- •Введение.
- •1. Основы построения эвм. Основные определения.
- •2. Принципы действия эвм. Принципы программного управления.
- •Страница–словарь.
- •4. История развития вычислительной техники. Поколения эвм.
- •«Компьютер... XVII века»
- •5. Основные параметры эвм.
- •1. Запоминающие устройства эвм.
- •1.1. Типы зу и их основные характеристики.
- •1.2. Оперативные запоминающие устройства.
- •1.2.1. Общие принципы организации озу.
- •1.2.2. Структурная организация блока памяти.
- •1.2.3. Полупроводниковые интегральные зу с произвольным обращением.
- •1.2.4. Модули памяти и элементы памяти (бис).
- •1.2.5. Система электрических параметров полупроводниковых бис зу.
- •1.2.6. Контроль функционирования бис зу.
- •1.2.7. Организация многоблочной оперативной памяти.
- •1.2.8. Организация озу с многоканальным доступом.
- •1.2.9. Ассоциативные зу.
- •1.3. Сверхоперативные зу.
- •1.3.1. Назначение и типы созу.
- •1.3.2. Организация созу с прямой адресацией.
- •1.3.3. Организация стекового и магазинного созу.
- •1.3.4. Организация ассоциативных созу.
- •1.3.5. Оценка эффективности использования созу в процессоре.
- •1.4. Постоянные зу.
- •1.5. Виртуальная память.
- •Логическое распределение оперативной памяти в персональных компьютерах (Intel/pc).
- •1.6.1. Стандартная оперативная память.
- •1.6.1.1.Таблица векторов прерываний.
- •1.6.1.2. Область данных bios.
- •1.6.1.3. Область для операционной системы.
- •1.6.1.4. Основная область памяти.
- •2. Арифметико-логические устройства эвм
- •2.1. Типы арифметических устройств и их структуры.
- •2.2. Организация алу параллельного действия при работе над числами в естественной форме.
- •2.2.1. Суммирование и вычитание чисел при использовании накапливающего сумматора.
- •2.2.2. Принципы построения алу для сложения и вычитания на комбинационных суммах.
- •2.2.3. Организация алу (параллельного действия) в режиме умножения чисел с фиксированной запятой.
- •2.2.4. Аппаратные способы ускорения умножения в организации алу.
- •2.2.5. Алгоритмические (логические) способы ускорения умножения в организации алу.
- •2.2.6. Организация алу параллельного действия в режиме деления чисел с фиксированной запятой.
- •2.2.7. Организация алу при реализации логических операций и операций специальной арифметики.
- •2.3. Организация алу параллельного действия при работе над числами в нормальной форме.
- •2.3.1. Принцип построения и работы алу при суммировании и вычитании чисел в нормальной форме.
- •2.3.2. Направления и методы ускорения операций над числами с плавающей запятой.
- •2.4. Организация алу, работающих в двоично-десятичных кодах.
- •2.5.Об экзотических формах представления чисел. Логарифмическая форма:
- •Трансформирующаяся запятая.
- •Инверсная запятая.
- •2.6. Итеративные методы деления.
- •3. Процессоры.
- •3.1. Система команд эвм.
- •3.1.1. Структура и форматы команд.
- •3.1.2. Список команд.
- •3.1.3. Способы адресации.
- •3.2. Устройства управления.
- •3.2.1. Организация цуу (на примере гипотетической одноадресной эвм).
- •3.2.2. Принципы формирования уфс.
- •3.2.3. Организация микропрограммных устройств управления.
- •3.3. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации.
- •3.3.1. Основные понятия и определения.
- •3.3.2. Способы обмена данными между ядром малой эвм и периферийными устройствами.
- •3.3.3. Программно управляемые способы передачи данных.
- •3.3.3.1. Простые типы передачи.
- •3.3.3.2. Последовательность событий при прерываниях.
- •3.3.3.3. Идентификация прерывающего устройства.
- •3.3.4. Организация прямого доступа к памяти.
- •4. Основы вычислительных конвейеров.
- •4.1. Введение в архитектурные принципы конвейерных процессоров и эвм.
- •Конвейерные сумматоры
- •Конвейерный умножитель
- •5. Архитектура сигнальных процессоров.
- •5.1. Введение. Основные задачи обработки сигналов. Методы обработки сигналов.
- •5.2. Основные характеристики и базовая архитектура семейства adsp-21xx
- •5.2.1. Общие сведения о составе функциональных устройств
- •5.2.2. Базовая архитектура.
- •5.2.3. Средства разработчиков для процессоров семейства.
- •5.3. Интерфейс процессоров adsp-21xx с памятью.
- •5.3.1. Интерфейс с загрузочной памятью.
- •5.3.2. Интерфейс с памятью программ.
