1. Архитектура ЭВМ – абстрактное формальное представление об ЭВМ, отражающее ее структурную, схемо-техническую и логическую организацию.

Элементы архитектуры ЭВМ:

1) Структурная схема ЭВМ

2) Средства и способы доступа к элементам структурной схемы, включая обмен с внешней средой.

3) Организация и разрядность интерфейсов в ЭВМ

4) Набор и доступность регистров

5) Организация и способы адресации памяти

6) Способы представления и форматы данных ЭВМ

7) Набор машинных команд

8) Форматы машинных команд

9) Обработка нештатных ситуаций

10) Топология связи отдельных устройств и модулей

2. Вычислительная система - совокупность аппаратных и программных средств, объединенных для решения поставленных перед системой задач

Классификация вычислительных систем:

По назначению ВС:

• универсальные (решение широкого класса задач)

• проблемно-ориентированные (решение определенного круга задач в узкой сфере)

• специализированные (решение узкого круга задач)

По сложности :

• Простые – простые функции

• Сложные – многоцелевые

• Очень сложные – трудно описать

По типу ЭВМ или процессоров

• однородные (строятся на базе однотипных компьютеров или процессоров)

• неоднородные системы ( включает в свой состав различные типы компьютеров или процессоров)

По методам управления элементами ВС различают

• централизованные (управление выполняет выделенный компьютер или процессор)

• децентрализованные компоненты равноправны и могут брать управления на себя

• со смешанным управлением.

По принципу закрепления вычислительных функций:

• с жестким закреплением

• с плавающим закреплением.

По формам обслуживания:

• с пакетной обработкой

• с разделением времениеального времени

По режиму работы ВС различают системы, работающие в

• оперативном

• неоперативном временных режимах.

По степени территориальной разобщенности

• Локальные

• Глобальные

По стоимости и объему внешней памяти

• Сверхбольшие

• Большие

• Малые

По элементной базе

• Полупроводниковые

• Квантовые

• Молекулярные

• Оптические и др

По архитектуре

• Последовательные

• Параллельные

По постоянству структуры

• С постоянной структурой

• С переменной структурой

3. Качество вычислительной системы – совокупность свойств вычислительной системы, определяющих возможность использования ее по назначению. Показатель качества - вектор, компонентами которого служат показатели свойств, являющиеся частными показателями качества.

Классификация показателей качества :

1.

• Пригодности – ВС удовлетворяющие пригодности обладают одинаковым качеством

• Оптимальности - ВС удовлетворяющие показателям оптимальности являются наилучшими

• Превосходства – считаются наилучшими

2.

• Интервальные (оценка и изменение качества во времени)

• Интегральные (оценка качества в среднем)

• Точечные (оценка качества в данный момент времени)

В настоящее время показатели качества объединяют в группы показателей качества:

- показатели эффективности

- показатели производительности

- показатели надежности и готовности

- Показатели адаптивности

- Показатели экономичности

4. Эффективность ВС – качество системы, характеризующее ее техническое совершенство, экономическую целесообразность и отражающее степень ее соответствия своему назначению.

Эффективность на практике – это способность ВС выполнять целевые задачи , для решения которых она предназначена.

Виды показателей эффективности: технические и экономические.

5. !Производительность вс

Факторы производительности ВС

• Тип задач

• Число операций при выполнении задач

• Стиль программирования

• Логические возможности и системы команд

• Архитектура процессора

• Характеристика и организация памяти

• Особенности системы ввода-вывода

• Составляющие и характеристики устройств ввода-вывода

6. Ошибка (error) – состояние системы, которое может привести к ее неработоспособности. Причиной ошибки является отказ. Система отказывает (fail) если она не способна выполнять свои функции

Отказ(fault)- это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Причинами отказов объектов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушение правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения, а также естественные процессы изнашивания и старения.

Отказы могут быть случайными, периодическими и постоянными.

Классификации:

По характеру проявления отказы подразделяют на:

• Византийские – система активна и может проявлять себя по-разному.

• Пропажа признаков жизни

По степени влияния на работоспособность ЭВМ или ВС различают:

• полные (легла вся система)

• неполные отказы.

