5.По особенности используемой системы машинных команд: risc и cisc процессоры

6.по способу распарал-леливания:

а)скалярные, к-рые команды программы выполняют последо-вательно, друг за другом;

б)скалярные, всвоемсоставеимеют неск-ко функциональных устройств, например, дляобра-боткицелых чисел, с плавающей точкой, чтопозволяетвыполнять одновременно неск-ко соседних команд программы;

в)мультискалярные, вк-рыхра-зличные процессорные эл-нты реалиизуютотличныеветвипро-граммы; они могут осуществлять ихпредварительно, причем пе-ред тем, когда условия уста-навливаются, а рез-тат уже вычислен.

г) векторные; при помощи одной векторной команды осущ-ляют однотиповуюоперацию над це-почками операндов (векторы данных);

Векторные, скалярные, супер-скалярныеконвейеризуютвы-полнениеопераций, команд и участков программы;

7.по способу организации контроля правильности функционирования:

а) с программным контролем, при помощи тестов впроцессенормальогофункционирования

б) с аппаратным контролем; в) со смешанным контролем;

8.по возможности возобно-влять вычислительный про-цесс в случае сбоев и отказов:

а) возобновительные;

б) невозобновительные;

9.по конструктивным особен-ностями построения процессора:

а) однокристальные, если раз-мещаются в одной микросхеме;

б) многокристальные.

Частичным случаем явл-ются секционные процессоры, в к-рых можно спроектироватьлюбую разрядность, сочетая

5. Методы адресации, выполнение команд, прерывания, переместимость.

Основные команды микропроцессора 8086 могут ранимать в памяти 1-6 байт. Код операции содержится в 1-м байте команды, а последующие байты если они имеются , содержат адресную информацию.

Сущ-ют различные типы адреса-ции данных в памяти ЭВМ.

При регистровой адресации операнд содержится в одном из регистров общего назначения. В командах с двумя операндами может быть использовано два регистра.

При непосредственной адресации операнд содержится в самой команде.

При абсолютной адресации (прямой адресации) предполагается, что команда содержит исполнит-й адрес операнда.

При косвенной регистровой адресации указанный в команде регистр содержит исполнительный адрес операнда.

Используя адресацию по базе , можно осуществить доступ к элементам списка или других стуктур данных, когда смещение конкретного элемента данных известно во время компиляции программы, однако базовый адрес структуры данных должен быть вычислен во время выполнения программы. Один из регистров (BX,BP,SI,DI) может быть использован как базовый регистр. Исполнительный адрес формируется путем сложения адреса находящегося в указанном базовом регистреи смещения , содержащегося в команде.

При способе адресации адресациии по базе с индексированием исполнительный адрес формируется путем сложения базового адреса и смещения, которые содержатся в регистрах.

Относительная адресация в микропроцессоре 8086 применяется только в командах условного и безусловного перехода, в командах вызова подпрограмм и командах управления циклом. Исполнительный адрес вычисляется как сумма содержимого указателя IP и смещения со знаком , находящегося в программе.

При постбайтной адресации информация о местонахождении данных может содержатся в специальном байте следующем за кодом команды – например в постбайте может быть указан какой-то регистр используемый в команде.

Благодаря конвееру команд возможно выполнение нескольких команд одновременно,так как разные фазы выполняемой команды, выполняются различными блоками конвеера.

Иногда выполнение программы необходимо прервать для немедленной реакции на какое-то внешнее событие, а потом продолжить работу программы с прерванного места. Этот процесс наз. прерыванием, а сигнал приводящий к прерыванию наз. запросом прерывания.Основными функциями системы прерываний являются :

1.запоминание состояния прерываемой программы и

представляется с помощью нулей и единиц. Единицей информации явл 1 бит, т.е. двоичный разряд, кот может принимать значение 0 и 1. Как правило, команды компьютеров работают не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. В одном байте

можно закодировать значение одного из 256 символов (256=2⁸).

Программное обеспечение: 1. Прикладные программы, непо-средственно обеспечивающие вып-ние необходимых пользова-телем работ (редактир-ие те-кстов, обработка изображений и т.д.); 2. Системные программы, вып-ющие различные вспомога-тельные ф-ции (выдача справо-чной информации, проверка работоспособности устройств компьютера); 3. Инструмен-тальные с-мы (системы програм-мирования), обеспеч-ющие соз-дание новых программ на компьютере.

Аппаратные части. Обычно компьютер состоит из блоков: 1.ситемного блока, 2.клавиатуры, 3.монитора, 4.дополнительных устройств (принтер, мышь, джойстик, факс, модем и т.д.). Основным явл сист. блок и сос-тоит из: 1. Электронных схем, управляющих работой компа (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.), 2. Блока питания, прео-бразующего электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компа, 3. Накопители (дисководы) для гибких дисков, используемые для чтения и записи на диски, 4. Накопитель на жестком диске (винчестер).

