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

5 поколение - с 1990 - н.в (мб название ЭВМ на сверхбольших интегральных схемах)

• 
  Элементная база – сверхбольшие интегральные схемы (СБИС, содержащие более 10 тыс. элементов в кристалле) и микропроцессоры.
  
• 
  Оперативная память - СБИС.
  
• 
  Внешняя память: дисковые накопители, флэш-накопители. CD и DVD-диски.
  
• 
  Ввод данных: клавиатура, мышь, сканер, микрофон, джойстик и т.п.
  
• 
  Вывод результатов: цветной графический дисплей, принтер, графопостроитель, акустические колонки и т.п.
  
• 
  Быстродействие – до 10 млрд. операций в секунду.
  
• 
  Языки программирования – Pascal, C, Java, Basic, HTML и т.п., а также непроцедурные языки программирования.
  
• 
  Характерная особенность – телекоммуникация, использование компьютеров в сети. Компьютер становится как стационарным, так и мобильным средством хранения, передачи, поиска и обработки информации.
  

Пример: все современные пк(например на базе процессоров Pentium, Core Duo, Core Quadro, Core 3,5,7 ), также портативные пк(смартфоны, планшеты и т.д)

В КОНЦЕ ПРЕЗЫ БЫЛА ЭТА ТАБЛИЦА ((((( НО не стыковки с самой презентацией



Развитие вычислительной техники постоянно прогрессирует, улучшая характеристики каждой новой модели. Ожидается, что в будущем будут использоваться оптоэлектронные ЭВМ с параллельной нейронной структурой, имитирующей биологические нейронные системы.

24. Классификация вычислительных систем по Флинну.

1. 
   SISD - (single instruction stream / single data stream) - одиночный поток команд и одиночный поток данных. К этому классу относятся, прежде всего, классические последовательные машины или, иначе, машины фон-неймановского типа. В классических последовательных машинах все команды решаются последовательно, таким образом, увеличение скорости вычислений происходит путем совмещения во времени различных этапов решения задач и использованием конвейеров команд и арифметических/логических операций.
   

2. 
   MISD - (multiple instruction stream / single data stream) - множественный поток команд и одиночный поток данных. Параллельная обработка данных предполагает наличие нескольких процессоров, работающих с одним потоком данных. Однако в настоящее время нет задач, которые требовали бы обработки одной последовательности данных несколькими программами. Поэтому полностью реализованная такая схема не существует.
   

---

3. 
   SIMD - (single instruction stream / multiple data stream) - одиночный поток команд и множественный поток данных. В архитектурах подобного рода сохраняется один поток команд, включающий векторные команды. Это позволяет выполнять одну арифметическую операцию сразу над многими данными - элементами вектора. Обработка элементов вектора может выполняться с помощью процессорной матрицы или конвейера.
   

4. 
   MIMD - (multiple instruction stream / multiple data stream) - множественный поток команд и множественный поток данных. Этот класс предполагает, что в вычислительной системе есть несколько устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс и работающих каждое со своим потоком команд и данных.
   

25. Состав системного блока современной рабочей станции. Единицы измерения рабочих частот процессоров и системных шин. Единицы измерения всех видов памяти.

Системный блок представляет собой основной узел ПК, внутри которого расположены наиболее важные компоненты компьютера. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называются внутренними, а прилагаемые к системному блоку снаружи – внешними. Те из внешних устройств, которые служат для ввода, вывода и длительного хранения информации называются периферийными.

По внешнему виду, системные блоки отличаются формой корпуса, который может быть горизонтального (desktop) или вертикального (tower) выполнения. Корпусы вертикального выполнения могут иметь разные размеры: полноразмерный (BigTower), среднеразмерный (MidiTower), малоразмерный (MiniTower). Корпусы горизонтального выполнения бывают двух форматов: узкий (Full-AT) и очень узкий (Baby-AT). Корпусы персональных компьютеров имеют разные конструкторские особенности и дополнительные элементы (элементы блокировки несанкционированного доступа, средства контроля внутренней температуры, шторки от пыли).

Корпусы поставляются вместе с блоком питания, мощность которого является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность 200-250 Вт.

Состав системного блока современной рабочей станции:

• 
  Основные узлы системного блока:
  
  • 
    Электрические платы, руководящие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.п.);
    
  • 
    Накопитель на жестком диске (винчестер), предназначенный для чтения или записи информации;
    
  • 
    Накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков (дискет).
    
• 
  Основной платой ПК является материнская плата (MotherBoard). На ней расположенны:
  
  • 
    Процессор - основная микросхема, выполняющая математические и логические операции;
    
  • 
    Чипсет (микропроцессорный комплект) - набор микросхем, которые руководят работой внутренних устройств ПК и определяют основные функциональные возможности материнской платы;
    
  • 
    Шины - набор проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
    
  • 
    Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного сохранения данных, пока включен компьютер;
    
  • 
    Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - микросхема, предназначенная для долговременного хранения данных, даже при отключенном компьютере;
    
  • 
    Разъемы для подсоединения дополнительных устройств (слоты).
    

