- •Общие принципы построения современных эвм. Поколения эвм.
- •Основные характеристики эвм.
- •Состав центральных устройств пэвм.
- •Структурная схема пэвм.
- •Структура базового микропроцессора. Архитектура фон Неймана. Параллельная архитектура.
- •Конвейерная архитектура центрального процессора.
- •Суперскалярная архитектура процессора. Cisc-, risc-, misc- и многоядерные процессоры. Суперскалярная архитектура
- •Cisc-процессоры
- •Risc-процессоры
- •Misc-процессоры
- •Vliw-процессоры
- •Многоядерные процессоры
- •Особенности архитектуры mips.
- •Сегментно-страничная организация памяти.
- •Однопрограммный и многопрограммный режимы работы эвм. Виртуальная память.
- •11. Система прерываний.
- •12. Организация функционирования эвм с магистральной архитектурой.
- •13. Материнская плата.
- •14. Видеосистема. Мониторы.
- •Видеоадаптер
- •Монитор
- •Программные средства
- •Электронно-лучевая трубка
- •15. Видеосистема. Видеокарта.
- •16. Системы ввода-вывода.
- •17. Сканеры.
- •18. Принтеры.
- •19. Технология динамической трансляции адресов.
- •Недостатки
- •20. Состав, устройство и принцип действия основной памяти. Основные характеристики оперативного запоминающего устройства.
- •21.Постоянные запоминающие устройства. Сверхоперативные запоминающие устройства.
- •4.12. Постоянная память, общая информация
- •22.Внешние запоминающие устройства пэвм. Внешние запоминающие устройства пэвм. Накопители информации
- •24.Системы счисления. Представление числовой информации в эвм.
- •1.1 Непозиционные системы счисления
- •1.2 Позиционные системы счисления
- •5. Формы представления двоичных чисел в эвм
- •Машинные коды. Прямой код. Обратный код. Дополнительный код. Модифицированные обратные и дополнительные коды.
- •Представление числа в прямом коде
- •Двоичный пример
- •Представление числа в дополнительном коде
- •3.6.2. Модифицированные обратный и дополнительный коды
- •26. Отображение адресного пространства программы на основную память
- •27.Арифметические операции над числами с фиксированной точкой и над двоичными числами с плавающей точкой.
- •2.3.3. Арифметические операции над двоичными числами с плавающей точкой
- •2.3.4. Арифметические операции над двоично-десятичными кодами чисел
- •28.Оперативный контроль вычислительных операций по вычетам
- •8.1. Расчетные соотношения
- •8.2. Примеры решения задач
- •29.Адресная структура команд микропроцессора и планирование ресурсов
- •30.Организация работы эвм при выполнении задания пользователя
- •31.Арифме́тико-логи́ческое устро́йство
- •Организация и принципы действия
- •Операции в алу
- •Классификация алу
- •32.Устройство Управления
- •33.Режимы адресации 16-разрядного микропроцессора
- •34.Взаимодействие основных узлов и устройств персонального компьютера при автоматическом выполнении команды
Конвейерная архитектура центрального процессора.
Конвейерная архитектура (pipelining) была введена в центральный процессор с целью повышения быстродействия. Обычно для выполнения каждой команды требуется осуществить некоторое количество однотипных операций, например: выборка команды из ОЗУ, дешифровка команды, адресация операнда в ОЗУ, выборка операнда из ОЗУ, выполнение команды, запись результата в ОЗУ. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера. Например, конвейер микропроцессора с архитектурой MIPS-I содержит четыре стадии:
получение и декодирование инструкции,
адресация и выборка операнда из ОЗУ,
выполнение арифметических операций,
сохранение результата операции.
После освобождения k-й ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в n ступеней займёт n единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.
Действительно, при отсутствии конвейера выполнение команды займёт n единиц времени (так как для выполнения команды по-прежнему необходимо выполнять выборку, дешифровку и т. д.), и для исполнения m команд понадобится mn единиц времени; при использовании конвейера (в самом оптимистичном случае) для выполнения m команд понадобится всего лишь n + m единиц времени.
Факторы, снижающие эффективность конвейера:
Простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (напр., адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами).
Ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд — out-of-order execution).
Очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).
Некоторые современные процессоры имеют более 30 ступеней в конвейере, что увеличивает производительность процессора, однако приводит к большому времени простоя (например, в случае ошибки в предсказании условного перехода). Не существует единого мнения по поводу оптимальной длины конвейера: различные программы могут иметь существенно различные требования.
Суперскалярная архитектура процессора. Cisc-, risc-, misc- и многоядерные процессоры. Суперскалярная архитектура
Способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора путем увеличения числа исполнительных устройств. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности, в то же время существует определенный предел роста числа исполнительных устройств, при превышении которого производительность практически перестает расти, а исполнительные устройства простаивают. Частичным решением этой проблемы являются, например, технология Hyper Threading.
Cisc-процессоры
Complex instruction set computer — вычисления со сложным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. Типичными представителями CISC являются микропроцессоры семейства x86 (хотя уже много лет эти процессоры являются CISC только по внешней системе команд: в начале процесса исполнения сложные команды разбиваются на более простые микрооперации (МОП’ы), исполняемые RISC-ядром).