числа. Обратный код получается инвертированием разрядов числа записанного в прямом коде. Доп. код получается путем прибавления 1 к дополнительному коду.

Прямой код обычно используется для хранения данных, а обратн и доп для выполнеия арифметических опрераций.

В ЭВМ применяют две формы представления чисел: с фиксированной точкой и с плавающей точкой. При представлении чисел с фиксированной точкой положение точки фиксируется в определенном месте относительно разрядов числа. Обычно подразумевается, что точка находится или перед старшим цифровым разрядом, или после младшего. В первом случае могут быть представлены только числа, которые по модулю меньше 1, во втором только целые числа.

При представлении числа со знаком для кода знака выделяется "знаковый" разряд – обычно крайний слева. В этом разряде 0 соотв. плюсу, 1- минусу. Представление числа с плавающей точкой в общем случае имеет вид: x=s ^p *q

где q – мантисса числа; s ^p - характеристика числа; s – основание характеристики (обычно степень числа 2);

Мантисса (дробь со знаком) и порядок (целое число со знаком) представляются в системе с основанием равным s (в соответствующем двоично-кодированной форме). Порядок p, который может быть положительным или отрицательным числом, определяет положение точки в числе x.Число x=s^p *q называется нормализованным, если мантисса q удовлетворяет условию: 1>|q|>=1/s

ASCII код (Американский стандартный код обмена информацией) используется при хранении и передаче текстовых данных. При помощи одного байта кодируется 256 символов. Первые 32 символа –служебные. До127-го символа располагаются буквы латинского алфавита и специальные символы (знаки пунктуации и тп.). Начиная со 128 символа идут национальные алфавиты и знаки псевдографики.

По физическому принципу работы:

1.Магнитные 2.Голографические. 3.Криогенные. 4.Оптические. 5.Волоконно-оптические. 6.Полупров.

Иерархия.

1.СОЗУ (сверхоперативное зу) или регистры

2.ОЗУ

3.ВЗУ- внеш зу (НМД).

В зав. от быстродействия, ёмкости и стоимости устройства памяти ЭВМ располагаются на различных иерарх. уровнях. На первом уровне распол. уст-ва, отн-но небольшой ёмкости, но максимально возможного быстр-я. Они отл-ся максим. значением ст-ти еди-ницы хр-мой инф-ции. На 2м уровне распол. уст-ва сред. быстр-я с меньшей ст-тью еди-ницы хранимой инф-ции и поэтому м. иметь большую инф. ёмкость. На 3м уровне располагаются медленно действующие ВЗУ, имеющие неогран. инф. ёмкость.

Виртуальная память - есть способ организации памяти, при к-ром достигается гибкое динамическое распределение памяти между устройствами оперативной памяти и внешними запоминающими устройствами. Пользователь работает не с физической памятью, а с виртуальной одноуровневой памятью, емкость которой равна всему адресному пространству, определяемому размером адресных полей в форматах команд и базовых регистрах.

Страничная организация памяти.

Связана с организацией вирту-альной памяти. Позволяет увеличить объемы памяти по от-ношению к физической. Структура страниц:

При использовании страничной орг-зации памяти линейное ад-ресное пространство размером 4Гб подразделяется на

1Мбайт страниц по 4Кб каждая. Физич-кая память также разделя-ется на страницы (страничные кадры (page frame)) емкостью по 4Кб. Т.к. объем виртуальной памяти намного больше объема физич-ой памяти, то в любой мо-мент вр. только часть страниц виртуал-ой памяти присутствует в физич-ой памяти. Отсут-ствующие в физической памяти страницы хранятся в виртуал-ной памяти. Обычно во внешней па-мяти. Такая организация памяти позволяет загружать любую нуж-ную виртуал-ую страницу в лю-бую физич-кую страницу. При-кладные программы не касаются процесса страничного преобразо-вания адреса и могут использо-вать всю физическую память. Процессор формирует особый случай не присутствия (странич-ного нарушения). При обработке этого особого случая ОС загружает затребованную стра-ницу из внешней памяти в физическую, при необходимости отправляя ненужную страницу на диск. Аналогично тому, как сегменты опр-ются дескриптор-ными таблицами, страницы опр-ются набором страничных таб-лиц. Для увелич-ия производит-сти процессора рекомендуется выравнивать небольшие сегмен-ты с размером меньше 4Кб, так чтобы они полностью находи-лись в пределах одной страницы.

соответствующее количество секций.

Устройства управления (УУ).

