- •1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур
- •2. Конвейерная технология обработки команд
- •3. Основные черты суперскалярной обработки
- •4. Классификация архитектуры sisd с краткой характеристикой классов
- •5. Основные характерные черты cisc-архитектуры
- •6. Основные характерные черты risc-архитектуры
- •7. Основные характерные черты vliw-архитектуры
- •8. Основные отличительные черты epic-концепции
- •9. Классификация способов организации simd-архитектуры
- •10. Суть матричного и векторно-конвеерного способов организации simd-архитектуры
- •11. Суть ммх-технологии и потокового simd-расширения
- •12. Почему появились многоядерные структуры процессоров и технологии многопоточности
- •13. Виды производительности компьютера
- •14. Определение энергоэффективности процессора
- •15. Функциональные возможности, области применения, основные производители мэйнфреймов.
- •16. Функциональные возможности, пути развития, современные разработки супер-эвм
- •17. Функциональные возможности, назначение, платформы рабочих станций.
- •18. Классификация микро-эвм
- •19. Классификация серверов
- •20. Блэйд-серверы
- •21. Требования, учитываемые при проектировании серверов
- •22. Основные характеристики пк
- •23. Классификация пк по способу использования и назначению
- •24. Классификация ноутбуков
- •25. Функциональные возможности, назначение, современные разработки льтра-мобильных и планшетных пк
- •26. Классификация, состав, платформы, производители карманных пк
- •27. Встраиваемые и промышленные компьютеры
- •28. Обобщенная структура эвм и основные направления ее развития
- •29. Типы данных ia-32
- •30. Типы данных mmx технологии
- •31. Данные sse технологии
- •32. Типы данных ia-64
- •33. Теги и дескрипторы
- •34. Абсолютные способы формирования исполнительного адреса
- •35. Косвенная адресация операндов
- •36. Реализация адресации операндов «базирование способом суммирования»
- •37. Реализация адресации операндов «базирование способом совмещения» составляющих исполнительного адреса (конкатенации)
- •38. Реализация индексной адресации операндов
- •40. Развитие cisc-системы команд x86 (по годам)
- •41. Новые возможности процессора с введением sse2 и sse3
- •42. Расширения aes-ni и avx
- •43. Особенности архитектуры процессоров x86-64
- •Intel 64
- •44. Обобщенный формат команд x86
- •45. Форматы команд risc процессора
- •46. Особенности системы команд ia-64
- •47. Формат команд ia-64 и структура пакета инструкций
- •48. Характеристики системы прерывания
- •49. Программно-управляемый приоритет прерывающих программ
- •50. Логическая организация центрального процессора эвм
- •51. Функции центрального устройства управления процессора эвм
- •52. Классификация методов построения цуу процессора
- •53. Цуу микропрограммного типа
- •54. Назначение, структура, количество основных функциональных регистров ia-32
- •55. Регистры процессора обработки чисел с плавающей точкой
- •56. Регистры mmx технологии
- •57. Переименование регистров
- •58. Регистровые структуры процессоров x86-64 архитектуры
- •59. Регистровые структуры процессоров ia-64
- •60. Характерные черты современных универсальных микропроцессоров
- •61. Микроархитектура Intel Core
- •62. Особенности микроархитектуры Intel Nehalem
- •63. Декодирование команд х86 в процессоре Intel Nehalem
- •64. Назначение, количество, принцип действия исполнительных устройств Intel Nehalem
- •65. Особенности процессорного ядра amd k10
- •66. Декодирование команд х86 в ядре amd k10
- •67. Количество, назначение, принцип действия исполнительных устройств ядра and k10
- •68. Стратегия развития процессоров Intel
- •69. Особенности микроархитектуры Intel Sandy Bridge
- •70. Модульная структура процессора Intel Nehalem
- •71. Особенности процессоров Intel Westmere
- •72. Иерархическая структура памяти компьютера
- •73. Механизм стековой адресации по способу lifo
- •74. Типовая структура кэш-памяти
- •75. Структура кэш-памяти с прямым распределением
- •76. Принцип работы кэш-памяти с полностью ассоциативным распределением
- •77. Принцип работы кэш-памяти с частично ассоциативным распределением
- •78. Методы обновления строк в основной и кэш-памяти
- •79. Методы замещения строк в кэш-памяти
- •80. Организация многоуровневой кэш-памяти
- •81. Общие принципы организации оперативной памяти компьютера
- •82. Распределение оперативной памяти фиксированными разделами
- •83. Распределение оперативной памяти динамическими разделами
- •84. Распределение оперативной памяти перемещаемыми разделами
- •85. Методы повышения пропускной способности оперативной памяти (организация памяти на ddr sdram)
- •86. Методы повышения пропускной способности оперативной памяти (расслоение обращений)
- •87. Концепция виртуальной памяти
- •88. Страничное распределение виртуальной памяти
- •89. Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной организации виртуальной памяти
- •90. Сегментное распределение виртуальной памяти
- •91. Странично-сегментное распределение виртуальной памяти
- •92. Механизм преобразования виртуального адреса в физический при странично-сегментном распределении памяти с использованием tlb
- •93. Методы ускорения процессов обмена информацией между оп и внешним запоминающими устройствами
- •94. Характеристики интерфейсов
- •95. Классификация интерфейсов
- •96. Программно-управляемая передача данных в компьютере
- •97. Прямой доступ к памяти в компьютере
- •98. Системная организация эвм на базе чипсетов компании Intel
- •99. Классификация mimd-систем по способу взаимодействия процессоров
- •100. Сильносвязанные и слабосвязанные многопроцессорные системы
87. Концепция виртуальной памяти
Общепринятая в настоящее время концепция виртуальной памяти появилась достаточно давно. Она позволила решить целый ряд актуальных вопросов организации вычислений. Прежде всего к числу таких вопросов относится обеспечение надежного функционирования мультипрограммных систем. В любой момент времени компьютер выполняет множество процессов или задач, каждый из которых располагает своим адресным пространством. Виртуальная память является одним из способов реализации такой возможности. Она делит физическую память на блоки и распределяет их между различными задачами, при этом она предусматривает также некоторую схему защиты, которая ограничивает задачу теми блоками, которые ей принадлежат. Большинство типов виртуальной памяти сокращают также время начального запуска программы на процессоре, поскольку не весь программный код и данные требуются ей в физической памяти, чтобы начать выполнение.
