- •Основные понятия архитектуры и организации эвм. Состав электронной вычислительной машины (эвм)
- •Принцип программного управления и машина фон Неймана
- •Понятие архитектуры, организации и реализации эвм
- •Методы организации эвм Многоуровневая организация эвм.
- •Понятие семантического разрыва между уровнями
- •Способы организация аппаратных средств эвм
- •1) Эвм с непосредственными связями
- •2) Эвм с канальной организацией
- •3)Шинная организация
- •4)Организация с общей шиной (Unibus)
- •Типовая структура вм на микропроцессорных наборах
- •Раздел 2. Организация процессора и основной памяти вм
- •Типовая структура процессора и основной памяти
- •Основной цикл работы процессора
- •Организация процессора и памяти в микропроцессоре Intel 8086
- •Организация стека процессора
- •Распределение оперативной памяти в i8086, ms dos
- •Организация выполняемых программ в ms dos
- •Режимы адресации памяти в микропроцессоре Intel 8086
- •1. Регистровая адресация
- •2. Непосредственная адресация
- •3. Прямая адресация
- •4. Косвенная адресация
- •5. Адресация по базе
- •6. Косвенная адресация с масштабированием
- •7. Адресация по базе с индексированием и масштабированием
- •Система команд i8086
- •3DNow! от amd
- •Организация прерываний в процессоре Intel 80x86
- •Управление выполнением команд в эвм.
- •Способы формирования управляющих сигналов.
- •Способы кодирования микрокоманд.
- •Компьютеры с сокращенным набором команд.
- •Арифметические особенности risc процессоров.
- •Раздел 3. Организация памяти в эвм
- •Основные среды хранения информации.
- •Виды запоминающих устройств.
- •Память с произвольной выборкой.
- •Постоянные запоминающие устройства.
- •Ассоциативные запоминающие устройства (азу)
- •Иерархическая система памяти
- •Организация памяти типа кэш.
- •Организация структуры основной памяти в процессорах ix86.
- •Организация виртуальной памяти.
- •Организация виртуальной памяти на i386 и более старших моделях.
- •Организация работы с внешней памятью.
- •Организация работы с файлами на дисках в ms-dos.
- •Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм.
- •Архитектура систем ввода-вывода.
- •Способы выполнения операции передачи данных
- •Структуры контроллеров внешних устройств, для управления различными режимами передачи данных.
- •Программные средства управления вводом-выводом.
- •Основные компоненты процедуры управления ввода-вывода общего вида
- •Состав и реализация устанавливаемого драйвера символьного типа
- •Краткое введение в язык ассемблера.
- •1. Директивы задания данных
- •2. Директивы сегментации программы
- •3. Директивы группирования.
- •4. Порядок размещения сегментов.
- •5. Директивы ограничения используемых команд.
Основные понятия архитектуры и организации эвм. Состав электронной вычислительной машины (эвм)
ЭВМ (ВМ ) - это совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для обработки информации. ВМ обычно содержит один основной процессор и, возможно, несколько сопроцессоров, имеет фиксированный состав и универсальное применение.
Вычислительные системы (ВС) - содержат несколько процессоров, имеют переменный состав и являются проблемно-ориентированными.
Состав аппаратных и программных средств ВМ :
Аппаратные средства :
Процессор-основное устройство управления и обработки данных.
Память–набор устройств для хранения информации, используемой в процессе работы машины.
Внешние устройства обеспечивают взаимодействие машины с внешней средой (в том числе, с пользователями).
Шины и протоколы связи реализуют физическую среду и алгоритмы обмена данными между различными устройствами.
Программные средства :
Операционные системы - основные средства управления выполнением программ и распределением ресурсов машины между процессами.
Инструментальные ПС(Программные средства) включают все средства, необходимые для разработки программ: редакторы, компиляторы, отладчики и др.
Проблеммно-ориентированные ПС - предназначены для определенной области применения: MathCAD (научные вычисления), AutoCAD(конструирование), 3D-Studio(граф прилож )
Инструментально технолог средства(ИТС) - ПС, позволяющие реализовать определенную технологию разработки программных средств: DCOM, CORBA, RMI и др.
Утилиты - сервисные средства, облегчающие взаимодействия пользователя и ЭВМ: архиваторы, программы форматирования, антивирусные программы и др.
В настоящее время применяются следующие классы ЭВМ:
Микро-ЭВМ - ВМ со встроенными микропроцессорами, используемые как программируемые контроллеры для промышленного оборудования (Embedded Computers);
Персональные компьютеры (ПК PentiumI-IV ) – ВМ, предназначенные для работы одного пользователя;
Рабочие станции (Sun WorkStations) – ВМ, большей производительности, чем ПК; имеют проблеммную ориентацию или управляют несколькими ПК, объединенными в простую сеть;
Средние и большие машины (Host computers) - вычислительные системы из нескольких процессоров (CDC6600, Cray, HP9000, Series800, SGI) - это системы, которые предназначены для решения сложных задач обработки данных и управления несколькими машинами;
Супер ЭВМ - системы с параллельной архитектурой (Iliac IV, VP-2000, Эльбрус), имеющие сверхвысокую производительность обработки данных.
Принцип программного управления и машина фон Неймана
Фон Нейман впервые предложил в 40-х годах нашего века концепцию хранимой программы, основные принципы которой заключаются в следующем:
команды, так же как и данные, хранятся в памяти машины, в команде указываются не сами данные, а адреса их размещения в памяти;
команды могут обрабатываться так же, как и числовые данные (модификация команд), но из-за снижения надежности программ этот подход сейчас не применяется;
хранимая программа позволяет осуществлять произвольный переход от одной команды к другой, что необходимо при реализации ветвлений и циклов в алгоритмах обработки.
Основные особенности машинами фон Неймановского типа :
наличие единого вычислительного устройства, включающего один процессор, память и некоторые внешние устройства;
использование линейной структуры адресации памяти со словами фиксированной длины;
централизованный принцип управления выполнением программы по последовательному алгоритму;
низкий уровень машинных команд, позволяющих выполнять только элементарные операции.
Для таких машин «узким» местом», ограничивающим производительность, является память и каналы связи: как данные, так и команды должны последовательно выбираться из памяти и передаваться между устройствами. Для повышения производительности в фон Неймановских машинах применяются:
увелич разрядности обработки данных (16 бит32 и 64 бита);
активное использование конвейеризации при выборке и обработке команд;
активное использование кэш-памяти (Cash- скрытый, не замечаемый пользователем), т.е. блоков памяти, которые являются буферными между процессором и оперативной памятью.