Файл: Особенности процессорных архитектур. Cisc и risc архитектура. Их краткая характеристика.docx

Микропроцессорная память - предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины.

Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

Все микропроцессоры можно разделить на группы:

1) микропроцессоры типа CISC с полным набором системы команд;

2) микропроцессоры типа RISC с усеченным набором системы команд;

3) микропроцессоры типа VLIW со сверхбольшим ко­мандным словом;

4) микропроцессоры типа MISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и др.

Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:

1) тактовая частота. Характеризует быстродействие компьютера.

2) разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция.

3) адресное пространство. Каждый конкретный процессор может работать не более чем с определенным количеством оперативной памяти. Максимальное количество памяти, которое процессор может обслужить, называется адресным пространством процессора. Определяется адресное пространство разрядностью адресной шины.



17. Классы конфликтов, возникающих в конвейерах и способы их устранения.

Конфликты - это ситуации при конвейерной обработке, которые препятствуют выполнению очередной команды.

Можно выделить три класса конфликтов:

• 
  Структурные
  

Возникают из-за недостатков аппаратных ресурсов когда доступное аппаратное обеспечение не в состоянии поддерживать все возможные комбинации инструкций.

• 
  время выполнения команд разное
  
• 
  конфликт обращений к ресурсам
  

Решение структурного конфликта - Добавление тактов простоя.Структурный конфликт приводит к необходимости вставки “пузырей” в конвейер.

---

• 
  Конфликты данных
  

Возникают когда инструкция зависит от результата выполнения предыдущей инструкции так, что это проявляется при перекрытии инструкций в конвейере

Решение конфликта по данным -

использование пересылки(аппаратного метода, также называемого обходом регистров)

использовать программные средства (соответствующие компиляторы). Они предназначены для предварительного просмотра программы и перестановке команд с целью ликвидации конфликта

• 
  Конфликты по управлению
  

Возникают при конвейеризации условных переходов и других инструкций, которые изменяют счетчик команд.

Решение конфликтов по управлению - Можно использовать как программные, так и аппаратные средства.

К программным средствам относятся организация задержанных переходов. Из аппаратных наибольший эффект дает применение буферов предвыборки и буфера целевых адресов переходов.

18 Дисковые массивы и уровни RAID.

19. Иерархия памяти. Организация кэш-памяти. Принципы организации основной памяти в современных компьютерах.

20. Организация регистров современного процессора.

21. Фон-неймановская архитектура.

Архитектура ЭВМ - многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых состоит ЭВМ. (Определение из ТЕТРАДИ)

Суть Фон-неймановской архитектуры в том, что вычислительная машина должна работать с двоичными числами, быть электронной, выполнять операции последовательно, включать в себя арифметическо-логическое устройство, управление машиной должно осуществляться с помощью устройства управления. Программы и данные должны храниться в общей памяти.





Сверху схемы из презентаций, снизу более легкая схема по-моему мнению

---

22. BIOS и UEFI. Определение. Состав. Предназначение.

BIOS — это Basic Input-Output system -базовая система ввода / вывода -

программа для первоначального запуска компьютера, настройки оборудования и

обеспечения функций ввода / вывода.

Основными функциями BIOS являются:

• 
  Начальный запуск ПК.
  
• 
  Тестирование и первичная настройка оборудования.
  
• 
  Обеспечивает загрузку оперативной памяти и выполняет программу BOOT — загрузчика ОС.
  
• 
  Предоставляет настройку конфигурации компьютера. Для этого BIOS использует специальную программу установки параметров PC — Setup BIOS.
  

BIOS работает на базе микрокода, хранящегося в ПЗУ на материнской плате, и предоставляет базовые функции ввода-вывода для управления аппаратными устройствами, такими как клавиатура, жесткий диск.

UEFI- (Unified Extensible Firmware Interface) - (расширяемый интерфейс встроенного ПО) - низкоуровневое программное обеспечение, которое запускается при загрузке компьютера до загрузки операционной системы. По сути UEFI – это усовершенствованный BIOS , который поддерживает жесткие диски большего объема (например, жесткие диски на 2 ТБ и более) и более быструю загрузку.

Основные задачи: быстро протестировать все оборудование на работоспособность, провести инициализацию и передать управление другой программе, которая начнет загружать операционную систему.

