Билеты (маленький шрифт). Понятие эвм и ее основных характеристик структура, архитектура

• Название: Понятие эвм и ее основных характеристик структура, архитектура
• Дата: 27.12.2021
• Размер: 434.18 Kb.
• Имя файла: Билеты (маленький шрифт).docx
• Тип: Документы; #319756
• страница: 3 из 6

Флэш-память.

Flash по-английски – это "вспышка, проблеск".

Флэш-память является энергонезависимой памятью, (как и ПЗУ и ППЗУ). При выключении компьютера ее содержимое сохраняется. Однако содержимое flash-памяти можнр многократно перезаписывать, не вынимая ее из компьютера (в отличие от ППЗУ).

Запись происходит медленнее, чем считывание, и осуществляется импульсами повышенного напряжения. Вследcтвие этого, а также из-за ее стоимости, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ.

CMOS-память.

CMOS-память – энергозависимая, перезаписываемая память, которая при своей работе , однако, почти не потребляет энергии. CMOS переводится как complementary metal oxode semiconductor – "комплиментарный металл - оксид - полупроводниковый".

Достоинства этой памяти – низкое потребление энергии, высокое быстродействие. В CMOS - памяти компьютера находятся важные для его работы настройки, которые пользователь может менять для оптимизации работы компьютера. Питается эта память от небольшого аккумулятора, встроенного в материнскую плату.

Недостатки перезаписываемой памяти.

Основной недостаток ПЗУ – невозможность обновить информацию в этом виде памяти, – одновременно является и его преимуществом: данные невозможно потерять случайно и умышленно.

Потеря данных в CMOS.

Компьютеры с ISA шиной имели минимум настроек. Часто они вполне нормально работали в своей основной конфигурации.

Ситуация изменилась после появления на компьютерах памяти более чем 16 Мбайт, ШВУ контроллеров и PCI-шины. Как выяснилось, в большинстве случаев стандартная настройка материнской платы стала неприменимой. Для сохранения настроек пользователя их стали хранить в CMOS-памяти.

Иногда содержимое CMOS-памяти разрушается. Это возможно в следующих случаях:

1. 
   Воздействие вируса.
   
2. 
   Неисправность аккумулятора.
   
3. 
   Скачок напряжения при работе с CMOS. В этом случае последствия непредсказуемы.
   
4. 
   Установка пароля на загрузку.
   

Для восстановления параметров CMOS-памяти после ее сброса существуют опции "стандартной" и безопасной" настройки этой памяти на материнской плате. Пользователю в этом случае придется восстанавливать не все, а только часть параметров. Опции "стандартной" и "безопасной" настройки хранятся в ПЗУ и изменить их невозможно!

Потеря данных в flash-памяти.

Потеря данных в flash-памяти возможна по тем же причинам, что и в CMOS-памяти. Однако для флэш-памяти нет возможности вернуться к первоначальным установкам! В связи с этим потеря информации в флэш-памяти может быть непоправимой.

26. 
    Центральные устройства ЭВМ. Центральный процессор ЭВМ.
    

Микропроцессор (МП), или central processing unit (CPU) — функционально-законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем. Микропроцессор выполняет следующие функции:

• 
  вычисление адресов команд и операндов;
  
• 
  выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП);
  
• 
  выборку данных из ОП, регистров МПП и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ);
  
• 
  прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ;
  
• 
  обработку данных и их запись в ОП, регистры МПП и регистры адаптеров ВУ;
  
• 
  выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК;
  
• 
  переход к следующей команде.
  

Основными параметрами микропроцессоров являются:

• 
  разрядность;
  
• 
  рабочая тактовая частота;
  
• 
  размер кэш-памяти;
  
• 
  состав инструкций;
  
• 
  конструктив;
  
• 
  рабочее напряжение и т. д.
  

Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции; разрядность шины адреса МП определяет его адресное пространство.

