1. ЭВМ, определение, назначение, классификации.

ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ (ЭВМ) — вычислительные машины, основными элементами которых являются электронные приборы, предназначенные для автоматизации процесса обработки информации и вычислений.

Классификация ЭВМ по принципу действия:

1. Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме. ЦВМ отличаются высокой точностью вычисления и удобством хранения информации.

2. Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного рядя значений какой-либо физической величины. АВМ просты и удобны в эксплуатации, характеризуются высоким быстродействием и относительно высокой тонностью.

3. Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной в цифровой и аналоговой форме. Они совмещают преимущества ЦВМ и ГВМ.

Классификация ЭВМ по этапам создания:

1. 1-е поколение, 50-е годы. ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

2. 2-е поколение, 60-е годы. ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах.

3. 3-е поколение, 70-е годы. ЭВМ на полупроводниковых интегральных микросхемах малой и средней степени интеграции (сотни - тысячи элементов на кристалл).

4. 4-е поколение, 80-е годы. ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах.

5. 5-е поколение 90-е годы. ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров. ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой.

6. 6-е и последующее поколения, оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа не сложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Классификация ЭВМ по назначению:

1. Универсальные ЭВМ – для решения широкого круга задач.

2. Проблемно-ориентированные ЭВМ – служат для решения более узкого круга задач связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных.

3. Специализированные ЭВМ – используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций.

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям:

1. Супер ЭВМ - вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер». В общем случае, суперкомпьютер — это компьютер значительно более мощный, чем доступные для большинства пользователей машины. При этом, скорость технического прогресса сегодня такова, что нынешний лидер легко может стать завтрашним аутсайдером. Архитектура также не может считаться признаком принадлежности к классу суперкомпьютеров. Ранние компьютеры CDC были обычными машинами, всего лишь оснащёнными быстрыми для своего времени скалярными процессорами, скорость работы которых была в несколько десятков раз выше, чем у компьютеров, предлагаемых другими компаниями. Большинство суперкомпьютеров 70-х оснащались векторными процессорами, а к началу и середине 80-х небольшое число (от 4 до 16) параллельно работающих векторных процессоров практически стало стандартным суперкомпьютерным решением. Конец 80-х и начало 90-х годов охарактеризовались сменой магистрального направления развития суперкомпьютеров от векторно-конвейерной обработки к большому и сверхбольшому числу параллельно соединённых скалярных процессоров.

2. ЭВМ, определение, назначение, понятия вычислительная система и вычислительный комплекс.

Вычислительная система (ВС) - это взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС - взаимосвязанная совокупность средств вычислительной техники, в которую входит не менее 2 процессоров,

3. Схема взаимодействия МПП и МВВ с совместно используемыми шинами.

4. Периферийные устройства, определение, назначение, классификации

Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в ЭВМ из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы ЭВМ в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме.

ПУ ЭВМ включают в себя внешние запоминающие устройства, предназначенные для сохранения и дальнейшего использования информации, устройства ввода-вывода, предназначенные для обмена информацией между оперативной памятью машины и носителями информации, либо другими ЭВМ, либо оператором. Входными устройствами могут быть: клавиатура, дисковая система, мышь, модемы, микрофон; выходными - дисплей, принтер, дисковая система, модемы, звуковые системы, другие устройства. С большинством этих устройств обмен данными происходит в цифровом формате. Для работы с разнообразными датчиками и исполнительными устройствами используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи для преобразования цифровых данных в аналоговые и наоборот.

5. Большой и малый интерфейсы системы ввода вывода

6. Основные причины возникновения ошибок в технике

- Плохое ПО

- Неисправность оборудования

7. Понятие «адресное пространство», основные определения: слово, параграф, сегмент, селектор сегмента

Адресное пространство — это диапазон адресов, обозначающих определенное место в памяти.

