11

2. Повністю асоціативне відображення 367

3. Пряме відображення 369

4. Частково-асоціативне відображення 371

5. Порядок заміщення блоків в кеш пам'яті з асоціативним відображенням 373

6. Підвищення ефективності кеш пам'яті 374

10.3. Організація обміну інформацією між основною та зовнішньою пам'яттю 376

1. Статичний та динамічний розподіл пам'яті 376

2. Розподіл основної пам'яті за допомогою базових адрес 377

3. Віртуальна пам'ять 379

4. Сторінкова організація пам'яті 380

1. Основні правила сторінкової організації пам'яті 380

2. Реалізація сторінкової організації пам'яті 381

10.3.4.4. Апаратна реалізація сторінкової таблиці 384

10.3.5. Сегментна організація віртуальної пам'яті 388

10.4. Захист пам'яті від несанкціонованих звернень 391

1. Задачі захисту пам'яті 391

2. Захист пам'яті за допомогою регістра захисту 391

3. Захист пам'яті за граничними адресами 392

4. Захист пам'яті за значеннями ключів 392

10.4.Кільцева схема захисту пам'яті 393 _:|10.5Короткий зміст розділу 394

6. Література для подальшого читання 395

7. Література до розділу 10 395

8. Питання до розділу 10 397

Розділ 11.

Організація введєння-виведення 399

1. Під'єднання зовнішніх пристроїв до комп'ютера 399

2. Розпізнавання пристроїв введєння-виведення 401

3. Методи керування введенням-виведенням 403

4. Програмно-кероване введення-виведення 403

5. Система переривання програм та організація введення-виведення

за перериваннями 405

1. Функції системи переривання програм 405

2. Характеристики системи переривання програм 406

3. Вхід в переривальну програму 407

4. Пріоритетне обслуговування переривання 409

5. Організація повернення до перериваної програми 410

6. Введення-виведення за перериваннями 41 1

6. Прямий доступ до пам'яті 412

7. Введення-виведення під керуванням периферійних процесорів 413

1. Принципи введення-виведення під керуванням периферійних процесорів 413

1. Причини застосування каналів введення-виведення 415

2. Функції каналів введєння-виведення 416

3. Керуюча інформація каналу введєння-виведення 417

---

12

11.7.5. Мультиплексний та селекторний канали введення-виведення 417

8. Короткий зміст розділу 419

9. Література для подальшого читання 420

10. Література до розділу 11 420

11. Питання до розділу 11 420

Розділ 12.

Паралельні комп'ютерні системи 422

1. Використання принципів паралельної обробки інформації в архітектурі комп'ютера 422

2. Вибір кількості процесорів в багатопроцесорній системі 426

3. Багатопотокова обробка інформації 428

4. Класифікація паралельних комп'ютерних систем 432

1. Класифікація Шора 432

2. Класифікація Фліна 435

5. Типи архітектур систем ОКМД 437

6. Типи архітектур систем МКМД 439

7. Організація комп'ютерних систем із спільною пам'яттю 439

1. Типи комп'ютерних систем із спільною пам'яттю 439

2. Системи з однорідним доступом до пам'яті 441

3. Системи з неоднорідним доступом до пам'яті 442

4. Системи лише з кеш пам'яттю 443

12.8. Організація комп'ютерних систем із розподіленою пам'яттю 444

12.9. Комунікаційні мережі багатопроцесорних систем 445

1. Типи комунікаційних мереж 445

2. Основні характеристики комунікаційних мереж багатопроцесорних систем 448

3. Статичні топології комунікаційних мереж багатопроцесорних систем 449

4. Шинні динамічні комунікаційні мережі багатопроцесорних систем 453

5. Комутуючі динамічні комунікаційні мережі багатопроцесорних систем 456

1. Типи комутуючих динамічних комунікаційних мереж 456

2. Координатна мережа 457

3. Матрична одноярусна комутуюча мережа 458

4. Багатоярусні блокуючі комутуючі мережі 458

5. Багатоярусні неблокуючі комутуючі мережі з реконфігурацією... 460

6. Багатоярусні неблокуючі комутуючі мережі 463

10. Короткий зміст розділу 464

11. Література для подальшого читання 465

12. Література до розділу 1 2 465

13. Питання до розділу 12 467

---

Передмова

Комп'ютерні технології все стрімкішими темпами входять в усі сфери життя суспільства, що викликає потребу підготовки фахівців за відповідними напрямами, в першу чергу за напрямами "Комп'ютерна інженерія", "Комп'ютерні науки", "Про­грамна інженерія", "Прикладна математика", "Захист інформації в комп'ютерних системах та мережах", "Комп'ютеризовані системи, автоматика і управління". Однією з базових дисциплін підготовки бакалаврів за названими напрямами є дис­ципліна "Архітектура комп'ютера". Цей підручник повною мірою відповідає змісту міністерських програм за вищеназваними напрямами.

Запропонований підручник орієнтований на студентів вищих навчальних закла­дів, викладачів та аспірантів комп'ютерних напрямів підготовки та покликаний прищепити талановитій молоді розуміння основних принципів побудови та органі­зації сучасних комп'ютерів. Він також може бути корисним для фахівців в області комп'ютерних та інформаційних технологій.