Виртуальным называется такой ресурс, который для пользователя (пользовательской программы) представляется обладающим свойствами, которыми он в действительности не обладает. Так, например, пользователю может быть предоставлена виртуальная оперативная память, размер которой превосходит всю имеющуюся в системе реальную ОП. Пользователь пишет программы так, как будто в его распоряжении имеется однородная (одноуровневая) оперативная память большого объёма, но в действительности все данные, используемые программой, хранятся на нескольких разнородных запоминающих устройствах, обычно в ОП и на дисках, и при необходимости частями перемещаются между ними. Все эти действия выполняются автоматически, без участия программиста, т. е. механизм виртуальной памяти является прозрачным по отношению к пользователю.
88. Страничное распределение виртуальной памяти
Виртуальное адресное пространство каждого процесса делится на части, называемые виртуальными страницами, одинакового, фиксированного (для данной системы) размера. В общем случае размер виртуального адресного пространства не является кратным размеру страницы, поэтому последняя страница каждого процесса дополняется фиктивной областью.
Вся оперативная память машины также делится на части такого же размера, называемые физическими страницами (или блоками). Размер страницы обычно выбирается равным степени двойки: 512, 1024 и т. д., это позволяет упростить механизм преобразования адресов.
При загрузке процесса часть его виртуальных страниц помещается в оперативную память, а остальные — на диск. Смежные виртуальные страницы необязательно располагаются в смежных физических страницах. При загрузке операционная система создает для каждого процесса информационную структуру — таблицу страниц, в которой устанавливается соответствие между номерами виртуальных и физических страниц для страниц, загруженных в оперативную память, или делается отметка о том, что виртуальная страница выгружена на диск (ВЗУ). Кроме того, в таблице страниц содержится управляющая информация, такая как признак модификации страницы, признак невыгружаемости (выгрузка некоторых страниц может быть запрещена), признак обращения к странице (используется для подсчета числа обращений за определенный период времени) и другие данные, формируемые и используемые механизмом виртуальной памяти.
При активизации очередного процесса в специальный регистр процессора загружается адрес таблицы страниц данного процесса. При каждом обращении к памяти происходит чтение из таблицы страниц информации о виртуальной странице, к которой произошло обращение. Если данная виртуальная страница находится в оперативной памяти, то выполняется преобразование виртуального адреса в физический. Если же нужная виртуальная страница в данный момент выгружена на диск, то происходит так называемое страничное прерывание. Выполняющийся процесс переводится в состояние ожидания и активизируется другой процесс из очереди готовых. Параллельно программа обработки страничного прерывания находит на диске требуемую виртуальную страницу и пытается загрузить ее в оперативную память. Если в памяти имеется свободная физическая страница, то загрузка выполняется немедленно, если же свободных страниц нет, то решается вопрос, какую страницу следует выгрузить из оперативной памяти.
В данной ситуации может быть использовано много разных критериев выбора, наиболее популярные из них следующие: дольше всего не использовавшаяся страница; первая попавшаяся страница; страница, к которой в последнее время было меньше всего обращений.
В некоторых системах используется понятие рабочего множества страниц. Рабочее множество определяется для каждого процесса и представляет собой перечень наиболее часто используемых страниц, которые должны постоянно находиться в оперативной памяти и поэтому не подлежат выгрузке.
После того как выбрана страница, которая должна покинуть оперативную память, анализируется ее признак модификации (из таблицы страниц). Если выталкиваемая страница с момента загрузки была модифицирована, то ее новая версия должна быть переписана на диск. Если нет, то она может быть просто уничтожена, т. е. соответствующая физическая страница объявляется свободной.