- •Вопросы по курсу тсис для группы 0032
- •1. Информационная система. Информация.
- •Классификации информационных систем Классификация по архитектуре
- •Классификация по степени автоматизации
- •Классификация по характеру обработки данных
- •Классификация по сфере применения
- •Классификация по охвату задач (масштабности)
- •2. История развития компьютеров и информационных систем.
- •3. Позиционные системы счисления. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.
- •4. Арифметика эвм. Представление чисел в форме с фиксированной точкой.
- •5. Сложение в формате с фиксированной точкой. Переполнение.
- •6. Операция вычитания с фиксированной точкой. Дополнительный код числа.
- •7. Умножение и деление чисел в формате с фиксированной точкой.
- •8. Представление чисел в форме с плавающей точкой. Мантисса числа. Характеристика числа.
- •4,72 Х 105; 472 X 103; 4720 X 102микрон или 4,72 х 10-4; 47,2 X 10-5;472 X 10-6км.
- •9. Нормализованные и денормализованные числа.
- •10. Арифметические операции в формате с плавающей точкой.
- •11. Стандарт ieee 754.
- •12. Формат bcd. Представление текстовой информации. Ascii.
- •13. Алгебра логики. Переменные и константы алгебры логики.
- •14. Законы и аксиомы алгебры логики. Логические функции.
- •1. Закон одинарных элементов
- •2. Законы отрицания
- •3. Комбинационные законы.
- •4. Правило поглощения (одна переменная поглощает другие)
- •5. Правило склеивания (выполняется только по одной переменной)
- •15. Конъюнкция. Дизъюнкция. Инверсия. Функционально полная система лф. Функции и-не, или-не, Исключающее или.
- •1. Логическое или (логическое сложение, дизъюнкция):
- •17. Преобразование логических выражений. Склеивание. Минимизация логических выражений.
- •18. Логический элемент. Логическая (комбинационная) схема. Лэ как физическое устройство.
- •19. Обратная связь. Бистабильная ячейка — триггер. Rs-триггер, d-триггер, т-триггер.
- •20. Синхронный триггер. Понятие о синхронизации.
- •21. Узлы эвм. Регистры. Счетчики. Сумматоры. Шифраторы и дешифраторы. Мультиплексоры. Алу.
- •22. Буферные элементы. Шинная организация современного компьютера.
- •23. Понятие архитектуры компьютера. Структура компьютера. Понятие о cisc и risc.
- •24. Регистры общего назначения и их особенности у Intel.
- •25. Команда. Формат команды. Классификация команд. Особенности состава команд у Intel.
- •26. Адресация памяти и ввода-вывода. Циклы обмена между процессором и памятью.
- •27. Абсолютная, прямая и косвенная адресация.
- •28. Автоинкрементная и автодекрементная адресация.
- •29. Стек. Работа стека и его использование.
- •30. Ввод-вывод: программный, по прерываниям и пдп.
- •31. Режимы работы процессора Intel, rm, vm, pm, smm.
- •32. Сегментная и страничная организация доступа к памяти.
- •33. Сегментация памяти в реальном режиме.
- •34. Страничная организация — реализация виртуальной памяти.
- •35. Управление сегментами в защищенном режиме. Дескрипторные таблицы. Дескрипторы сегментов.
- •36. Повышение производительности процессора. Конвейеризация команд и данных. Предсказание переходов. Кэш. Суперскалярность. Многоядерность.
- •37. Понятие шины расширения. Шины pci, pci-X, pci-e.
- •38. Внешние интерфейсы пк. Интерфейс usb.
- •39. Устройства ввода информации.
- •40. Устройства вывода информации.
34. Страничная организация — реализация виртуальной памяти.
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 адреса в памяти ЭВМ. Позволяет увеличить эффективность использования памяти несколькими одновременно работающими программами, организовав множество независимых адресных пространств (англ.), и обеспечить защиту памяти между различными приложениями. Также позволяет программисту использовать больше памяти, чем установлено в компьютере, за счет откачки неиспользуемых страниц на вторичное хранилище.
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 сложные иерархии 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). 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).
Механизм организации виртуальной памяти, при котором виртуальное пространство делится на части произвольного размера — сегменты. Этот механизм позволяет, к примеру, разбить данные процесса на логические блоки. Для каждого сегмента, как и для страницы, могут быть назначены права доступа к нему пользователя и его процессов. При загрузке процесса часть сегментов помещается в оперативную память (при этом для каждого из этих сегментов операционная система подыскивает подходящий участок свободной памяти), а часть сегментов размещается в дисковой памяти. Сегменты одной программы могут занимать в оперативной памяти несмежные участки. Во время загрузки система создает таблицу сегментов процесса (аналогичную таблице страниц), в которой для каждого сегмента указывается начальный физический адрес сегмента в оперативной памяти, размер сегмента, правила доступа, признак модификации, признак обращения к данному сегменту за последний интервал времени и некоторая другая информация. Если виртуальные адресные пространства нескольких процессов включают один и тот же сегмент, то в таблицах сегментов этих процессов делаются ссылки на один и тот же участок оперативной памяти, в который данный сегмент загружается в единственном экземпляре. Система с сегментной организацией функционирует аналогично системе со страничной организацией: время от времени происходят прерывания, связанные с отсутствием нужных сегментов в памяти, при необходимости освобождения памяти некоторые сегменты выгружаются, при каждом обращении к оперативной памяти выполняется преобразование виртуального адреса в физический. Кроме того, при обращении к памяти проверяется, разрешен ли доступ требуемого типа к данному сегменту.
Виртуальный адрес при сегментной организации памяти может быть представлен парой (g, s), где g - номер сегмента, а s - смещение в сегменте. Физический адрес получается путем сложения начального физического адреса сегмента, найденного в таблице сегментов по номеру g, и смещения s.
Недостатком данного метода распределения памяти является фрагментация на уровне сегментов и более медленное по сравнению со страничной организацией преобразование адреса.