---

Единицы измерения рабочих частот процессоров и системных шин:

Системная шина состоит из:

• 
  Шина данных (для передачи данных????)
  
• 
  Шина адреса (для передачи адресов устройств, которым передаются данные)
  
• 
  Шина управления (для передачи управления управляющих сигналов, синхронизирующих работу разных устройств)
  

Рабочие частоты процессоров(тактовая частота) измеряются в СИ в Гц(скорость современных процессоров обычно рекламируется в гигагерцах (ГГц)( миллиард тактов)).

Рабочие частоты системных шин измеряются в МГц, где Герц – это один такт в секунду, соответственно 1 МГц – миллион тактов в секунду.

Единицы измерения всех видов памяти:

Компьютерная память - часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных

Из этого следует, что память измеряется в битах и байтах

Бит - минимальная единица измерения количества передаваемой или хранимой информации, соответствующая одному двоичному разряду, способному принимать значений 0 или 1.

Байт - в запоминающих устройствах - наименьшая адресуемая единица данных в памяти ЭВМ обрабатываемая как единое целое. По умолчанию байт считается равным 8 битам. Обычно в системах кодирования данных байт представляет собой код одного печатного или управляющего символа.

Байт - в измерении информации - единица измерения количества информации, объема памяти и емкости запоминающего устройства и основа производных единиц: -1 килобайт = 1024 байт, -1 мегабайт = 1024 Кбайт, -1 гигабайт = 1024 Мбайт, -1 терабайт = 1024 Гбайт, -1 петабайт = 1024 Тбайт.

26. Организация ввода/вывода в вычислительной системе. Системные и локальные шины. Устройства ввода/вывода.

Организация ввода/вывода в вычислительной системе:

Магистрально-модульный принцип построения компьютера:

Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе, который позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию и производить по необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации. В соответствии с этим принципом центральные устройства компьютера взаимодействуют между собой (обмениваются информацией) и с периферийными устройствами(ввода, вывода и длительного хранения информации) через системную магистраль. Центральные устройства подсоединены к шине непосредственно, а периферийные – через устройства сопряжения (контроллеры или адаптеры).

---

Магистраль или системная шина - это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства.

Магистраль предназначена для передачи данных, адресов, команд управления, и потому включает в себя 3 многоразрядные шины: шину данных, шину адресов и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии.

Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами. Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и отреагировать на него. За реакцию устройства процессор не отвечает - что функция контроллера. Поэтому внешние устройства ЭВМ заменяемы, и набор таких модулей произволен.

Данные по шине данных могут передаваться как от процессора к какому-либо устройству, так и в обратную сторону, т.е. шина данных является двунаправленной. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти, то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле: , где I - разрядность шины адреса.

Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 36 бит. Т.о., максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно: .

---

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией, и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Чтобы устройства, входящие в состав компьютера, могли взаимодействовать с центральным процессором, в IBM-совместимых компьютерах предусмотрена система прерываний, позволяющая ПК приостановить текущее действие, переключиться на другие в ответ на поступивший запрос, например, на нажатие клавиши на клавиатуре. Прерывания обеспечивают немедленную реакцию системы.

Системные и локальные шины:

Системная шина состоит из:

• 
  Шины данных (для передачи данных)
  
• 
  Шины адреса (для передачи адресов устройств, которым передаются данные)
  
• 
  Шины управления (для передачи управляющих сигналов, синхронизирующих работу разных устройств)
  

Локальная шина — компьютерная шина, которая подключает слот(ы) расширения прямо или почти прямо к центральному процессору. Полезность такого прямого подключения заключается в том, что оно устраняет узкое место, созданное шиной расширения (компьютерная шина, которая используется на материнской плате компьютеров, для добавления устройств (плат) в компьютер (на карты расширения)). Это позволяет ускорить работу с избранными системными устройствами, которые наиболее к этому критичны, например с графической картой, оперативной памятью и/или дисковым контроллером. В силу различий в устройстве процессоров, локальные шины, почти всегда, не универсальны.

Устройства ввода-вывода:

Устройство ввода-вывода — компонент типовой архитектуры ЭВМ, предоставляющий компьютеру возможность взаимодействия с внешним миром и, в частности, с пользователями.

• 
  Интерактивная доска
  
• 
  Стример
  
• 
  Дисковод
  
• 
  Сетевая плата
  
• 
  Модем
  

Устройства ввода:

Устройства ввода- это в основном датчики преобразования не электрических величин (расположение в пространстве, давление, вязкость, скорость, ускорение, освещенность, температура, влажность, перемещение, количественные величины и т.п.) и электрических величин в электрические сигналы воспринимаемые процессором для дальнейшей их обработки в основном в цифровом виде.

---