Файл: А. Д. Чередов, А. Н. Мальчуков.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 26.10.2023

Просмотров: 603

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

АРХИТЕКТУРЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ, КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ

ПК-блокноты (ноутбуки) Все ноутбуки (notebook) классифицируются на несколько типовых разновидностей по размеру диагонали дисплея, назначению, компонов- ке составных узлов, функциональным возможностям, габаритам, весу и другим отличиям. К основным типам ноутбуков можно отнести: «за- мену настольного ПК» (Desktop Replacement), массовые ноутбуки, уль- трабуки, смартбуки.В качестве замены настольного ПК обычно позиционируются но- утбуки с диагональю экрана 17 дюймов и выше. Габариты и вес (от 3 кг и выше) портативных компьютеров весьма значительны, что делает их неудобными в переноске. Однако относительно большой размер дис- плея обеспечивает более комфортную работу, а объемистый корпус позволяет установить мощные компоненты и обеспечить им достаточ- ное охлаждение. Такие ноутбуки имеют встроенные жесткий диск, ак- кумулятор, CD или DVD-привод, порты ввода/вывода. Снаружи подсо- единяется блок питания, как у всех других ноутбуков. Одним из самых мощных и дорогих ноутбуков категории Desktop Replacement в 2015 г. является ASUS ROG G751JL с размером экрана по диагонали 17,3', с разрешение 1920х1080 точек. Процессор – Intel Core i7-4720HQ с часто- той 2,6 ГГц. Оперативная память до 32 Гбайт, видеокарта – NVIDIA GeForce GTX 965M с двумя гигабайтами собственной памяти. Вес – 4,5 кг. Стоимость $2500.Массовые ноутбуки (специального названия для данной категории ноутбуков не предусмотрено) имеют диагональ экрана 14'-16', их вес обычно укладывается в 2–3 кг, толщина оказывается чуть меньше ноут-буков «замена настольного ПК». Обычно эти модели оснащены встро- енными жестким диском и оптическим накопителем.Ультрабуки (ultrabooks) – тонкий и легкий ноутбук, обладающий ещё меньшими габаритами и весом по сравнению с обычными ноутбу- ками, но при этом – большей частью характерных черт полноценного ноутбука. Термин стал широко распространяться в 2011 году, после то- го как корпорация Intel презентовала новый класс мобильных ПК – уль- трабуки.Немного истории. Первоначально концепция мобильного компью- тера, более компактного и лёгкого, чем обычный ноутбук, появилась в 1996 году, когда корпорация Toshiba выпустила семейство ноутбуков Toshiba Libretto. Этот класс компьютеров получил наименование субно- утбуки. С тех пор в течение 15 лет субноутбуки постоянно развивались в направлении снижения габаритов и цены и увеличения вычислитель- ной мощности и длительности автономной работы от встроенной акку- муляторной батареи.15 января 2008 года Стив Джобс провёл презентацию нового сверхлёгкого субноутбука Apple MacBook Air, выполненного в сверх- тонком алюминиевом корпусе и не имевшего аналогов на тот момент. После начала продаж выяснилось, что данный субноутбук имеет повы- шенный спрос у потребителей, и вскоре стали появляться аналоги от других производителей ноутбуков: Dell Adamo, Lenovo ThinkPad X300, Samsung 900X3A, Sony Vaio Y.В мае 2011 года появился новый класс мобильных ПК – ультрабу- ки, который является дальнейшим эволюционным развитием классиче- ских субноутбуков и во многом использует идеи, реализованные в сверхтонком ноутбуке от Apple, MacBook Air.