Селектор - это 16-битный идентификатор сегмента. Он содержит индекс дескриптора в дескрипторной таблице, бит определяющий, к какой дескрипторной таблице производится обращение (LDT или GDT), а также запрашиваемые права доступа к сегменту. Если селектор хранится в сегментном регистре, то обращение к дескрипторным таблицам происходит только при загрузке селектора в сегментный регистр, т.к. каждый сегментный регистр хранит соответствующий дескриптор в программно-недоступном ("теневом") регистре-кэше.

Слово – это единица информации

Для каждого компьютера характерна длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использование ячеек другой длины (например, полуслово, двойное слово).

Фрагмент памяти в 16 байт называется параграфом.

максимальный размер сегмента может быть 65536 байт (2¹⁶). Минимальный – 16 байт (размер параграфа). Таким образом, сегменты – это виртуальные умозрительные части с максимальным объемом 64 Кбайт каждая.

8. Способ вычисления абсолютного адреса байта

Реальный (абсолютный) адрес складывается из значения сегмента, сдвинутого на 4 разряда влево (умноженного на 16), и смещения.

9. Адресное пространство, непосредственная адресация

При прямой адресации исполнительный адрес является составной частью команды (так же, как значения при непосредственной адресации). Микро­процессор 8x86 добавляет этот исполнительный адрес к сдвинутому содержимому регистра сегмента данных DS и получает 20-битовый физический адрес операнда.

MOV AX,TABLE

10. Адресное пространство, косвенная регистровая адресация

При косвенной регистровой адресации исполнительный адрес операн­да содержится в базовом регистре ВХ, регистре указателя базы ВР или индексном регистре (SI или DI). Косвенные регистровые операнды надо заключать в квадрат­ные скобки, чтобы отличить их от регистровых операндов. Например, команда

MOV AХ,[ВХ]

11. Адресное пространство, прямая адресация по базе

При адресации по базе Ассемблер вычисляет исполнительный адрес с помощью сложения значения сдвига с содержимым регистров ВХ или ВР.

Регистр ВХ удобно использовать при доступе к структурированным записям данных, расположенным в разных областях памяти. В этом случае базовый адрес записи помещается в базовый регистр ВХ и доступ к ее отдельным элементам осуществляется по их сдвигу относительно базы. А для доступа к разным записям одной и той же структуры достаточно соответствующим образом изменить содер­жимое базового регистра.

Предположим, например, что требуется прочитать с диска учетные записи для ряда работников. При этом каждая запись содержит табельный номер работника, номер отдела, номер группы, возраст, тарифную ставку и т.д. Если номер отдела хранится в пятом и шестом бантах записи, а начальный адрес записи содержится в регистре ВХ, то команда

MOV AХ,[ВХ]+4

загрузит в регистр АХ номер отдела, в котором служит данный работник (рис. 3). (Сдвиг равен 4, а не 5, потому что первый байт записи имеет номер 0.)

12. Адресное пространство, прямая адресация с индексированием

При прямой адресации с индексированием исполнительный адрес вычисляется как сумма значений сдвига и индексного регистра (DI или SI). Этот тип адресации удобен для доступа к элементам таблицы, когда сдвиг указывает на начало таблицы, а индексный регистр — на ее элемент.

Например, если B_TABLE — таблица байтов, то последовательность команд

MOV DI,2

MOV AL,В_TABLE[DI]

загрузит третий элемент таблицы в регистр AL.

В таблице слов соседние элементы отстоят друг от друга на два байта, поэтому при работе с ней надо удваивать номер элемента при вычислении значения индек­са. Если TABLE — таблица слов, то для загрузки в регистр АХ ее третьего элемента надо использовать последовательность команд

MOV DI,4

MOV AХ,TABLE[DI]

13. Адресное пространство, адресация по базе с индексированием

При адресации по базе с индексированием исполнительный адрес вычисляется как сумма значений базового регистра, индексного регистра и, возможно, сдвига.

Так как в этом режиме адресации складывается два отдельных смещения, то он удобен при адресации двумерных массивов, когда базовый регистр содержит начальный адрес массива, а значения сдвига и индексного регистра суть смещения по строке и столбцу.