Предназнач. для выроботки последовательностей функционал. сигналов, необх-мых для вып-я команды за один такт или за неск-ко. Основ. блоками центрального у-ва управления явл:

- счетчик команд или програм-мный счетчик

- регистр команд, состоящий из адр. Части и команды

- адр. регистр (формируется адреса операндов)

- полный регистр адреса памяти

- индексный регистр

- аккумулятор

Сущ. 2 подхода к проекти-рованию УУ. 1 подход хр-зуется тем, что нек-рым образом сое-диняются между собой микро-схемы низкой и средней степени интеграции, а вид упавляющих сигналов определяется номен-клатурой микросхем и связями меж ними. Такие микропрог-рамные автоматы наз. с жёсткой или же с схемной логикой упр-я. Алгоритм такого автомата не изменен, но он обеспеч-ет наиб-шее быстродействие. 2 подход хар-ся применением микросхем БИС и СБИС. Алго-ритм ф-ния автомата изменим, и поэтому такие УУ наз. микропрограм-мные у-ва упр-я. УУ исп-ся во всех ЭВМ общего назнач-я и проблемно ориентированных.

Команда процессора представляет собой код, определяющий операцию ЭВМ и данные участвующие в операции. Команда содержит также в явной или неявной форме информацию об адресе, по которому помещается результат операции, и об адресе следующей команды.

По характеру выполняемых операций различают следующие группы команд: а) команды арифм. операций для чисел с фикс. или плавающей запятой; б) команды десятичной арифметики; в) команды

логических (поразрядных) операций (И, ИЛИ и т.п.) ; г) команды передачи кодов; д) команды операций ввода-вывода; е) команды управления порядком исполнения команд (команды передачи управления); ж) команды задания режима роботы машины и др.

осуществление перехода к программе обработки прерывания.

2.восстановление состояния прерваной программы и возрат к ней.

При наличии нескольких источников запросов прерывания должен быть установлен определенный порядок (дисциплина) обслуживания прерываний- между запросами должны быть установлены приоритетные соотношения, определяющие очередность обработки запросов прерываний.

В процессе работы ЭВМ могут встретится 4 типа прерываний:

1. аппаратные прерывания – прерывания от узлов ЭВМ

2. программные прерывания – прерывания генерируемые программыми методами

3. исключительные ситуации процессора- например ошибка защиты памяти

4)немаскируемы прерывания – например ошибка контроля четности памяти.

6. Микропроцессоры, микро и мини ЭВМ, ЕС ЭВМ, семейства ЭВМ

Микропроцессоры 8-битный микропроцессор. Собственную память процессоров составляют 7 8-битных регистров (A,B,C,D,E,H,L), два 16-битных регистра - программный счетчик и указатель стека, 5 битов-флажков, автоматически фиксирующих характерные признаки результата операции, используемые потом при проверке условий и для других целей. Основным форматом данных в 8-битном микропроцессоре явл 8-битный байт. Операции преобразования итестирования данных, выполняемые в аккумуляторе и регистрах, производятся над операндами, длиной в один байт, адресация данных в главной памяти осущ-ся побайтно, пересылки данных между аккумулятором ии регистрами - это пересылки в формате байт. 16-битный микропроцессор. Обработка данных осущ-ся в виде операций с 16-битными операндами, длина операндов обрабатываемых процессором не превышает 16 битов. Ширина одноразовой выборки из главной памяти равна 16 битам. Работа с данными больших длин на таком процессоре реализуется при помощи операций с составными операндами многократной длины. 16-битная архитектура не исключает возможности обработки 8-битных байтов, рассматриваемых как полуслова.

Поколения ЭВМ. Инженеры-электронщики выделяют след поколения: 1. Первое поколение - ламповые машины с быстродействием порядка 10-20 тыс операций в секунду; второе - транзисторные машины; третье - машины на интегральных схемах; поколение - многопроцессорные машины на больших интегральных схемах; пятое - персональные компьютеры. Математики, имеющие отношение к разработке выч машин и их мат обеспечения, выделяют: первое поколение - сравнительно медленные машины, для которых программы писались в основном на языке машин; второе - машины, на которых имелись трансляторы с алгоритмических языков; третье - семейство программно-совместимых машин с развитой системой прерывания и операц системами; четвертое - машины, обеспечивающие совместное использование вычислительных мощностей, связанные в единую выч сеть.

Микрокомпьютер или миникомпьютер - компьютер устройство преобразования данных и управление работой которого осуществлено средствами микроэлектроники (как правило, на одном кристалле, в виде одной микросхемы и наз микропроцессором).Состав: запоминающие устройств для хранения программ и данных, органы управления периферийным оборудованием (контроллеры внешних устройств).

ЕС ЭВМ (Единая система электронных вычислительных машин) - универсальные ЭВМ, создаются для удовлетворения требований при решении задач арифметической и логической обработки данных