Нетбуки (netbooks) как отдельная категория ноутбуков были выде- лены из категории субноутбуков в 2008 г. компанией Intel. Размер диа- гонали экрана нетбуков – от 7' до 12,1'. Нетбуки ориентировались на просмотр веб-страниц, работу с электронной почтой и офисными про- граммами. Для этих ноутбуков были разработаны специальные энер- гоэффективные процессоры Intel Atom, VIA C7, VIA nano, AMD Geode. Малый размер экрана, небольшая клавиатура и низкая производитель- ность подобных устройств компенсировались умеренной ценой и отно- сительно большим временем автономной работы. Габариты обычно не позволяли устанавливать в нетбук дисковод оптических дисков, однако Wi-Fi-адаптер являлся обязательным компонентом. Столкнувшись с конкуренцией со стороны ультрабуков и планшетных ПК, натиск по- следних выдержали лишь компнаии Asustek и Acer, которые продавалисвои нетбуки плоть до конца 2012 года в основном на разививающихся рынках Южной Азии и Южной Африки. Эра нетбуков закончилась в 2012 г. В 2013 г. распродавались только их запасы.В 2015 году компания Microsot неожиданно для многих, кроме планшета Surface Pro 4, представила также ультрабук Surface Book. Сейчас такие устройства принято называть гибридными.Однако Microsoft называет новинку просто ноутбуком. В этом слу- чае в первую очередь обращает на себя внимание дисплей диагональю 13,5 дюйма. У него крайне необычное для ноутбуков соотношение сто- рон (3:2) и разрешение (3000 х 2000 точек).С технической точки зрения аппарат похож на новый планшет Microsoft. Тут используется корпус из того же магниевого сплава, а дисплей также располагает специальным слоем для работы со стилусом. К слову, перо Surface Pen поставляется в комплекте с новинкой.Необычным выглядит конструкция петель. Несмотря на отключае- мую планшетную часть, инженеры Microsoft наделили устройство воз- можностью раскрыть дисплей на 360°.Сердцем ноутбука служат процессоры Intel Core i5 или i7 поколе- ния Skylake. В оперативной памяти предусмотрено 8 либо 16 ГБ. Для хранения данных присутствует SSD объёмом 128, 256, 512 ГБ либо 1 ТБ. Что любопытно, в продаже будут модификации ноутбука с дискрет- ными видеокартами Nvidia. Модели не называются, но данный компо- нент расположен в клавиатурном блоке. Ёмкости аккумулятора должно быть достаточно для 12 часов в режиме проигрывания видео.Габариты ноутбука составляют 312,3 х 232,1 х 13-22,8 мм при мас- се 1,5 кг с подключенной клавиатурой. Список портов представлен па- рой USB 3.0, Mini DisplayPort и слотом для карт SD. В минимальной конфигурации ноутбук обойдётся покупателям в $1500, а за версию с процессором Core i7 и видеокартой Nvidia придётся отдать $2700.В 2009 г. разработчики и производители компьютерной техники за- говорили о новой категории компьютеров под названием смартбуки.Смартбук – это небольшой компьютер с дисплеем и клавиатурой, представляющий собой нечто среднее между смартфоном и нетбуком. По размерам он меньше нетбука, а по функциональным возможностям аналогичен смартфону. Смартбук способен обеспечивать постоянное беспроводное 3G-соединение и работать не менее 8 часов без подзаряд- ки. Он обладает экраном с диагональю от 7 до 9 дюймов и может бази- роваться на процессорах с архитектурой ARM под управлением ОС на ядре Linux, например Google Android.Статистика использования в настольных ПК и ноутбуках различ- ных ОС на декабрь 2015 г. представлена в таблице 1.2:Таблица 1.2 Статистика использования ОС на декабрь 2015 г.

