Файл: 1-337.pdf

У Ч

 И  /

 Я

 О В

Б. Я.

 С. А. Орлов

ОРГАНИЗАЦИЯ

И СИСТЕМ

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве

учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся

по направлению «Информатика и вычислительная техника»

читальный зал

Издательская программа

300 лучших учебников для высшей школы

в честь 300-летия Санкт-Петербурга

осуществляется при поддержке Министерства образования РФ

Москва • Санкт-Петербург • Нижний Новгород • Воронеж •

Новосибирск • Екатеринбург • Самара • Киев • Харьков • Минск

2 0 0 4

Краткое содержание

Введение 15

Глава

 Становление и эволюция цифровой вычислительной

техники 19

Глава 2.

 Архитектура системы команд 52

Глава 3.

 Функциональная организация

фон-неймановской ВМ

Глава 4.

 Организация шин 155

Глава 5.

 Память 197

Глава 6.

 Устройства управления 293

Глава 7.

 Операционные устройства вычислительных машин 327

 8.

 Системы ввода/вывода 387

Глава 9.

 Основные направления в архитектуре процессоров 413

Глава 10.

 Параллелизм как основа высокопроизводительных

вычислений.... 477

Глава

 Организация памяти

 систем 493

Глава 12.

 Топологии вычислительных систем 524

Глава 13.

 Вычислительные системы

 552

Глава 14.

 системы

 586

Глава

 Потоковые и редукционные вычислительные

системы 613

Заключение 637

Список литературы 638

Алфавитный указатель ...653

Содержание

Введение 15

Благодарности 18

От издательства 18

Глава  Становление и эволюция цифровой

вычислительной техники . 19

Определение понятия «архитектура» 20
Уровни детализации структуры вычислительной машины 21
Эволюция средств автоматизации вычислений 23

Нулевое поколение (1492-1945) 25
Первое поколение (1937-1953) 27

Второе поколение (1954-1962) 30

Третье поколение (1963-1972) , 31
Четвертое поколение

 32

Пятое поколение (1984-1990) 33

Шестое поколение (1990-) 34

Концепция машины с хранимой в памяти программой 35

Принцип двоичного кодирования 36

Принцип программного управления 37
Принцип однородности памяти 37

Принцип адресности 38

Фон-неймановская архитектура 38

Типы структур вычислительных машин и систем 40

Структуры вычислительных машин 40

Структуры вычислительных систем 41

Перспективы совершенствования архитектуры ВМ и ВС ....42

Тенденции развития больших

 43

Перспективные направления исследований в области архитектуры 50

Контрольные вопросы 50

Содержание 7

Глава 2. Архитектура системы команд 52

Классификация архитектур системы команд 54

Классификация по составу и сложности команд 54
Классификация по месту хранения операндов 56
Регистровая архитектура 61

Архитектура с выделенным доступом к памяти 63

Типы и форматы операндов 64

Числовая информация 65
Символьная информация 80
Логические данные 83
Строки 84

Прочие виды информации 84

Типы команд 87

Команды пересылки данных 88
Команды арифметической и логической обработки 88

 90

Команды для работы со строками 92
Команды преобразования 92
Команды ввода/вывода 92

Команды управления системой 93
Команды управления потоком команд 93

Форматы команд 96

Длина команды 96

Разрядность полей команды 97
Количество адресов в команде 98

Выбор адресности команд 100

Способы адресации операндов 102

Способы адресации в командах управления потоком команд
Система операций

Контрольные вопросы 123

Глава 3. Функциональная организация

фон-неймановской ВМ 126

 схема фон-неймановской вычислительной  м а ш и н ы 1 2 6

Устройство управления 127
Арифметико-логическое устройство 129
Основная память 130

Модуль ввода/вывода 131

Микрооперации и микропрограммы 131

Способы записи микропрограмм 132
Совместимость микроопераций 138

Цикл команды 138

Стандартный цикл команды 139

8 Содержание

Описание стандартных циклов команды для гипотетической

машины 141

Машинный цикл с косвенной адресацией 144
Машинный цикл с прерыванием 144

Диаграмма состояний цикла команды 146

Основные показатели вычислительных машин 148

Быстродействие 148

Критерии эффективности вычислительных машин 150

Способы построения критериев эффективности
Нормализация частных показателей 152
Учет приоритета частных показателей 153

Контрольные вопросы 153

Глава 4. Организация шин 155

Типы шин 158

Шина «процессор-память» 158
Шина ввода/вывода 158

Системная шина 159

Иерархия шин 160

Вычислительная машина с одной шиной 160
Вычислительная машина с двумя видами шин 160

Вычислительная машина с тремя видами шин 161

Физическая реализация шин 161

Механические аспекты

 161

Электрические аспекты 162

Распределение линий шины 166

Выделенные и мультиплексируемые линии 170

Арбитраж шин 171

Схемы приоритетов 171
Схемы арбитража 173

Протокол шины 180

Синхронный протокол 181

Асинхронный протокол 182
Особенности синхронного и асинхронного протоколов

Методы повышения эффективности шин 187

Пакетный режим пересылки информации 187
Конвейеризация транзакций 188
Протокол с расщеплением транзакций 188

Увеличение полосы пропускания шины 189

Ускорение транзакций 190

Повышение эффективности шин с множеством ведущих 190

Надежность и отказоустойчивость 191

Стандартизация шин 192

Контрольные вопросы 195