Предположим, например, что Ваша ЭВМ следит за шестью предохранительными клапанами на химическом предприятии. Она считывает их состояния каждые полчаса и запоминает в ячейках памяти. За неделю эти считывания образуют массив, состоящий из 336 блоков (48 считываний в течение семи дней) по шесть элементов в каждом, а всего — 2016 значений.

Если начальный адрес массива загружен в регистр ВХ, сдвиг блока (номер считывания, умноженный на 12) - в регистре DI, а номер клапана задан в перемен­ной VALVE, то команда

MOV AX ,VALVE[BX][DI ]

загрузит требуемое считывание состояния клапана в регистр АХ. На рис. 5 изображен процесс извлечения результата третьего считывания (с номером 2) для клапана 4 из массива, у которого смещение в сегменте данных равно 100Н.

Приведем несколько допустимых форматов операндов, адресуемых по базе с индексированием:

MOVE AX,[BX+2+DI]

MOVE AX,[DI+BX+2]

MOVE AX,[BX+2][DI]

MOVE AX,[BX][DI+2]

14. Память, типы внутренней памяти и их характеристики

Компьютерная память это часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени.

Выделяют следующие виды внутренней памяти:

1. оперативная. В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой. Обозначается RAM - Random Access Memory -память с произвольным доступом;

2. кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти;

3. постоянная память - BIOS (Basic Input-Output System). В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Обозначается ROM - Read Only Memory. Хранит:

• программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы;

• программы начала загрузки операционной системы;

• программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера;

• программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM, запрос пароля при загрузке и т.д;

4. полупостоянная память - CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т.к. питается от аккумулятора;

5. видеопамять. Используется для хранения видеоизображения, выводимого на экран. Входит в состав видеоконтроллера.

Внутренняя память дискретна. Элементарной (минимальной) единицей хранения информации является бит. Он может содержать 02 или 12. Однако компьютер при работе с памятью для размещения или выборки данных из нее оперирует не битами, а байтами и более крупными единицами - словами и двойными словами. В зависимости от класса компьютера слово  - это два или четыре байта памяти.

Для обращения к элементам памяти они снабжаются адресами, начиная с нуля. Максимальный адрес основной памяти определяется функциональными возможностями того или иного компьютера.

Важной характеристикой памяти любого вида является ее объем, называемый также емкостью. Этот параметр показывает, какой максимальный объем информации можно хранить в па­мяти. Для измерения объема памяти используются следующие единицы: байты, килобайты (Кбайт), мегабайты (Мбайт), гига­байты (Гбайт).

Объем (емкость) памяти — максимальное количество хранимой в ней информации. (Записать определение)

Способ обращения к устройству памяти для чтения или запи­си информации получил название доступа. С этим понятием связан такой параметр памяти, как время доступа, или быстро­действие памяти — время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. Очевидно, что для числового выражения этого параметра используются еди­ницы измерения времени: миллисекунда, микросекунда, нано­секунда.

Время доступа, или быстродействие, памяти — время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. (Записать определение)

15. Память, типы внешней памяти и их характеристики

Внешняя (долговременная) память — это место длительного хранения данных (программ, результатов расчётов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память, в отличие от оперативной, является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьютеры не объединены в сети (локальные или глобальные). Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — носителя.

Основные виды накопителей:

• накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

• накопители на магнитной ленте (НМЛ);

• накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

• гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;

• жёсткие магнитные диски (Hard Disk);

• кассеты для стримеров и других НМЛ;

• диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

• информационная ёмкость;

• скорость обмена информацией;

• надёжность хранения информации;

• стоимость.

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов

16. Микропроцессор, определение, назначение, основные характеристики

Микропроцессор (МП) - это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное на одной или нескольких интегральных схемах с высокой степенью интеграции электронных элементов.

Микропроцессор характеризуется:

1) тактовой частотой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов в ЭВМ;

2) разрядностью, т.е. максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов

Разрядность МП обозначается m/n/k/ и включает:

m - Разрядность внутренних регистров, определяет принадлежность к тому или иному классу процессоров;

n - Разрядность шины данных, определяет скорость передачи информации;

k - Разрядность шины адреса, определяет размер адресного пространства. Например, МП i8088 характеризуется значениями m/n/k=16/8/20;

3) архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры.

