- •1. Понятие процессора, его обобщенная структура
- •2. Многофункциональное арифметико-логическое устройство (алу)
- •3. Управляющие автоматы с жесткой логикой
- •4.Управляющие автоматы с микропрограммным управленим (мпу)
- •5. Организация модулей пзу(проверь дш)
- •6. Организация модулей статического озу
- •16-Ти разрядные модули памяти
- •7. Организация динамического модуля памяти (дозу)
- •8. Классификация вычислительных систем по Флинну
- •9. Машины, управляемые потоком данных (df-машины)
- •10.Общие принципы построения risc-процессоров. Особенности Берклинской архитектуры.
- •11.Общие принципы построения risc-процессоров. Особенности Старнфордской архитектуры.
- •12. Кэш-память.
- •13. Виртуальная память.
- •14. Синхронный способ подключения ву к см
- •15. Асинхронный способ подключения ву к см
- •16. Требования к кодам команд и способы кодирования микрокоманд
- •17. Организация эвм типа ibm pc (at)
- •18. Процессор Pentium
- •19. Pentium II (Pentium Pro)
- •20. Процессор Pentium IV
- •21. Структуры вс с общей шиной, каждый с каждым, дублированная шина и кольцо
- •22. Структуры вс древовидные, «почтовый ящик» и многопортовое озу
- •23. Архитектуры вс типа Сммр, Сvмр
- •24. Архитектуры вс типа Сm, Blue Chip, минимакс и сумма
- •25. Понятие прерываний, виды прерываний, контроллер прерываний
- •26. Режим прямого доступа к памяти и контролер пдп (кпдп)
- •27. Параллельно программируемый интерфейс (ппи), подключение ву (организация м/о) с помощью ппи
- •28. Однокристальные микро-эвм (оэвм), обобщенная архитектура, основные функциональные узлы (можно на примере mcs-51 или Atmega32)
- •29. Подключение модулей дозу к см. Способы регенерации
- •30. Понятие интерфейса. Виды арбитража
8. Классификация вычислительных систем по Флинну
Многомашинные и многопроцессорные ВС.
Микропроцессорная система - система, которая работает под управлением единой ОС.
Многомашинная система - различные ОС, где между машинами осуществляется только обмен информацией.
Повышение производительности ВТ достигается за счет:
1)Совершенствование технологии и элементов системы. Следовательно, рост такт част, освоение новых принципов (оптические процессоры, процессоры на арсениде галлия)
2)Создание коллектива вычислителей и рас||-ние вычисления – создание многомашинных и многопроцессорных систем).
Многопроцессорные ВС классифицируются по способу обработки информации
(Классификация по Флинну):
1. ОКОД (1 поток команд – 1 поток данных):
2. МКОД:
(косяк) стрелка от ЗУ к Пр1.
Пр.- конвейерная система, системы типа Cray, Ciber (быстродействие максимальное). Пр.- мультимедийные приложения, обработка изображений и звуков с максимальной производительностью.
3.ОКМД:
к/д – команда/данные.
Если ЭМ заменить ОЭВМ, то эта система – транспьютер. Матричные процессоры – системы типа Solomon (каждый процессор работает со своим потоком данных, затем данные соединяются).
4. МКМД (система произвольной структуры):
Пр.- всевозможные нерегулярные структуры, где каждая машина работает по своим алгоритмам и образует свой поток данных.
9. Машины, управляемые потоком данных (df-машины)
Осн. особенность таких машин отсутствие в них счетчика команд.
Машина Массачуссетского технолог ун-та
ЗУКЯ – зап устр-во командных ячеек. Осн отличительная особенность: отсутствие в них счетчика команд. Команда выполняется тогда, когда готова командная ячейка. УУ- ч/з схему селекции отправляет в процессорный блок те командные ячейки для которых определены операнды. Предполагается что все команды выполняются за 1 такт.(1 инт времени)
Использование микропроцессорной машины с применением командных ячеек позволяет распараллеливать исходный алгоритм где команды выполняются по мере готовности операндов (не нужен счетчик команд).