По связи с другими отказами:

• Зависимые

• Независимые отказы

По физическому характеру непосредственного проявления на:

• Катастрофические (ломается вся система)

• Параметрические (ломается часть системы)

По характеру изменения параметра до момента возникновения отказа:

• внезапный отказ (возникает в результате скачкообразного изменения характеристик изделия)

• постепенный отказ (вызывается плавным изменением характеристик изделия)

Причиной отказа является неисправность.

Неисправности

• Неполадки (влияют на выполнение основных функций системы)

• Дефекты (могут повредить систему в будущем)

Для обеспечения надежного решения задач в условиях отказов применяют 2 подхода: восстановление после отказа и предотвращение отказа системы.

Отказоустойчивость – свойство ЭВМ и ВС, обеспечивающее системе возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения отказов, она требует избыточного аппаратного и программного обеспечения.

7. Методы и средства повышения надежности эвм

Группы методов:

• Производственные (повышают надежность в процессе создания ЭВМ)

• Схемо-конструкторские (повышают надежность во время проектирования)

• Эксплуатационные (повышают надежность технического обслуживания)

Схемно-конструкторские:

1) Выбор подходящих уровней нагрузки

2) Унификация элементов и узлов

3) Резервирование

4) Контроль работы оборудования и введение избыточности по времени

5) Использование корректирующих кодов

Эксплуатационные:

1) Сбор информации о надежности ЭВМ

2) Коррекция рабочих режимов ЭВМ

3) Проведение профилактических мероприятий

4) Обучение обслуживающего персонала

8. Регистры процессора – это ячейки сверхбыстрой оперативной памяти, которые предназначены для временного хранения промежуточных данных. Различные регистры содержат информацию в различном виде: адреса и указатели сегментов памяти или системных таблиц, индексы элементов массива и пр.

9. Регистры общего назначения :

Эти регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико-логического устройства.

1) eax/ax/ah/al (Accumulator register) – аккумулятор. Применяется для хранения промежуточных данных.

2) ebx/bx/bh/bl (Base register) – базовый регистр. Применяется для хранения базового адреса некоторого объекта в памяти;

3) ecx/cx/ch/cl (Count register) – регистр-счетчик. Применяется в командах, производящих некоторые повторяющиеся действия.

4) edx /dx/dh/dl(Data register) – регистр данных. Он хранит промежуточные данные.

Следующие два регистра используются для поддержки так называемых цепочечных операций, т. е. операций, производящих последовательную обработку цепочек элементов, каждый из которых может иметь длину 32, 16 или 8 бит:

1) esi/si (Source Index register) – индекс источника. Содержит текущий адрес элемента в цепочке-источнике;

2) edi/di (Destination Index register) – индекс приемника (получателя). Содержит текущий адрес в цепочке-приемнике.

Для работы со стеком существуют специальные регистры:

1) esp/sp (Stack Pointer register) – регистр указателя стека. Содержит указатель вершины стека в текущем сегменте стека.

2) ebp/bp (Base Pointer register) – регистр указателя базы кадра стека. Предназначен для организации произвольного доступа к данным внутри стека.

10. Сегментные регистры - регистры, указывающие на сегменты.

При работе с ними для формирования любого адреса применяют два числа – адрес начала сегмента и смещение искомого байта относительно начала. Сегменты кода могут располагаться в памяти где угодно , поэтому программа обращается к ним используя вместо настоящего адреса ? 16-битное число - селектор

Имеется шесть сегментных регистров: cs, ss, ds, es, gs, fs. Сегменты для хранения селекторов.

Сегмент кода содержит программу, исполняющуюся в данный момент. ?

11. Стек— это специальным образом организованный участок памяти, используемый для временного хранения переменных, для передачи параметров вызываемым подпрограммам и для сохранения адреса возврата при вызове процедур и прерываний. Особенность стека заключается в том, что данные в него помещаются и извлекаются по принципу «первым вошел – последним вышел».

Стек располагается в сегменте памяти, описываемом регистром SS, а текущее смещение вершины стека записано в регистре ESP, причем при записи в стек значение этого смещения уменьшается, то есть стек растет вниз от максимально возможного адреса.

При вызове подпрограммы параметры в большинстве случаев помещают в стек, а в EBP записывают текущее значение ESP. Их смещения будут записываться как EBP + номер параметра.