Процессор содержит в себе множество отдельных элементов -- транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». Точнее, вычислять, производя определенные математические операции с числами, в которые преобразуется любая поступающая в компьютер информация. Безусловно, один транзистор никаких особых вычислений произвести не может. Единственное, на что способен этот электронный переключатель -- это пропустить сигнал дальше или задержать его. Наличие сигнала дает логическую единицу (да); его отсутствие -- логический же ноль (нет).

17. Микропроцессор, определение, назначение, система команд микропроцессора.

Система команд - это набор допустимых для данного процессора управляющих кодов и способов адресации данных. Система команд жестко связана с конкретным типом процессора, поскольку определяется аппаратной структурой блока дешифрации команд, и обычно не обладает переносимостью на другие типы процессоров (хотя может иметь место совместимость “снизу-вверх” в рамках серии процессоров, как, например, в серии i80x86 ).

С физической точки зрения код команды ничем не отличается от обычных данных в двоичном коде, размещенных в памяти вычислителя. Конкретный двоичный код воспринимается и обрабатывается процессором как команда в том случае, когда он попадает в процессор в фазе чтения кода команды.

зык программирования, максимально приближенный к системе команд конкретного микропроцессора – это Ассемблер. В этом языке коду каждой команды МП поставлена в соответствие определенная мнемоника – краткое буквенное название команды, например:

Пересылка данных – MOV (от англ. move)

Сложение – ADD

Переход по программе – JMP (от англ. jump) и т.д.

(!) Вспомнить примеры команд из лабораторных работ

Для программиста система команд представляется как минимально необходимый набор команд для реализации вычислений и управления ходом вычислительного процесса. В систему команд традиционно входят такие группы:

·          пересылка данных (регистр-регистр, регистр-память, память-регистр, специфические команды типа память-память);все команды пересылки выполняют, по сути, копирование данных из ячейки-источника в ячейку-приемник;

·          арифметические операции (+, –, *, : );

·          логические операции (and, or, xor, not) и операции сдвига;

·          ввод-вывод – специфические команды для передачи данных между процессором и устройствами ввода-вывода, размещенными в адресном пространстве ввода-вывода;

·          передача управления – при выполнении такой команды процессор записывает в счетчик команд PC адрес следующей команды, взятый из адресной части текущей команды;

·          специальные – останов, сброс, управление прерываниями, управление режимом пониженного энергопотребления и т.п.

18. Параллелизм, суперскалярность, параллелизм данных

Параллелизм - Основная идея подхода, основанного на параллелизме данных, заключается в том, что одна операция выполняется сразу над всеми элементами массива данных. Различные фрагменты такого массива обрабатываются на векторном процессоре или на разных процессорах параллельной машины. Распределением данных между процессорами занимается программа. Векторизация или распараллеливание в этом случае чаще всего выполняется уже на этапе компиляции - перевода исходного текста программы в машинные команды.

Идея распараллеливания вычислений основана на том, что большинство задач может быть разделено на набор меньших задач, которые могут быть решены одновременно. Обычно параллельные вычисления требуют координации действий. Параллельные вычисления существуют в нескольких формах: параллелизм на уровне битов, параллелизм на уровне инструкций, параллелизм данных, параллелизм задач. Параллельные вычисления использовались много лет в основном в высокопроизводительных вычислениях, но в последнее время к ним возрос интерес вследствие существования физических ограничений на рост тактовой частоты процессоров. Параллельные вычисления стали доминирующей парадигмой в архитектуре компьютеров, в основном в форме многоядерных процессоров.^[2]

Писать программы для параллельных систем сложнее, чем для последовательных^[3], так как конкуренция за ресурсы представляет новый класс потенциальных ошибок в программном обеспечении (багов), среди которых состояние гонки является самой распространённой. Взаимодействие и синхронизация между процессами представляют большой барьер для получения высокой производительности параллельных систем. В последние годы также стали рассматривать вопрос о потреблении электроэнергии параллельными компьютерами.^[4] Характер увеличения скорости программы в результате распараллеливания объясняется законом Амдала.

