Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
evm_k_dosroku.doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
08.11.2019
Размер:
7.64 Mб
Скачать

Билет №1

Общая характеристика микропроцессорных вычислительных систем. Функциональная схема компьютера. Типы и характеристики микропроцессоров (разрядность, частота синхронизации, организация системы команд). Сравнение CISC и RISC архитектур.

1)Вычислительной системой или компьютером мы будем называть набор аппаратных и программных средств, ориентированных на обработку числовой и символьной информации путём выполнения над ней заданной в программе последовательности арифметических и логических операций.

Под архитектурой микропроцессорных систем будет понимать состав и взаимодействие основных аппаратных модулей, включая их взаимодействие на уровне логики, реализуемой без использования внешних программных решений.

2)Основное назначение компьютера состоит в обработке числовой и символьной информации по заданной программе. После этого полученные результаты должны быть доступны для обработки и анализа. Соответственно, есть три наиболее важные функции, выполняемые аппаратурой компьютера: преобразование данных путем выполнения над ними требуемых операций, хранение этой информации и реализация связи с внешним миром для ввода исходных данных и вывода результатов

Центральное место в архитектуре компьютера занимает процессор, выполняющий все операции, а также управляющий ходом программы. Память компьютера предназначается для хранения команд программы и обрабатываемых ей данных. Процессор последовательно выбирает команды из памяти, загружает нужные данные и выполняет требуемую командой операцию, сохраняя результат в памяти. Для длительного хранения данных используется долговременная или вторичная память, например магнитные диски и другие носители.

Для управления доступом к памяти со стороны центрального процессора всякий размещённый в ней элемент информации снабжается уникальным номером или адресом. Задание адреса в операции чтения однозначно определяет тот элемент, который должен быть передан процессору. Операция записи в память требует задания записываемого элемента данных и адреса, по которому его следует разместить.

3)Микропроцессоры имеют множество характеристик, таких как разрядность, частота синхронизации, организация системы команд.

Что из себя представляет всякий элемент данных, участвующий в арифметических и логических операциях? Все числовые данные, над которыми производятся вычисления, принято представлять в двоичной системе счисления. Аппаратные элементы обычно могут находиться в двух устойчивый состояниях, одно из которых условно принимается за представление нуля, а второе кодирует единицу.

Разрядность процессора или длина разрядной сетки –максимальный размер элемента данных, который можно разместить в регистре и\или загрузить в исполнительное устройство в качестве операнда машинной команды.

Ув. Длина разрядной сетки, сл-но, ув. Вычислительные способности процессора.

Другая важная характеристика микропроцессоров: тактовая частота или частота синхронизации. (Все события, протекающие в пространстве, имеют вполне определённую протяжённость во времени.) Частота синхронизации задается внешним или размещённым на кристалле процессора тактовым (кварцевым) генератором и определяет длительность всех выполняемых процессором действий и операций. Тактовый генератор играет роль своеобразных часов, единицу отсчёта которых мы будем называть циклом или тактом синхронизации.

Повышение производительности процессора можно связывать с увеличением базовой тактовой частоты и\или с уменьшением длительности всех основных операций, включая пересылку данных между процессором и памятью, измеренной в циклах синхронизации.

Ещё одна важная характеристика процессора связана со сложностью и гибкостью его системы команд, а именно с набором элементарных операций, которые этот процессор выполняет.

4) RISC (reduced instruction set computer) и CISC (complex instruction set computer).

Процессоры с очень развитыми, мощными и гибкими системами команд получили название CISC-процессоров. Другое частое название: процессоры с микропрограммным управлением.

