- •1. Вычислительные машины.
- •1.1. Модель эвм фон-Неймана.
- •1.2. Архитектуры современных эвм. Основные принципы работы отдельных компонентов. Центральные процессоры. Каналы (устройства обмена).
- •1.3. Иерархия и организация памяти эвм. Запоминающие устройства с произвольной выборкой. Внешние запоминающие устройства. Стековая память.
- •1.4. Организация и обработка прерываний от внешних устройств эвм. Схема с общей шиной. Буферизация.
- •1.5. Относительная адресация. Виртуальная память. Прямой доступ к памяти.
- •Страничная организация виртуальной памяти
- •Сегментная организация виртуальной памяти
- •1.6. Конвейеризация. Устройства ввода-вывода. Организация ввода-вывода.
- •1.7. Векторные машины. Машины с архитектурой risc. Многопроцессорные машины. Понятие о параллельных процессах.
- •Типы Процессорная симметричность
- •Потоки команд и данных
- •Соединения процессоров
- •Программные реализации Многопроцессорная обработка с sisd
- •Многопроцессорная обработка simd
- •Многопроцессорная обработка misd
- •Многопроцессорная обработка mimd
- •Понятия и терминология параллельного программного обеспечения
- •2. Персональные эвм.
- •2.1. Архитектура семейства микропроцессоров 286/586 (регистры, сегментация памяти, реальный и виртуальный режимы, защита памяти, шина, структура памяти, структура ввода/вывода, прерывания).
- •2.2. Пэвм. Система команд и способы представления информации. Архитектура математического сопроцессора.
- •3. Программный интерфейс вычислительных систем.
- •3.1. Программирование на машинном языке. Ассемблеры и макроассемблеры. Компиляторы.
- •3.2. Система управления вводом/ выводом. Спулинг.
- •3.3. Языки высокого уровня. Интерпретаторы. Абсолютные и перемещающие загрузчики. Связывающие загрузчики и редакторы связей.
- •3.4. Микропрограммы. Эмуляция. Микропрограммная поддержка.
- •4. Операционные системы.
- •4.1. Функции ядра операционной системы.
- •4.2. Управление заданиями и процессами. Понятие процесса, состояния процесса. Обработка прерываний.
- •4.3. Управление памятью, файловые системы. Концепции распределения памяти. Понятия оверлейного перекрытия, свопинга. Концепции виртуальной памяти.
- •4.4. Понятие файла, организация файла, файловой системы. Блок управления файлом.
- •4.5. Управление внешними устройствами и связью. Принципы функционирования систем управления вводом/выводом.
- •4.6. Ос. Поддержка систем программирования. Надежность, безопасность и защита. Поддержка интерфейса прикладного программирования (api)
- •4.7. Понятие о режимах реального времени. Мультизадачность и многопоточость.
- •4.8. Составные части ос ms dos, unix, Windows 95/98.
- •4.9. Загрузка ос. Основные группы команд ms dos, unix.
- •5. Парадигмы программирования.
- •5.1. Процедурное, декларативное и объектно-ориентированное программирование.
- •5.2. Логическое и функциональное программирование.(Принципы и сравнительная характеристика).
- •5.3. Параллельное программирование.
- •5.4. Абстракция данных.
- •6. Формальные языки и грамматики.
- •6.1. Иерархия Хомского.
- •6.2. Регулярные грамматики. Конечные автоматы.
- •6.3. Кс-грамматики и мп-автоматы.
- •6.4. Алгоритмическая разрешимость проблем в автоматных и кс языках.
- •6.5. Нисходящий и восходящий анализ.
1.5. Относительная адресация. Виртуальная память. Прямой доступ к памяти.
Относительная (базовая) адресация
При этом способе адресации исполнительный адрес определяется как сумма адресного кода команды и базового адреса, как правило хранящегося в специальном регистре — регистре базы.
Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресного кода команды обеспечить доступ к любой ячейке памяти. Для этого число разрядов в базовом регистре выбирают таким, чтобы можно было адресовать любую ячейку оперативной памяти, а адресный код команды используют для представления лишь сравнительно короткого «смещения». Смещение определяет положение операнда относительно начала массива, задаваемого базовым адресом.
Виртуальная память
Виртуа́льная па́мять (англ.Virtual memory) — технология управления памятью ЭВМ, разработанная для многозадачных операционных систем. При использовании данной технологии для каждой программы используются независимые схемы адресации памяти, отображающиеся тем или иным способом на физические адресав памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимыхадресных пространств(англ.), и обеспечить защиту памятимежду различными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемыхстраницна вторичное хранилище (см.Подкачка страниц).
При использовании виртуальной памяти упрощается программирование, так как программисту больше не нужно учитывать ограниченность памяти, или согласовывать использование памяти с другими приложениями. Для программы выглядит доступным и непрерывным все допустимое адресное пространство, вне зависимости от наличия в ЭВМ соответствующего объема ОЗУ.
Применение механизма виртуальной памяти позволяет:
упростить адресацию памяти клиентским программным обеспечением;
рационально управлять оперативной памятью компьютера (хранить в ней только активно используемые области памяти);
изолировать процессы друг от друга (процесс полагает, что монопольно владеет всей памятью).
В настоящее время эта технология имеет аппаратную поддержку на всех современных бытовых процессорах. В то же время во встраиваемых системах и в системах специального назначения, где требуется либо очень быстрая работа, либо есть ограничения на длительность отклика (системы реального времени) виртуальная память используется относительно редко. Также в таких системах реже встречается многозадачность и сложныеиерархии памяти.
Страничная организация виртуальной памяти
В большинстве современных операционных систем виртуальная память организуется с помощью страничной адресации. Оперативная память делится на страницы: области памяти фиксированной длины (например, 4096 байт), которые являются минимальной единицей выделяемой памяти (то есть даже запрос на 1 байт от приложения приведёт к выделению ему страницы памяти). Процесс обращается к памяти с помощью адреса виртуальной памяти, который содержит в себе номер страницы и смещение внутри страницы. Процессор преобразует номер виртуальной страницы в адрес соответствующей ей физической страницы при помощи буфера ассоциативной трансляции. Если ему не удалось это сделать, то требуется обращение к таблице страниц (так называемый Page Walk), что может сделать либо сам процессор, либо операционная система (в зависимости от архитектуры)[1]. Если страница выгружена из оперативной памяти, то операционная система подкачивает страницу с жёсткого диска (см. свопинг). При запросе на выделение памяти операционная система может «сбросить» на жёсткий диск страницы, к которым давно не было обращений. Критические данные (например, код запущенных и работающих программ, код и память ядра системы) обычно находятся в оперативной памяти (исключения существуют, однако они не касаются тех частей, которые отвечают за обработку аппаратных прерываний, работу с таблицей страниц и использование файла подкачки).