Суперскалярность (superscalar) — способность исполнения процессором нескольких инструкций (команд) за один такт. Поддерживается большинством современных центральных процессоров архитектуры x86, начиная с пятого поколения (Intel Pentium).

19. Параллелизм, параллелизм на уровне битов

Эта форма параллелизма основана на увеличении размера машинного слова. Увеличение размера машинного слова уменьшает количество операций, необходимых процессору для выполнения действий над переменными, чей размер превышает размер машинного слова. К примеру: на 8-битном процессоре нужно сложить два 16-битных целых числа. Для этого вначале нужно сложить нижние 8 бит чисел, затем сложить верхние 8 бит и к результату их сложения прибавить значение флага переноса. Итого 3 инструкции. С 16-битным процессором можно выполнить эту операцию одной инструкцией.

Исторически 4-битные микропроцессоры были заменены 8-битными, затем появились 16-битные и 32-битные. 32-битные процессоры долгое время были стандартом в повседневных вычислениях. С появлением технологии x86-64 для этих целей стали использовать 64-битные процессоры.

20. Параллелизм, КЭШ память, технология Hyper Treading

 кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти;

HT

1. Данная технология предназначена для увеличения эффективности работы процессора. Дело в том, что, по оценкам Intel, большую часть времени работает всего 30% (кстати, достаточно спорная цифра — подробности ее вычисления неизвестны) всех исполнительных устройств в процессоре. Согласитесь, это достаточно обидно. И то, что возникла идея каким-то образом "догрузить" остальные 70% — выглядит вполне логично (тем более что сам по себе процессор Pentium 4, в котором и внедрят эту технологию, отнюдь не страдает от избыточной производительности на мегагерц). Так что эту идею автор вынужден признать вполне здравой.

2. Суть технологии Hyper Threading состоит в том, что во время исполнения одной "нити" программы простаивающие исполнительные устройства могут заняться исполнением другой "нити" программы (или "нити" другой программы). Или, например, исполняя одну последовательность команд, ожидать данных из памяти для исполнения другой последовательности.

3. Естественно, выполняя различные "нити", процессор должен каким-либо образом отличать, какие команды к какой "нити" относятся. Значит, есть какой-то механизм (некая метка), благодаря которой процессор отличает, к какой "нити" относятся команды.

21. Параллелизм, конвейерная обработка шины данных, параллелизм на уровне инструкций

Параллелизм на уровне инструкций

Компьютерная программа — это, по существу, поток инструкций, выполняемых процессором. Но можно изменить порядок этих инструкций, распределить их по группам, которые будут выполняться параллельно, без изменения результата работы всей программы. Данный приём известен как параллелизм на уровне инструкций. Продвижения в развитии параллелизма на уровне инструкций в архитектуре компьютеров происходили с середины 1980-х до середины 1990-х.

Классический пример пятиступенчатого конвейера на RISC-машине (IF = выборка инструкции, ID = декодирование инструкции, EX = выполнение инструкции, MEM = доступ к памяти, WB = запись результата в регистры).

Современные процессоры имеют многоступенчатый конвейер команд. Каждой ступени конвейера соответствует определённое действие, выполняемое процессором в этой инструкции на этом этапе. Процессор с N ступенями конвейера может иметь одновременно до N различных инструкций на разном уровне законченности. Классический пример процессора с конвейером — это RISC-процессор с 5-ю ступенями: выборка инструкции из памяти (IF), декодирование инструкции (ID), выполнение инструкции (EX), доступ к памяти (MEM), запись результата в регистры (WB). Процессор Pentium 4 имеет 35-тиступенчатый конвейер.^[5]

Пятиступенчатый конвейер суперскалярного процессора, способный выполнять две инструкции за цикл. Может иметь по две инструкции на каждой ступени конвейера, максимум 10 инструкций могут выполняться одновременно.