RISC- процессоры: ограниченный набор команд

Первые компьютеры содержали небольшое количество команд и эти команды были простыми. Однако поиски более мощных компьютеров привели к появлению более сложных команд(операции с плавающей точкой и т. д.). Сложные команды были лучше, т. к. некоторые операции перекрывались. В таких компьютерах использовались программы – интерпретаторы, которые разбивали сложную команду на несколько небольших и более простых. Вскоре был создан компьютер (университет Беркли) который не использовал интерпретатор. Основное внимание было уделено простым командам, которые быстро выполнялись. Этот компьютер получил название RISC 1. У него было около 50 команд, а у больших IBM от 200 до 300. При выполнении пусть даже и 5 команд вместо одной, команды RISC выполнялись в 10 раз быстрее, однако такие компьютеры не стали доминировать над CISC. Почему? Во-первых, они были не совместимы с другими моделями, а многие компании вложили огромное количество денег в программное обеспечение для Intel. А во-вторых, Intel смогла воплотить те же идеи в своих процессорах. Ее процессоры, начиная с 486, имеют ядро RISC, которое выполняет самые простые команды, а по обычной технологии CISC интерпретируются более сложные. Таким образом, обычные простые команды выполняются быстро, а сложные и редкие – медленно. И несмотря на то что с такой гибридной структурой работа происходит не так быстро как у RISC, данная технология имеет ряд преимуществ, так как позволяет использовать старые программы без изменений. Также еще один плюс RISC – относительная быстрота и простота изготовления, когда как CISC может в процессе конструирования утратить свою необходимость

Билет №2 Типы и характеристики запоминающих устройств. Организация основной памяти компьютера. Понятие адресного пространства. Прямой доступ к основной памяти.

Основная память компьютера делится на RAM(random access memory, память произвольного доступа) и ROM(read - only memory, память, доступная только для чтения). Память произвольного доступа – это, по сути дела, основная память. ROM же исключает возможность записи и сохраняет все данные даже после отключения питания. Исключение возможности записи - достаточно древний феномен, при этом некоторые виды памяти вообще не допускали перезаписи, некоторые можно было очистить при помощи ультрафиолетовых лучей, а записать информацию при помощи электрических импульсов. Современная память записывается и стирается исключительно электрическими импульсами. Примером могут служить жесткие диски и флэш-память. Однако стирание памяти производится участками, а не побитово.ROM-память часто называют ПЗУ (постоянными запоминающимися устройствами).

ПЗУ обычно программируются один раз производителями компьютера и не допускают изменения их содержимого со стороны пользователей или прикладных программистов. Однако некоторые их разновидности всё же позволяют повторную запись информации тем или иным способом. Простейшие из них являются устройства памяти, известные как EPROM или программируемые постоянные запоминающиеся устройства. (ППЗУ)

Также устройства хранения информации обладают следующими основными характеристиками: напряжение, необходимое для функционирования, емкость, скорость доступа/передачи информации, наличие подвижных деталей.

2)Основная память компьютера состоит из оперативной памяти, и постоянной в виде одного или нескольких жестких дисков (хотя в некоторых случаях, как, например, в нашем классе, жесткого диска может и не быть). Единица информации, хранящейся в памяти – один бит. Он может принимать 2 значения – 0 или 1. Однако для удобства использования 8 бит объединяют в байт. Для управления доступом к памяти всякий размещенный в ней элемент снабжается уникальным номером или адресом (максимальный размер адреса и, соотв., памяти определяется разрядностью процессора, об этом сказано выше). Адрес присваивается только байтам, т.е. байт является единичным элементом памяти. Чтобы изменить бит, надо изменить необходимым образом содержащий его байт. Операция чтения требует задания только адреса нужного элемента, операция же записи требует также задания значения элемента. Соответственно, прямой доступ к памяти есть чтение или запись элемента по нужному адресу.

3) Адресное пространство представляет собой упорядоченное множество кодов 0, 1, 2,..., (2n— 1); где п—число адресных линий. Это множество для наглядности представляют в виде отрезка числовой оси, либо в виде таблицы. Нумерация точек, или «ячеек», адресного пространства при его графическом представлении производится снизу вверх или сверху вниз (что удобнее) в десятичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме.

Адресное пространство определяет число возможных отличимых друг от друга кодовых комбинаций (адресов), которые может выдать на адресную шину активное устройство.

Адреса, к которым программа может обращаться, мы будем называть виртуальным адресным пространством, а реальные адреса памяти, реализованные аппаратно, — физическим адресным пространством.

4) Прямой доступ к памяти— режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM), без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно.

Пример. Хороший пример — печать текста на скоростном принтере. Если производить печать в обычном режиме работы, то необходимо написать некую подпрограмму, которая должна побайтно читать данные из памяти и выдавать их на порт принтера. Для чтения каждого байта процессор должен выполнить 3—4 команды. Если принтер скоростной, то процессор может не обеспечить требуемую скорость печати. В этом случае применяют прямой доступ к памяти.

Для реализации этого режима микропроцессорная система должна иметь в своем составе специальное устройство — контроллер прямого доступа.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]