2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ

3. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ И СТРУКТУРНАЯ

4. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОДСИСТЕМЫ ПАМЯТИ ЭВМ И ВС

ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ИНТЕРФЕЙСА И ВВОДА/ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ И МНОГОМАШИННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ





  1. Дайте определение ЭВМ, вычислительной и информационной системам, архитектуре ЭВМ.

  2. Опишите развитие и классификацию архитектур компьютеров.

  3. Опишите конвейерную технологию выполнения команд.

  4. Охарактеризуйте характерные черты суперскалярной обработки команд.

  5. Приведите классификацию архитектуры SISD с характеристи- кой классов.

  6. Определите основные характерные черты CISC-архитектуры.

  7. Охарактеризуйте основные характерные черты RISC- архитектуры.

  8. Укажите основные характерные черты VLIW-архитектуры.

  9. Охарактеризуйте основные отличительные черты EPIC- концепции.

  10. В чем суть матричного и векторно-конвейерного способов ор- ганизации SIMD-архитектуры?

  11. В чем суть ММХ-технологии и потоковых SIMD-расширений?

  12. Почему появились многоядерные структуры процессоров и тех- нологии многопоточности?

  13. Охарактеризуйте все виды производительности компьютера.

  14. Как определить энергоэффективность процессора?

  15. Приведите классификацию ЭВМ по назначению.

  16. Приведите классификацию ЭВМ по функциональным возмож- ностям.

  17. Опишите функциональные возможности, области применения, современные разработки мэйнфреймов.

  18. Опишите функциональные возможности, пути развития, совре- менные разработки суперЭВМ.

  19. Приведите классификацию микроЭВМ с краткой характеристи- кой классов.

  20. Опишите функциональные возможности, назначение, платфор- мы рабочих станций.

  21. Приведите классификации серверов с пояснениями.

  22. Перечислите требования, которые учитываются при проектиро- вании серверов.

  23. Охарактеризуйте класс модульных серверов.

  24. Особенности многоузловых серверных систем.

  25. Какими преимуществами обладают блейд-серверы?

  26. Какими характеристиками должен обладать ПК?

  27. Приведите классификацию ПК по способу использования и по назначению.

  28. Дайте классификацию ноутбуков.

  29. Охарактеризуйте планшетные ПК.

  30. Приведите классификацию, состав, платформы карманных устройств.

  31. Охарактеризуйте встраиваемые и промышленные компьютеры.

  32. Опишите обобщенную структуру ЭВМ и пути ее развития.

  33. Опишите типы данных в интеловских процессорах с IA-32, IA64.

  34. Опишите типы данных в IA-64.

  35. Опишите векторные типы данных.

  36. Охарактеризуйте классические структуры команд.

  37. Объясните суть ассоциативного и адресного поиска операндов в памяти.

  38. Как осуществляется непосредственная, прямая и косвенная ад- ресация операндов?

  39. Каким образом реализуется адресация операндов «базирование способом суммирования» и «базирование способом совмещения»?

  40. Как реализуется индексная адресация?

  41. Как осуществляется адресация операндов «базирование с ин- дексированием»?

  42. Опишите развитие CISC-системы команд х86 (по годам).

  43. Какие новые возможности появились у процессора с введением расширения команд SSE-2, SSE-3, SSE-4?

  44. Опишите расширенеие AES-NI, AVX.

  45. Опишите расширение AVX2, FMA3, BMI, MIC и SGX.

  46. Охарактеризуйте особенности режимов работы процессоров AMD64, Intel64.

  47. Опишите обобщенный формат команд х86 и форматы команд RISC-процессора.

  48. Приведите формат команд IA-64 и структуру пакета инструкций.

  49. Опишите принципы организации системы прерывания программ.

  50. Приведите характеристики системы прерывания.

  51. Как реализуется программно-управляемый приоритет прерыва- ющих программ?

  52. Определите назначение и структуру центрального процессора ЭВМ.

  53. Приведите классификацию методов построения центрального устройства управления процессора.

  54. Определите назначение, структуру, количество основных функ- циональных регистров IA-32 и регистров блока обработки чисел с пла- вающей точкой IA-32.

  55. Определите назначение, структуру, количество регистров ММХ-технологии и расширений SSE, SSE2.

  56. Объясните суть процедуры переименования регистров в про- цессорах.

  57. Опишите регистровые структуры процессоров AMD64, Intel64.

  58. Опишите регистровые структуры процессоров IA-64.

  59. Сформулируйте характерные черты современных универсаль- ных микропроцессоров.

  60. Опишите стратегию развития процессоров Intel.