Некоторые процессоры, дополнительно к использованию конвейеров, обладают возможностью выполнять несколько инструкций одновременно, что даёт дополнительный параллелизм на уровне инструкций. Возможна реализация данного метода при помощи суперскалярности, когда инструкции могут быть сгруппированы вместе для параллельного выполнения (если в них нет зависимости между данными). Также возможны реализации с использованием явного параллелизма на уровне инструкций: VLIW и EPIC.

Конвейерная организация процессора означает,

что многие сложные действия разбиваются начто многие сложные действия разбиваются наэтапы с небольшим временем выполнения.этапы с небольшим временем выполнения.

 Каждый этап выполняется в отдельном устройствеКаждый этап выполняется в отдельном устройстве(блоке).(блоке).

Конвейеризация позволяет несколькимКонвейеризация позволяет несколькимвнутренним блокам МП работать одновременновнутренним блокам МП работать одновременно,,совмещая дешифрование команды, операциисовмещая дешифрование команды, операцииАЛУ, вычисление эффективного адреса и циклыАЛУ, вычисление эффективного адреса и циклышины нескольких командшины нескольких команд

22. Параллелизм, дополнительный контроль за целостностью данных, параллелизм задач

Дополнительный контроль за целостностью данных: проверка на четность адресов и внутренних массивов данных. Проверка на четность обеспечивает обнаружение ошибок в 53% компонент на кристалле Pentium, не уменьшая скорость выполнения команд.

Стиль программирования, основанный на параллелизме задач, подразумевает, что вычислительная задача разбивается на несколько относительно самостоятельных подзадач и каждый процессор загружается своей собственной подзадачей.

23. Параллелизм, трассировка выполнения команд, виртуализация

Трассиро́вка — процесс пошагового выполнения программы. В режиме трассировки программист видит последовательность выполнения команд и значения переменных на данном шаге выполнения программы, что позволяет легче обнаруживать ошибки. Трассировка может быть начата и окончена в любом месте программы, выполнение программы может останавливаться на каждой команде или на точках останова, трассировка может выполняться с заходом в процедуры и без заходов.

Виртуализация это абстракция вычислительных ресурсов и предоставление пользователю системы, которая «инкапсулирует» (скрывает в себе) собственную реализацию. Проще говоря, пользователь работает с удобным для себя представлением объекта, и для него не имеет значения, как объект устроен в действительности

 Виртуализация серверов. Виртуализация серверов подразумевает запуск на одном физическом сервере нескольких виртуальных серверов. Виртуальные машины или сервера представляют собой приложения, запущенные на хостовой операционной системе, которые эмулируют физические устройства сервера. На каждой виртуальной машине может быть установлена операционная система, на которую могут быть установлены приложения и службы. Типичные представители это продукты VMware vSphere и Microsoft Hyper-V.

24. Системный блок, форм-фактор, виды корпусов.

Систе́мный блок (сленг. системник, кейс, корпус) — функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы. Системные блоки массово изготавливают заводским способом из деталей на основе стали, алюминия и пластика. Для креативного творчества используются такие материалы, как древесина или органическое стекло.

Заметную роль играет здесь форм-фактор материнской платы. «Что это за галиматья?» - спросите вы. Форм-фактор - это определение физических особенностей материнской платы (главное их отличие «на глаз» - это размер). Достигается это не сверхновым оборудованием, которое позволяет штамповать более компактные и дешевые материнские платы, а за счет уменьшения количества разъемов и блока питания. То есть, в системник, влезет только та материнская плата, которая будет с ним одного форм-фактора, либо на уровень меньше. Но прошу - вас не паникуйте - все намного проще чем, кажется. На данный момент используется несколько форм-факторов для материнских плат:

1. ATX - это стандартный форм-фактор использующийся в большинстве компьютеров, его, и только его, я вам рекомендую брать.

2. Mini-ATX - это уменьшенная версия ATX, материнская плата этого форм-фактора используется там же где и ATX. Часто в теперешних компьютерах встречается именно эта плата.

3. Micro-ATX - более упрощенный чем ATX, по размерам меньше, и естественно материнская плата micro-ATX будет стоить дешевле, и сам корпус размерами и ценой будет меньше.