Пример: x1,2=(-b±(b2-4*a*c))/2*a
1 такт Я0 Я1 Я2 Я3 может выполнить сразу
2 такт Я4
3 такт Я5
4 такт Я6
5 такт Я7,Я8
6 такт Я9,Я10
на этой машине сделали за 6 тактов, а на обычной было бы 11. Коэфф распараллеливания Кр=11/6=1,8.т.е. быстродействие в 2 раза увеличилось. Использование многопроцессорной машины с применением командных ячеек позволяет распараллеливать исходный алгоритм, где команды выполняются по мере готовности операндов (не нужен счетчик команд).
Машина управляемая по запросу - выполняет команды по мере необходимости. Есть одна иерархическая мвшина:
Главная (центральная)машина анализирует исходный алгоритм, разбивает его на командные составляющие и поставляет запросы подчиненным машинам на формирование требуемых фрагментов алгоритма. Так же происх. Распараллеливание вычислений, Фрагменты алгоритма по мере выполнения возвращаются в главную машину.
10.Общие принципы построения risc-процессоров. Особенности Берклинской архитектуры.
Redact Instruction Set Computer-компьютеры с полным набором команд. В ВТ сущ. правило 80/20: 80% времени уходит на выполн. 20% команд от полного набора инструкций процессора. Появилась задача изобретения ориентированного процессора. Перед разработчиками RISC-проц ставятся следующие задачи:
1)Выделяется область применения и класс решаемых задач, в этих задачах выделяются наиболее часто встречающиеся команды. Выделенные команды реализуются аппаратно с max возм быстродействием, обычно одна команда выполн за 1 такт. При этом использ простые способы адресации и простые инструкции.
2)Если введение новых команд не требует существ аппаратных затрат и ухудшен быстродейств, то они вводятся. Разр-ки RISC-процессоров ориентируется на поддержку языков высок уровня и на конвейерный тип выполнения команд. Условно выполнение любой команды можно разбить на фазы (на каждой фазе задействован 1 аппаратный ресурс): (косяк не ОЛУ, а АЛУ)
1 команда выполн 5 тактов, однако каждый след такт мы получаем рез-т. Все этапы выполн команды условно занимают одинаковый интервал времени. После заполнения конвейера за каждый такт на выходе имеем резкльтат=> высокая производительность. Минус:команды должны быть одинаковы по времени. Выполнение всех команд за одинаковое инт времени позволяет достигнуть высокой степени конвейеризации выполнения процесса. Т.е. команды ктр не м/б выполнены за 1 такт реализуются на программном уровне с использованием стандартных библиотек. Основоположниками RISC архитектур явились ученые Берклинского и Старнфордского университетов.
Берклинская архитектура.
Анализ работы ЭВМ показывает что основные затраты времени приходятся на обращение проц к памяти и ВУ. Разработчики Берк. арх для уменьшения числа обращений к внешн памяти решили хранить всю инф в кристалле, для этого они увеличили число РОНов. RISC II – 138 РОНов.
При выполнении программы около 70% результатов полученных от выполн предыдущей команды использ при выполн след ком-ды.
138 РОНов разбили на 8 виртуальных логических окон в каждый момент времени каждая подпрогр работает с одним Вирт окном, каждое окно содержит 32 РОНа.
Верхние регистры 6 |
Локальные регистры 10 |
Нижние регистры 6 |
0 Глобальные регистры 10 |
В глобальных регистрах хранятся глобальные переменные, доступны для всех процедур. В нижних хранятся результаты выполнения пред команды и они же яв-ся верхним для след процедуры.
Вся память РОНов поделена на пересекающиеся виртуальные регистровые окна, результат проц А нах-ся в нижн рег окна А которые одновр явл верхн рег окна В и служат исходной инф для процедуры В Такая организация .перекр окон позволяет сократить число команд пересылок физ инф м/у РОНами.
Глобальные регистры доступны из любого виртуального окна. Дальнейшее увеличение числа РОНов приводит к увеличению паразитных емкостей внутренне системной магистрали (внутри кристалла). Это приводит к снижению тактовой частоты процессора.