  61. Приведите особенности микроархитектуры процессоров IntelCore.

  62. Приведите особенности микроархитектуры процессоров Intel Nehalem.

  63. Как осуществляется декодирование команд х86 в процессоре Intel Nehalem?

  64. Охарактеризуйте исполнительные устройства процессоров Intel Nehalem.

  65. Приведите особенности процессора семейства Intel Westmere.

  66. Приведите особенности процессорного ядра Sandy Bridge.

  67. Охарактеризуйте кольцевую шину в Sandy Bridge?

  68. Приведите особенности микроархитектуры процессоров Intel Haswell.

  69. Опишите структуру графического ядра в Intel Haswell.

  70. Приведите особенности микроархитектуры процессоров Intel Sky-

lake.

  1. Опишите конфигурацию процессоров Haswell и Skylake с

eDRAM.

  1. Опишите структуру графического ядра в Skylake.

  2. Опишите историю создания и современное состояние семества микропроцессоров Эльбрус.

  3. Особенности микроархитектуры IBM POWER8.

  4. Опишите иерархическую структуру памяти компьютера.

  5. Охарактеризуйте способы размещения данных в кэш-памяти.

  6. Какие существуют методы обновления строк в основной и кэш- памяти?

  7. Какие существуют методы замещения строк в кэш-памяти?

  8. Опишите общие принципы организации оперативной памяти компьютера.

  9. Охарактеризуйте способы распределения оперативной памяти.

  10. Какие существуют методы повышения пропускной способности ОП?

  11. Сформулируйте концепцию виртуальной памяти.

  12. Опишите страничное и странично-сегментное распределение виртуальной памяти.

  13. Перечислите характеристики интерфейсов.

  14. Приведите классификацию интерфейсов.

  15. Охарактеризуйте способы передачи данных в подсистеме ввода- вывода.

  16. Опишите системную организацию на базе чипсетов компании Intel.

  17. Приведите классификацию MIMD-систем по способу взаимо- действия процессоров.

  18. Охарактеризуйте сильносвязанные и слабосвязанные многопро- цессорные системы.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ





  1. Чередов А.Д. Организация ЭВМ и систем: учебное пособие / А.Д. Чередов; Томский политехнический университет. – 3-е изд., пере- раб. и доп. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 200 с.

  2. Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов / С.А. Орлов, Б.Я. Цилькер. – 3-е изд. – СПб.: Питер, 2014. – 688 с.

  3. Новожилов О.П. Архитектура ЭВМ и системы. Учебное пособие для бакалавров. – М.: Изд-во Юрайт, 2015. – 527 с.

  4. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуника- ции: учебное пособие для вузов / В.Л. Брайдо, О.П. Ильина. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011. – 555 с.



Интернет-ресурсы


  1. Официальный сайт компании Intel, США. – http:// www.intel.com

  2. Официальный сайт компании AMD, США. – http:// www.amd.com

  3. Официальный сайт компании HP, США. – http:// www.hp.com

  4. Официальный сайт компании IBM, США. – http:// www.ibm.com

  5. Cайт информационных технологий. – http:// www.ixbt.com

  6. Cайт высоких технологий IT-индустрии. – http://citforum.ru



Учебное издание

ЧЕРЕДОВ Андрей Дмитриевич МАЛЬЧУКОВ Андрей Николаевич

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ


Учебное пособие
Научный редактор

доктортехническихнаук,профессорН.Г.Марков
Редактор Н.Т.Синельникова
Верстка Л.А.Егорова

Отпечатано в Издательстве ТПУ в полном соответствии с качеством предоставленного оригинал-макета
Подписано к печати Формат 60×84/16.

Бумага «Снегурочка». Печать Xerox. Усл. печ.л. 11,63. Уч.-изд. л. 10,53.

Заказ . Тираж 100 экз.







Национальный исследовательский Томский политехнический университет Система менеджмента качества

Издательства Томского политехнического университета сертифицирована NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008







. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.

Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru


Смотрите также файлы