Ответы по курсу «Организация эвм и систем»

0. 1. Общая структура эвм. Назначение основных блоков. Взаимодействие программного и аппаратного обеспечения эвм. Ответ:

УУ автомат-ки (без чела) упр-ет вычисл-м процессом, посылая сигналы всем устр-ам для реал-ии опред-х д-ий. Оно в своей работе руководствуется прогой, к-я состоит из команд. Прога основывается на алгоритме решения задач. Такой принцип упр-я наз-ся принцип программного управления.

0. 

1. 2. Основные характеристики эвм.

Ответ: 1.

Производительность и общий коэффициент эффективности:

Э = Р/(С_ЭВМ+С_ЭКСПЛ)

Э’= Р/С_ЭВМ

Оценка производительности системы:

1. количество задач в единицу времени;

2. операции регистр - регистр /сек;

3. скорость выполнения смеси команд:

_{n n}

Р=  К_S /  K_S*t_S

s=1 s=1

K_S - весовой коэффициент, t_S - время выполнения команд;

4. количество операций с плавающей точкой в сек (для научного расчета).

2. Число разрядов в машинном слове (точность, быстродействие).

3. Скорость выполнения основных операций.

4. Максимальная скорость передачи информации МП и ПУ.

6. Надежность ЭВМ (частота нарушений, время на их устранение):

Э=К_ИР / С_ЭВМ

К_И - комплексный коэффициент надежности.

3.Назначение и структура процессора. Назначение и взаимодействие основных блоков. Ответ:

Процессор – устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. Он дешифрует и выполняет командные программы, организует обращение к ОП, воспринимает и обрабатывает внешние события.  он осуществляет управление взаимодействием всех устройств ЭВМ, а при наличии спецпроцессоров эти функции рассредоточиваются.

Общая функц-ая стр-ра МП

Стр-ра базового МП

ОП обычно не входит в состав МП и реал-ся внешними сх-ми, однако в некоторых МП ОП может интегрироваться на его кристалле. АЛУ проца вып-ет логич-е и арифм-е опер-ии над д-ми; в МП м/б 1 унив-ое АЛУ для всех операция или несколько спецАЛУ. УУ выраб-ет послед-ть управл-х сигналов, инициир-х вып-е соотв-ей послед-ти микроопераций, обеспеч-х реализ-ю текущей команды. Блок управл-х регистров предн-ен для временного хран-я управляющей инф-ии; сод-т регистры и счетчики, участвующие в управл-ии выч-м процессом. Блок регистровой памяти – местная память (самое  б/д-ем). Блок связи с ОП организует обмен инф-ей процОП и защиту участков ОП от недозволенных обращений. Блок диагностики отслеживает сбои и отказы в аппаратуре МП.

4 Классификация мп.

МП как функциональное устройство ЭВМ обеспечивает эффективность автоматического выполнения операций обработки цифровой информации в соответствии с заданным алгоритмом решения задачи.

Для решения широкого круга задач в различных областях применения МП должен обладать алгоритмически полной системой команд. Минимальная алгоритмически полная система команд состоит из одной или нескольких универсальных команд. Однако такая система команд привела бы к появлению “длинных” программ. По этому современные МП обладают весьма большой системой команд. Набор команд зачастую определяется сферой применения МП и ее реализация определяет быстродействие МП.

Поэтому, при проектировании МП решают следующие задачи:

• определение структуры МП в соответствии с решаемой задачей;

• распределение схем МП на кристалле;

• определение набора команд, выполняемых программным или аппаратным способом на основе заданной системы микрокоманд (структуры операционного блока);

• выбор способа выполнения команд: аппаратный или микропрограммный (аппаратная реализация - сложна, но позволяет повысить быстродействие, микропрограммная – более медленная, но имеет регулярную структуру.)

• определение формата обрабатываемых данных и команд;

• методы адресации данных;

• число регистров общего назначения и результатов;

• построение системы прерываний программ;

• построение системы ввода/вывода.

Классификация:

1. По числу БИС в микропроцессорном комплекте:

• однокристальные МП;

• многокристальные;

• многокристальные секционные.

В первую очередь на такое деление повлияли возможности БИС: ограниченное число элементов, выводов корпуса, в то время как МП довольно сложное устройство, имеющее много логических элементов и требующее большое количество выводов корпуса БИС.

Однокристальный МП получен при реализации всех аппаратных средств МП в виде одной БИС или СБИС. Основные характеристики таких МП зависят от технологии изготовления БИС.

Многокристальные МП получены при разбиении его логической структуры на функционально законченные части и реализация их в виде БИС.

ОП - операционный процессор служит для обработки данных.

УП - управляющий процессор выполняет функции выборки, декодирования и вычисления адресов операндов, а также генерирует последовательность команд, формирует очередь команд.

ИП - интерфейсный процессор позволяет подключить память к МП.

УП, ОП, ИП могут работать автономно (параллельно) и тем самым организовывать конвейер операций.

Многокристальные секционные МП получаются когда в виде БИС реализуются логические структуры МП при функциональном разбиении ее вертикальными плоскостями.

Пример: если невозможно реализовать ОП 16-ти разрядов в одной БИС, его делят на части, реализуемые каждая в своей БИС. Они образуют микропроцессорные секции (например, 4-разрядная секция).

2. По назначению:

• универсальные МП;

• специальные МП.

Универсальные МП могут быть применены для решения широкого круга задач. При этом их эффективная производительность мало зависит от проблемной специфики задачи. Как правило, это определяется достаточной широкой универсальной системой команд.

Специальные МП - проблемно ориентированные МП, которые нацелены на ускоренное выполнение определенных функций, что увеличивает эффективную производительность при решении только определенной задачи:

• математические процессоры;

• микроконтроллеры;

• параллельная обработка данных;

• цифровая обработка сигнала - цифровые фильтры и т. д. Пример: сравнение входного сигнала одновременно с несколькими эталонами для выделения нужного сигнала.

3. По виду обрабатываемых входных сигналов :

• цифровые МП;

• аналоговые МП .

Требование к аналоговым МП:

• большая разрядность;

• высокая скорость арифметических операций, особенно *. Применение: фильтры, генераторы, преобразователи.

4. По характеру временной организации работы :

• синхронные;

• асинхронные.

Синхронные - начало и конец выполнения операций задаются устройством управления (время выполнения не зависит от вида команды и операндов).

Асинхронные позволяют начало выполнения следующей операции определить по фактическому окончанию предыдущей. Устройства МП работают асинхронно, и после выполнения операции выдают сигнал о своей готовности. При этом, роль распределителя работ может брать на себя память, которая в соответствии с заранее установленном приоритетом выполняет запросы остальных устройств по обеспечению их командной информацией и данными.

5. Орг-ия управл-я процессом обработки инф-ии в проце: уп-равляющие автоматы с “жесткой” и с хранимой в пам. логикой.