классы архитектур вычислительных систем.

11. Что такое архитектура.

12. Чем ВС отличается от ЭВМ.

13. В чем отличие архитектуры ВС от архитектуры ЭВМ.

14. Описать архитектуру ОКОД.

15. Описать архитектуру ОКМД.

16. Описать архитектуру МКОД.

17. Описать архитектуру МКМД.

18. Чем многомашинные системы отличаются от многопроцессорных.

19. Описать принципы комплексирования машин в ВС.

20. Дать характеристику классов архитектуры ВС по уровням комплексирования.

21. Чем многомашинные ВС отличаются от многопроцессорных по уровню комплексирования.

22. Охарактеризовать многопотоковые процессоры с точки зрения архитектуры ВС.

23. Описать принцип работы многоядерного процессора.

24. Нарушает ли архитектура МКОД принципы фон-Неймана.

25. К какому классу архитектуры относится IBM-совместимый ПК.

26. Что такое потоковая архитектура.

27. Какие классы архитектур ВС не относятся к фон-неймановским компьютерам.

28. Как наличие регистров влияет на архитектуру.

29. Чем архитектура «звезда» отличается от магистральной архитектуры.

30. Приведите примеры магистральной архитектуры.

31. Описать структуру ЭВМ.

32. Чем понятие структуры отличается от понятия архитектуры.

33. Перечислить примеры ВС.

34. Перечислить применение ВС.

35. Описать ЭВМ с точки зрения архитектуры.

36. Перечислить элементы, узлы и устройства ЭВМ.

2 Архитектура и структура эвм

2.1 Процессор Назначение и классификация

Процессор – это устройство , осуществляющее операции обработки информации и управления вычислительным процессом. Процессор выбирает команды и данные из оперативной памяти, анализирует эти команды , выполняет команды программы, для чего организует обращения к основной памяти, осуществляет включение и выключение внешних устройств.

Процессоры классифицируются по ряду признаков.

По принципу построения : с жестким и программным управлением.

По количеству БИС: однокристальные, многокристальные, секционные.

По типу архитектуры: CISC, RISC, MISC, WLIM, многопотоковые, скалярные, суперскалярные, матричные, векторные.

Принцип построения

Упрощенно процессор можно представить в виде соединения двух устройств: операционного устройства (ОУ), в котором выполняются операции ( включает в себя регистры, сумматоры, дешифраторы) и устройства управления (УУ), которое вырабатывает управляющие сигналы.

Любое элементарное действие, выполняемое в ОУ в течение одного такта, называется микрооперацией. Примеры микроопераций: пересылка из регистра в регистр, сдвиг содержимого регистра, суммирование содержимого двух регистров.

Управляющая информация для выполнения операции – это команда. Выполнение команды распадается на более мелкие этапы: микрокоманды. Последовательность взаимосвязанных команд называется макрокомандой. Использование макрокоманд упрощает программирование.

Цикл процессора – период времени, за который осуществляется выполнение команды. Он состоит из нескольких тактов. Такт процессора – промежуток времени между импульсами генератора тактовых импульсов, частота которых есть тактовая частота процессора. Выполнение короткой команды ( арифметические и логические команды) обычно занимает 5 тактов: выборка; Расшифровка кода операции; генерация адреса и выборка данных из памяти; выполнение операции; запись результата в память.

Набор микрокоманд, реализуемый в течение такта определенной логической цепью процессора, называется микропрограммой.

Суть микропрограммного управления сводится к следующему.

Создается специальная постоянная управляющая память, в которой хранится набор микрокоманд, т.е. управляющих сигналов для проведения каких-либо элементарных действий. Подбирая микрокоманды можно проводить в процессоре любые арифметические и логические операции. Чем больше таких микрокоманд, тем шире возможности процессора. Переход от одного набора команд к другому достигается заменой постоянной памяти.

Процессор с жесткой логикой управления – это УУ реализованное апппаратно. Для каждой операции строится набор комбинационных схем, которые в нужных тактах вырабатывают соответствующие управляющие сигналы. В этих устройствах запоминающее устройство запоминает множество состояний для микроопераций, а выходы берутся с логических схем в отличие от микропрограммного управления, где они берутся с ПЗУ. Изменить логику работы можно только путем переделок схемы, но такие процессоры работают намного быстрее.