- •Базовые функции компьютера общего назначения. Взаимодействие компьютера с информационной средой.
- •«Узость» понятия «Архитектура компьютера». Структурная организация компьютера.
- •Уровни организации компьютера.
- •Концепция фон Неймана.
- •Машина фон Неймана: принцип разработки, базовые компоненты.
- •Цикл выполнения команды: состояния; детализированный граф переходов.
- •Архитектура системы команд: основные понятия, свойства, общая характеристика.
- •Команды компьютера общего назначения: основные группы.
- •Команды компьютера общего назначения: компоненты, формат, операционная часть.
- •Символическое представление команды. Критерии выбора формата команд.
- •Адресная часть команды компьютера общего назначения. Варианты реализации.
- •Режимы адресации: непосредственный, прямой, регистровый.
- •Адресация со смещением: общие принципы, относительная адресация, адресация через регистр базы.
- •Стековая адресация: принципы реализации, виды стека, управление стеком, стек-ориентированные операции.
- •Выполнение арифметических операций в компьютере со стековой архитектурой. Полиз.
- •Адресация с индексированием: общие принципы, разновидности.
- •Базовые типы операндов: данные логического типа, строки, адреса.
- •Базовые типы операндов: числа, разрядность основных форматов, размещение в памяти.
- •Данные символьного типа: юникод.
- •Данные символьного типа: общие сведения, принципы кодирования, стандарты ascii и iso 8859, кодовые страницы.
- •Архитектура на основе общей магистрали. Характеристики системной магистрали.
- •Алгоритм функционирования системной магистрали. Взаимодействие устройств.
- •Иерархия магистралей: двух- и трехшинная архитектура.
- •Шинный арбитраж: предпосылки введения, схемы приоритетов.
- •Шинный арбитраж: алгоритмы динамического изменения приоритетов.
- •Централизованный параллельный и многоуровневый арбитраж шины.
- •Централизованный последовательный арбитраж.
- •Децентрализованный арбитраж шин.
- •Опросные схемы арбитража шин.
- •Протокол шины: понятие, виды протоколов. Транзакции синхронной шины.
- •Асинхронные протоколы шины: транзакции, тайм-ауты.
- •Пакетный режим пересылки информации. Конвейеризация транзакций.
- •Расщепление транзакций. Увеличение полосы пропускания шины.
- •Система ввода-вывода: назначение элементов, организация адресного пространства.
- •Детализированные функции модуля ввода-вывода.
- •Структурная организация модуля ввода-вывода.
- •Алгоритм обмена информацией между центральным процессором и внешним устройством.
- •Способы организации ввода-вывода. Программно управляемый ввод-вывод.
- •Команды, используемые при программно управляемом вводе-выводе.
- •Ввод-вывод по прерываниям: принципы, механизм.
- •Методы идентификации устройств, запрашивающих прерывание.
- •Векторные прерывания: принципы реализации, виды.
- •Приоритеты прерываний. Отличие последовательной обработки прерываний от обработки вложенных прерываний.
- •Контроллер прямого доступа к памяти (кпдп): состав и назначение компонентов, инициализация.
- •Алгоритм обмена на основе пдп. Буферизация данных.
- •Варианты реализации механизма пдп. Достоинства и недостатки.
- •Понятия канала ввода-вывода и процессора ввода-вывода.
- •Канальная программа. Управляющее слово канала.
- •Алгоритм функционирования канала ввода-вывода. Способы организации взаимодействия ву с каналом.
- •Режимы канала ввода-вывода.
- •Методы доступа к данным в памяти компьютера.
- •Параметры оценки быстродействия памяти.
- •Иерархическая архитектура памяти компьютера: предпосылки внедрения, принципы реализации и функционирования.
- •Локальность по обращению: виды, использование в архитектурных решениях.
- •Иерархия памяти компьютера: характеристики, описание уровней.
- •Основная память компьютера: назначение, типы запоминающих устройств, способы организации
- •Адресная организация памяти компьютера.
- •Блочная организация памяти: назначение, виды, факторы эффективности применения.
- •Расслоение памяти и чередование адресов: назначение, принцип реализации.
- •Ассоциативная память: логическая организация, функционирование.
- •Логическая и функциональная организация кэш-памяти прямого отображения.
- •Логическая и функциональная организация полностью ассоциативной кэш-памяти.
- •Логическая и функциональная организация множественно-ассоциативной кэш-памяти.
- •Алгоритмы замещения информационных блоков в кэш-памяти: назначение, виды, реализация.
- •Согласование содержимого кэш-памяти и оп. Стратегии записи в кэш-памяти.
- •Многоуровневая кэш-память. Принстонская и гарвардская архитектуры кэш-памяти.