4. Flex-ATX - это еще более низкие по цене и качеству материнские платы. Я их не видел, но думаю - они сугубо для работы.

• Горизонтальные (размеры указаны в миллиметрах):

  • Desktop (533×419×152)

  • FootPrint (406×406×152)

  • SlimLine (406×406×101)

  • UltraSlimLine (381×352×75)

• Вертикальные (размеры указаны в миллиметрах):

  • MiniTower (152×432×432)

  • MidiTower (173×432×490)

  • BigTower (190×482×820)

  • SuperFullTower (разные размеры)

25. Блок питания, основное назначение, характеристики

Главное назначение блоков питания — преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера.

 Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянные напряжения +3,3, +5 и +12 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется напряжение +3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) — +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.

Стабильность напряжений

Далее рассмотрим такую характеристику как, стабильность напряжений, выдаваемых блоком питания. В процессе работы, какой идеальный не был бы блок питания, его напряжения изменяются. Увеличение напряжения вызывает в первую очередь увеличение токов покоя всех схем, а также изменение параметров схем. Так, например, для усилителя мощности увеличение напряжения увеличивает его выходную мощность. Увеличенную мощность могут не выдержать некоторые электронные детали и сгореть. Это же увеличение мощности приводит к росту рассеиваемой мощности электронными элементами, а, следовательно, к росту температуры этих элементов. Что приводит к перегреву и/или изменению характеристик.

Снижение напряжения наоборот уменьшает ток покоя, и также ухудшает характеристики схем, например амплитуду выходного сигнала. При снижении ниже определенного уровня определенные схемы перестают работать. Особенно к этому чувствительна электроника жестких дисков.

Допустимые отклонения напряжения на линиях блока питания описаны в стандарте ATX и в среднем не должны превышать ±5% от номинала линии.

Для комплексного отображения величины просадки напряжений используют кросс-нагрузочную характеристику. Она представляет собой цветовое отображение уровня отклонения напряжения выбранной линии при нагрузке двух линий: выбранной и +12В.

Коэффициент полезного действия

Перейдем теперь к коэффициенту полезного действия или сокращенно КПД. Со школы многие помнят – это отношение полезной работы к затраченной. КПД показывает сколько из потребленной энергии превратилось в полезную энергию. Чем выше КПД, тем меньше надо платить за электроэнергию потребляемую компьютером. Большинство качественных блоков питания имеют схожий КПД, он варьирует в диапазоне не больше 10%, но КПД блоков питания с ПККМ (PPFC) и АККМ (APFC) существенно выше.

Коэффициент мощности

Как параметр, на который следует обращать внимание при выборе БП, коэффициент мощности менее значим, но от него зависят другие величины. При малом значении коэффициента мощности будет и малое значение КПД. Как было отмечено выше, корректоры коэффициента мощности приносят множество улучшений. Больший коэффициент мощности приведет к снижению токов в сети.

26. Блок питания, основное назначение, перечислите основные разъемы блока питания и их назначение

ыбирая блока питания, первым делом необходимо обращать внимания на стандарт интерфейса (ATX 2.0, ATX 2.2, ATX 2.3). Стандарт блока питания должен соответствовать стандарту материнской платы. В 2003 года основной разъём питания для материнской платы был расширен на 4 контакта: с 20pin, до 24pin. Это было необходимо для поддержки видеокарт с интерфейсом PCIe, которые потребляют до 75 W от материнской платы.

Основной 24-контактый разъём питания и 20+4 pin разъем питания

Если видеокартам не хватает получаемого питания через разъем PCI-Express, то используют дополнительный 6-контактный кабель от блока питания. Разъем дополнительного питания видеокарт PCI-Express схож с разъемом дополнительного питания процессора.

4-контактный разъем для питания процессора и 6-контактний разъем для дополнительного питания PCIe-видеокарт

Разъем типа Molex предназначен для обеспечения питанием жестких дисков стандарта UltraATA и других устройств (CD-, DVD-приводы). Но в связи с ростом популярности жестких дисков стандарта SATA, количество разъемов Molex в блоках питания уменьшилось.