Основные отличия UEFI от BIOS:

• 
  UEFI поддерживает жёсткие диски объемом более 2,2 Тб.
  
• 
  UEFI запускает исполняемые программы EFI (вместо кода у BIOS), что ускоряет процесс загрузки.
  
• 
  Экраны настройки UEFI выглядят более привлекательными, включая анимированную графику и функцию поддержки мыши.
  
• 
  UEFI имеет встроенную функцию безопасного запуска (Secure Boot), которая позволяет проверять загрузку операционной системы на наличие вредоносных программ.
  
• 
  UEFI поддерживает работу по сети, что позволяет проводить удаленную настройку и отладку компьютера.
  

23. Поколения вычислительных машин.

Этапы развития ВТ(вычислительной техники):

•Ручные устройства - с 50-го тысячелетия до н.э. до 20 века

---

•Механический устройства - с середины XVII века до середины 20 века

•Электромеханический устройства- с 90-х годов XIX века до середины 20 века

•Электронный устройства - с 40-х годов XX века по настоящее время

#для общего развития, скорее всего это не нужно(что голубым цветом)
Поколения ЭВМ;

1 поколение - Вакуумно-ламповые - (1945-1960).

Пример: UNIVAC 1, EDVAC, Марк 1, МЭСМ (малая электронная счётная машина) и др.)

Недостатки: большие габариты, высокая стоимость, высокая потребляемая мощность, низкая надежность(из 18000 лам в ENIAC ежемесячно заменяли 2000)

Достоинства: решали сложные задачи, такие как прогнозирование погоды, энергетические задачи, военные задачи

2 поколение - Транзисторные ЭВМ - (1960-1970)

• 
  Элементная база - диоды, биполярные транзисторы.
  
• 
  Оперативная память – магнитные барабаны, ферритовые сердечники.
  
• 
  Внешняя память - магнитные ленты, перфокарты, перфоленты, магнитные диски.
  
• 
  Ввод данных – перфокарты и перфоленты.
  
• 
  Вывод результата – алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), перфоленты.
  
• 
  Быстродействие – до 1 млн. операций в секунду.
  
• 
  Язык программирования – Ассемблер.
  

Примеры:Elliot-803, Simmens-2002, БЭСМ-6 , CDC 6600, IBM-7094, Сетунь.

Использование: научно-технические расчеты, обработка символьной информации, в основном экономической.

Компьютеры 2 поколения стали надежнее, повысилось быстродействие, потребление энергии уменьшилось, высокая стоимость, для этих компьютеров стало характерным использование первых языков программирования.

3 поколение - ЭВМ на интегральных схемах (1970-1980)

• 
  Элементная база – интегральные схемы (ИС).
  
• 
  Оперативная память: миниатюрнее ферритовые сердечники, ферритовые пластины и магнитные пленки.
  
• 
  Внешняя память: дисковые накопители.
  
• 
  Ввод данных: клавиатура, системы графического ввода.
  
• 
  Вывод данных: видеомонитор (дисплей), принтер.
  
• 
  Быстродействие – до 10 млн. операций в секунду.
  
• 
  Языки программирования: Fortran, Cobol, Basic, С и т.п.
  

Примеры: IBM-360, VAX-11, PDP-11, ЕС-1066 и др.

Неотъемлемой частью компьютеров стали операционные системы. Работа машин осуществлялась в режиме реального времени. Для вывода информации стали применять дисплеи, появились первые принтеры.

---

4 поколение - ЭВМ на больших интегральных схемах - 1980-1990

• 
  Элементная база – большие интегральные схемы (БИС), микропроцессоры.
  
• 
  Оперативная память - интегральные CMOS-транзисторные схемы.
  
• 
  Внешняя память: дисковые накопители.
  
• 
  Ввод данных: клавиатура, мышь.
  
• 
  Вывод данных: монохромный графический дисплей, принтер.
  
• 
  Быстродействие – до 100 млн. операций в секунду.
  
• 
  Языки программирования – Pascal, C, Java, Basic, HTML и т.п.
  
• 
  Характерная особенность – появление персонального компьютера, благодаря чему вычислительная техника становится по настоящему массовой и общедоступной.
  

Примеры: IBM PC

Предназначение: использование в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту.

---