- •Виртуализация памяти компьютеров: предпосылки внедрения, принцип реализации, виды виртуальной памяти.
- •Концепция страничной организации памяти. Взаимодействие виртуальной памяти с кэш-памятью.
- •Ограничения страничной организации памяти. Сегментация памяти.
- •Проблемы динамического распределения памяти при сегментации. Сегментно-страничная организация памяти.
- •Метод колец защиты памяти.
- •Метод граничных регистров памяти.
- •Защита памяти по ключам.
- •Концепция raid: принципы построения массивов дисковой памяти, назначение, способы реализации.
- •Дисковые массивы raid уровней 0, 1, 10: назначение, принципы реализации, свойства.
- •Дисковые массивы raid уровней 5, 6: назначение, принципы реализации, свойства.
- •Многопортовые озу и озу типа fifo.
- •Прерывания: фаза прерывания, поток данных, классы прерываний.
- •Арифметический конвейер: назначение, принципы реализации. Понятие суперконвейера.
- •Конвейерная обработка данных: предпосылки внедрения, принципы реализации, способы синхронизации ступеней.
- •Синхронный конвейер: реализация 6-ступенчатого конвейера, метрики эффективности, оценка выигрыша от внедрения.
- •Виды рисков синхронного конвейера.
- •Методы снижения приостановок конвейера.
- •Risc-архитектура: предпосылки создания, принципы реализации.
- •Risc-архитектура: средства оптимизации использования регистров.
- •Параллелизм уровня команд. Концепция vliw-архитектуры.
- •Суперскалярные компьютеры: принципы построения, структура процессора.
Данные символьного типа: юникод.
8-битные ASCII-совместимые коды удобны, но не вмещают множества необходимых символов. 1993 г. – разработан стандарт ISO 10646 - 16-битный код, известный под названием Unicode («юникод»), позволяющий задавать до 65 536 символов.
Стандарт ISO 10646 состоит из двух разделов:
- универсальный набор символов (UCS, Universal Character Set) - задает однозначное соответствие символов кодам – элементам кодового пространства, представляющим неотрицательные целые числа;
- семейство кодировок (UTF, Unicode Transformation Format)- определяет машинное представление последовательности кодов UCS.
В Юникоде каждый символ описывается двумя последовательными байтами m и n, так что номеру символа соответствует численное значение 256*m + n.
Зоны Юникода: коды символов распределены на подгруппы, каждая из которых отображает алфавит определенных языков, алфавиты символов.
Символы, имеющие дополнительные над- или подстрочные элементы, могут быть представлены в виде:
- построенной по определенным правилам последовательности кодов (составной вариант);
- единого символа (монолитный вариант).
Графические символы подразделяются на:
- протяженные (базовые);
- непротяженные (бесширинные, модифицирующие - при отображении не занимают места в строке, не употребляются самостоятельно (напр., знаки ударения)).
Данные символьного типа: общие сведения, принципы кодирования, стандарты ascii и iso 8859, кодовые страницы.
Общие принципы:
- текст представляется последовательностью символов;
- символы представляются в двоичной форме;
- каждому символу соответствует определенная двоичная комбинация;
- совокупность возможных символов и назначенных им двоичных кодов образует таблицу кодировки.
Подмножество кода T.50 (рекомендация Союза Электросвязи) на территории США – ASCII – American Standard Code for Information Interchange. Регламентирует набор уникальных семибитовых кодов 128 символов (прописные и строчные буквы латиницы; цифры; знаки препинания; управляющие символы). Символы хранятся и передаются в виде 8-разрядных двоичных кодов. Восьмой бит – контроль четности.
Стандарт ISO 8859: Используются все 8 разрядов. Варианты стандарта различаются использованием кодов 128-255. Европейская модификация - стандарт ISO 8859-1 - является мировым стандартом де-факто, применяется с различными модификациями во всех странах. Существует много модификаций стандарта (ISO 8859-1, … ISO 8859-16 для различных алфавитов и символов). Стандарт неудобен для использования с кириллическими алфавитами.
Для кодирования текстов на русском языке наиболее широко применяются следующие кодовые страницы:
- в ОС Windows: Windows-1251;
- в ОС UNIX – семейство кодовых страниц KOI8;
- в ОС DOS – «альтернативная кодировка», она же IBM code page 866;
*О средствах взаимодействия компонентов компьютера:
Назначение: обеспечения взаимодействия ЦП, ОП, МВВ.
Эволюция: 1. непосредственные связи; 2. общая шина; 3. иерархия шин.
Магистраль или шина (bus) – совокупность электрических связей и обслуживающих устройств, обеспечивающих обмен данными между двумя или более устройствами.