- •5.3.3. Интерфейс с памятью данных.
- •5.4. Архитектура операционных устройств.
- •5.4.1. Арифметико-логическое устройство.
- •5.4.2. Умножитель/накопитель mac.
- •5.4.3. Устройство сдвига shifter.
5. Основные параметры эвм.
Сейчас наша цель – выделить свойства и закономерности, присущие конкретным ЭВМ и позволяющие их как-то сравнивать и выбирать.
Классификация не может считаться общепринятой. Основная причина – ВТ в интенсивном развитии.
Основные критерии выюора ЦВМ (по ним также осуществляется классификация) - производительность (быстродействие), стоимость.
Быстродействие. Быстродействие ЭВМ оценивается чаще всего по числу операций, выполняемых машиной в секунду, либо временем выполнения отдельных операций. В качестве таких операций берут сложение, пересылку и т.п.
Но такая характеристика еще не однозначно определяет производительность ЭВМ, под которой следует понимать, какое число задач может решить машина за определенный промежуток времени.
Для конкретного типа задач менее быстродействующая машина может оказаться производительнее, эффективнее из-за
-
удобного списка команд
-
большего объема ОЗУ (меньше обращений к ВЗУ)
-
развитой системы адресации и т.д.
Корректнее производительность оценивать по формуле Гиббсона:
,
где V – эффективное быстродействие, – вероятность (вес, доля) операций i-го типа в программах решаемых задач, – среднее время выполнения операции i-го типа.
Гиббсон же предложил ряд тестовых «смесей задач» для сравнительной оценки производительности. После Гиббсона смеси задач (их все иногда обобщённо именуют «смеси Гиббсона») разрабатывались на протяжении нескольких десятилетий программистами-теоретиками.
<30>
Любопытен закон Х. Гроша:
,
где S – стоимость ЦВМ, K – коэффициент. Формула справедлива для машин с одной технологической базой.
Система команд. Адресность. Здесь имеется в виду ширина списка команд, способы адресации, удобство форматов и др. Число адресов – 1, 2, 3, 0, 4, … Основная тенденция – переменная адресность с преобладанием одноадресных форматов в разных модификациях. Важное дополнение – стандартность списка команд.
По числу адресов ЭВМ можно классифицировать, но смысла в том немного.
Разрядность. Максимальное число (двоичных?) разрядов, которое может содержать числовой и/или командный код. Рост разрядности увеличивает точность, но снижает быстродействие.
Используемые системы счисления. Во-первых, позиционные и непозиционные (например, СОК), а если позиционные, то, во-вторых, каково основание: 2, 10, 3, 8 и т.д. Если чрезвычайно велик объем вводимой информации, то 10-ная система может стать эффективной из-за трудоемкости переводов 10 210. Так случилось в начале 80-х годов при внедрении компьютеров в бухгалтерский учёт.
<31>
Временная синхронизация: синхронные и асинхронные ЭВМ.
Жесткость структурной организации. Возможно ли изменение количества устройств в составе ЦВМ. Модульность на всех уровнях, во всех блоках.
Отношение к мультипрограммности работы.
Емкость памяти. Это одна из важнейших характеристик. В особенности – емкость ОЗУ. Измеряется емкость памяти предельным количеством информации, которое она может хранить, в битах, байтах, машинных словах.
Последовательность бит – поле. Поле из 8 бит – байт. Зачастую один байт – это двоичный код символа.
Совокупность (последовательность) из определенного числа бит, имеющая некоторый определенный смысл (обычно увязан с разрядностью), называется машинным словом.
Совокупность машинных слов (записей на каком-либо носителе), объединенных по некоторому смысловому признаку (или нескольким) называется файлом.
Понятие файла близко к понятию массива, но совершенно не тождественно.
<32>
Надежность – свойство ЭВМ выполнять свои функции в течение заданного промежутка времени. В значительной степени надежность определяется интенсивностями отказов отдельных устройств, элементов. Несколько характеристик надежности:
-
вероятность исправной (безотказной)работы за заданный промежуток времени t
-
время наработки на отказ – среднее время между двумя соседними отказами (на оси времени)
-
время восстановления (); оно обычно также распределено по экспоненциальному закону. Вероятность восстановления за время t:
-
коэффициент готовности (– время восстановления):
Другие характеристики, (конспективно).
Габариты, вес. Мобильность.
«Климатика».
Потребляемая мощность, рассеиваемая мощность.
(Эти характеристики могут быть особенно важны для специализированных ЭВМ).
Стоимость.
Характеристики (стандартность) интерфейсов устройств.
И главное на сегодня: Система программного обеспечения (ПО), в том числе эффективность ОС, офисная система, полнота набора языков, их уровень и др.
<33>