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

5. 
   Файлы – организация внешней памяти для размещения программ и данных.
   
6. 
   Виртуальная память – для организации общего адресного пространства внешней и внутренней памяти, доступной пользователю. Для управления используется страничная организация многоуровневой памяти больших размеров. Виртуальная память состоит из устройств внешней и оперативной памяти.
   
7. 
   Синхронизация и коммуникация процессов.
   

В реализуемую программу в нужном месте вставляются семафоры и семафорные операторы.

8. 
   Прерывания.
   

Прерывания нужны для идентификации внешних событий. Возможно упорядочение обработки внешних событий путем установления приоритетов.

9. 
   Подпрограммы или процедуры.
   

Необходимо обеспечить вызов и возврат. Используются специальные команды и стеки.

10. 
    Команды. Машинный язык.
    

Желательно «крупные команды».

11. 
    Микропрограммы. Электрические схемы.
    

Регистры, вентили, шины и сигналы управления ими.

При организации новых архитектур ЭВМ стремятся ликвидировать семантический разрыв между принципами построения внутреннего языка ЭВМ и внешнего языка.

Для организации функционирования многоуровневой системы используется системное программное обеспечения, в том числе операционная система.

Архитектура ВС

Архитектура – совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности вычислителя при решении

соответствующих классов задач.

Архитектура – логическое построение вычислителя, как оно представляется программисту, разрабатывающему программу на машинно-ориентированном языке.

В рамках этого подхода,архитектураопределяет возможности ВС, а организация – реализацию этих возможностей в конкретных моделях.

Алгоритм — конечный набор предписаний, позволяющий получить регулярным путем решение задачи за конечное число шагов.

Алгоритм обладает рядом свойств: дискретность, конечность, массовость, результативность.

---

Программа — упорядоченная последовательность команд, подлежащих обработке на ЭВМ. Алгоритм решения задачи вводится в ЭВМ в виде программы, написанной на каком-либо языке программирования, и хранится в памяти ЭВМ в форме машинных кодов команд, осуществляющих управление ходом вычислительного процесса.

Организация ВС

структурная организация определяет устройство ВС – задает структуру на уровне устройств ВС и организацию связей между этими устройствами на уровне аппаратных интерфейсов;

функциональная организация определяет принципы функционирования ВС, т. е. собственно вычислительные процессы.

Два уровня представления архитектуры ВС:

программная архитектура включает в себя аспекты, видимые программистам и, соответственно, программам;

аппаратная архитектура включает аспекты, невидимые для программиста.


34. Память и запоминающие устройства. Виды и характеристики ЗУ: адресная, стековая и ассоциативная организация памяти.

Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации.

Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами (ЗУ) того или иного типа.

Основные параметры ЗУ

емкость;

быстродействие.

---

Классификация запоминающих устройств

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

• 
  Постоянные ЗУ (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.
  
• 
  Записываемые ЗУ (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).
  
• 
  Многократно перезаписываемые ЗУ (ПППЗУ) (например, CD-RW).
  
• 
  Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят на триггерах, более медленные, но дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на конденсаторах. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника питания (например, тока).
  

По типу доступа ЗУ делятся на:

• 
  Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).
  
• 
  Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).
  
• 
  Устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).
  
• 
  Устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)
  

По геометрическому исполнению:

• 
  дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);
  
• 
  ленточные (магнитные ленты, перфоленты);
  
• 
  барабанные (магнитные барабаны);
  
• 
  карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.)
  
• 
  печатные платы (карты DRAM, картриджи).
  

По физическому принципу:

• 
  перфорационные (с отверстиями или вырезами)
  
  • 
    перфокарта
    
  • 
    перфолента
    
• 
  с магнитной записью
  
  • 
    ферритовые сердечники
    
  • 
    магнитные диски
    
    • 
      Жёсткий магнитный диск
      
    • 
      Гибкий магнитный диск
      
  • 
    магнитные ленты
    
  • 
    магнитные карты
    
• 
  оптические
  
  • 
    CD
    
  • 
    DVD
    
  • 
    HD-DVD
    
  • 
    Blu-ray Disc
    
• 
  магнитооптические:
  
  • 
    CD-MO
    
• 
  использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);
  
• 
  использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)
  
• 
  звуковые и ультразвуковые (линии задержки);
  
• 
  использующие сверхпроводимость (криогенные элементы);
  
• 
  другие.
  

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.

---

Быстродействие ЗУ характеризуется его временными характеристиками, к которым относятся:

Время обращения (время цикла) характеризуем максимальную частоту обращения к данному ЗУ при считывании или записи информации. Время считывания (выборки) информации - интервал времени обращения к ЗУ от подачи сигнала считывания и до получения выходного сигнала. Время записи информации - интервал времени от момента подачи сигнала обращения к ЗУ до момента готовности ЗУ к приему следующей порции информации.

Существует два вида ОЗУ, отличающиеся техническими

характеристиками: динамическое ОЗУ и статическое ОЗУ

Разряд динамического ОЗУ построен на одном транзисторе и конденсаторе, наличие или отсутствие заряда на котором определяет значение, записанное в данном

бите.

Поэтому быстродействие динамического ОЗУ на порядок ниже, чем у статического ОЗУ, разряд которого представляет собой триггер на четырех или шести транзисторах.

Скорость работы ОЗУ ниже, чем быстродействие процессора, поэтому применяются различные методы для повышения ее производительности. Одним из способов увеличения быстродействия динамического ОЗУ является размещение в одном корпусе микросхемы СБИС нескольких модулей памяти с чередованием адресов.

Находится в одном адресном пространстве с ОЗУ

ПЗУ - специальная память, предназначенная для постоянного хранения таких программ,

как тестирование и начальная загрузка компьютера, управление

внешними устройствами.

Она является энергонезависимой, т.е. сохраняет записанную информацию при отсутствии напряжения питания.

Постоянные запоминающие устройства можно разделить по способу записи в них информации на следующие категории:

— ПЗУ, программируемые однократно. Программируются при изготовлении и не позволяют изменять записанную в них информацию.

---

— Перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ). Позволяют перепрограммировать их многократно. Стирание хранящейся в ППЗУ информации осуществляется или засветкой полупроводникового кристалла ультрафиолетовым излучением, или электрическим

сигналом повышенной мощности, для этого в корпусе микросхемы предусматривается специальное окно, закрытое кварцевым стеклом.

Адресная память

При адресной организации памяти размещение и поиск информации в запоминающем массиве основаны на использовании адреса хранения слова. Другими словами адресный поискпредполагает, что искомый операнд извлекается из ячейки памяти, номер которой формируется на основе информации в адресном поле команды. По коду адреса в регистре адреса блок адресной выборки формирует в соответствующей ячейке памяти сигналы, позволяющие произвести считывание или запись слова в ячейку.

Ассоциативная память

В памяти этого типа поиск нужной информации производится не по адресу, а по ее содержанию (по ассоциативному признаку). При этом поиск по ассоциативному признаку (или последовательно по отдельным его разрядам) происходит параллельно во времени для всех ячеек запоминающего массива.

Память этого типа применяется в специализированных вычислительных машинах, машинах баз данных и при организации работы кэш-памяти. Если использовать адресную память или стек, то процедура поиска и вывода нужной информации сводится к последовательному считыванию содержимого отдельных ячеек памяти, выделению с помощью маски десяти его первых битов, сравнению выделенных битов с искомым кодом и выводом результата. Это очень нерационально.

---