Підручних охоплює весь комплекс питань, пов'язаних з теорією, принципами та методами побудови й організації функціонування комп'ютерів та складається з два­надцяти розділів.

В першому розділі розглянуто історичні аспекти розвитку комп'ютерів, подано основні поняття, функції та основні функціональні вузли комп'ютера, їх взаємозв'я­зок, а також загальну організацію роботи комп'ютера. Розглянуто характерні риси та сфери застосування різних типів комп'ютерів. Обгрунтовано місце предмета да­ної книги серед суміжних дисциплін та порядок його розгляду.

В наступному, другому, розділі розглянуто основні елементи архітектури комп'ютера. Показано як кодуються та виконуються команди в комп'ютері. Про­ведена класифікація команд відповідно до ініційованих ними типів операцій та де­тально розглянуті команди обробки даних, переміщення даних, передачі керування, введення-виведення. Введено поняття конвеєрного виконання команд - одного з ви­дів паралелізму на рівні команди. Розглянуто три типи архітектур комп'ютера за типом адресованої пам'яті: стекова, акумуляторна, та на основі регістрів загально­го користування, їх переваги і недоліки. Наведено різні способи адресації, включаючи безпосередню, пряму, непряму, базову, індексну, сторінкову і стекову. Детально роз­глянуто архітектури комп'ютерів з складною, з простою, з доповненою та з орієн­тованою системою команд.

В третьому розділі розкрито основні питання представлення даних в комп'юте­рі, які є важливими для розуміння матеріалу наступних розділів. Наведено правила

---

14

подання даних в позиційних системах числення та переведення чисел із однієї систе­ми числення до іншої. Описано представлення чисел зі знаком в прямому, оберненому та доповняльному кодах а також формати даних з фіксованою та з рухомою комою, включаючи стандарт ІЕЕЕ-754. Розглянуто питання кодування алфавітно-цифро­вої інформації кодами ASCII, EBCDIC та Unicode.

В четвертому розділі розкрито основні алгоритми виконання в комп'ютері опе­рацій обробки даних: логічних, зсуву, відношення, арифметичних, обчислення еле­ментарних функцій, перетворення даних (перетворення із формату з фіксованою в формат з рухомою комою і навпаки, перетворення з двійково-десяткового коду в двійковий і навпаки), реорганізації масивів і визначення їх параметрів (сортування, пошук максимуму або мінімуму, вибір заданого масиву, зсув елементів масиву, стиск масиву), обробки символів та стрічок символів (пошук символу, зсув, заміна символів в стрічці, пакування стрічок символів, порівняння стрічок символів).

В п'ятому розділі розглянуто принципи побудови арифметико-логічного при­строю (АЛП) сучасних комп'ютерів, який є одним з основних вузлів процесора. Роз­крито структури АЛП для виконання елементарних та складних операцій. Опи­сано багатоблокові АЛП на основі табличних, однотактових, багатотактових та конвеєрних операційних пристроїв для виконання операцій додавання, віднімання, множення, ділення та обчислення елементарних функцій над двійковими числами в форматах з фіксованою та рухомою комою.

В шостому розділі розглянуто структуру та організацію роботи пристрою ке­рування з жорсткою логікою, а також методи його проектування: на основі таблиць станів, на основі елементів часової затримки та на основі лічильників. Описано ро­боту та основні принципи, покладені в основу побудови пристрою мікропрограмного керування. Розглянуто питання розміщення мікрокоманд в пам'яті, формат мікро-команди і способи його оптимізацїї.

В сьомому розділі описано місце процесора в комп'ютері, його функції та склад, розглянуто виконання основних операцій процесора. Виділено базові принципи по­будови процесора комп'ютера з складною та з простою системою команд. Описано конвеєрну структуру процесора з простою системою команд та принципи побудови суперконвеєрних, суперскалярних та векторних процесорів.

У восьмому розділі розглянуто конфлікти в конвеєрі команд та методи їх усунен­ня. Проведено аналіз методів запобігання появі трьох класів конфліктів: структур­них, за даними та керування. Наведено приклади структур конвеєрних процесорів, в тому числі суперскалярних, в яких зменшено імовірність виникнення конфліктів. Розглянуто архітектури комп'ютерів, в яких відсутні конфлікти команд, а саме комп'ютерів з довгим форматом команди.

---

В дев'ятому розділі розглянуто структуру та основні характеристики пам'яті комп'ютера. Проаналізовано можливі варіанти організації регістрових файлів про­цесорів та пам'яті з асоціативним доступом. Описано будову запам'ятовуючих при­строїв, які може містити основна пам'ять, способи прискорення доступу до інфор-

---

Смотрите также файлы

• Екологія посібник.doc

• LR3_[5405].doc

• Питання до модуля 1 з АК.doc

• Питання до 1 модуля з КЕ.doc

• ДБН В.3.2-2-2009_Жил_здания_реконст_кап_ремонт.doc