Адресное пространство — это максимальное количество ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано микропроцессором.

Рабочая тактовая частота МП во многом определяет его внутреннее быстродействие, ибо каждая команда выполняется за определенное количество тактов. Быстродействие (производительность) ПК зависит также и от тактовой частоты шины материнской платы, с которой работает (может работать) МП.

Кэш-память, устанавливаемая на плате МП, имеет два уровня:

• 
  L1 — память 1-го уровня, находящаяся внутри основной микросхемы (ядра) МП и работающая всегда на полной частоте МП (впервые кэш L1 был введен в МП 486 и у МП 386SLC);
  
• 
  L2 — память 2-го уровня, кристалл, размещаемый на плате МП и связанный с ядром внутренней микропроцессорной шиной (впервые введен в МП Pentium II). Память L2 может работать на полной или половинной частоте МП. Эффективность этой кэш-памяти зависит и от пропускной способности микропроцессорной шины.
  

Состав инструкций — перечень, вид и тип команд автоматически исполняемых МП. От типа команд зависит даже классификационная группа МП (CISC, RISC, VLIM и т. д.). Перечень и вид команд определяют непосредственно те процедуры, которые могут выполняться над данными в МП, и те категории данных, над которыми могут выполняться эти процедуры. Дополнительные инструкции в небольших количествах вводились во многих МП (286, 486, Pentium Pro и т. д.). Но существенное изменение состава инструкций произошло в МП 386 (этот состав далее принят за базовый), Pentium MMX, Pentium III, Pentium 4.

Конструктив определяет те физические разъемные соединения, в которые устанавливается МП и которые определяют пригодность материнской платы для установки МП. Разные разъемы имеют разную конструкцию (Slot — щелевой разъем, Socket — разъем-гнездо), разное количество контактов, на которые подаются сигналы и рабочие напряжения.

Рабочее(ие) напряжение(ия) также определяет пригодность материнской платы для установки МП.

27. 
    Принципы управления внешними устройствами. Интерфейс.
    

Принципы управления. Производительность и эффективность ЭВМ определяются не только возможностями ее процессора и характеристиками ОП, но и составом ПУ, их техническими данными и способами организации их совместной работы с ЭВМ.

При разработке систем ввода-вывода ЭВМ особое внимание обращается на решение следующих проблем:

1. 
   должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования (машин с переменной конфигурацией), в первую очередь с различным набором периферийных устройств, с тем, чтобы пользователь мог выбирать состав оборудования (конфигурацию) машины в соответствии с ее назначением, легко дополнять машину новыми устройствами;
   
2. 
   для эффективного и высокопроизводительного использования оборудования в ЭВМ должны реализовываться одновременная работа процессора над программой и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода;
   
3. 
   необходимо упростить для пользователя и стандартизовать программирование операций ввода-вывода, обеспечить независимость программирования ввода-вывода от особенностей того или иного периферийного устройства;
   
4. 
   необходимо обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готовность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы и др.).
   

В общем случае для организации и проведения обмена данными между двумя устройствами требуются специальные средства:

1. 
   специальные управляющие сигналы и их последовательности;
   
2. 
   устройства сопряжения;
   
3. 
   линии связи;
   
4. 
   программы, реализующие обмен.
   

Интерфейсом называется комплекс линий и шин, сигналов, электронных схем, алгоритмов и программ, предназначенный для осуществления обмена информацией.

В интерфейсе стандартизируются следующие параметры:

1. 
   Структура интерфейса, т.е. количество и назначение линий интерфейса.
   
2. 
   Параметры электрических сигналов в линиях.
   
3. 
   Протоколы обмена информацией в интерфейсах, циклы (команды) интерфейса, реализуемые в виде временных диаграмм сигналов, зависящих от архитектуры и структуры интерфейса.
   
4. 
   Конструктивные параметры интерфейса.
   

Таким образом, стандартный интерфейс – это совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств и правил, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации.

В зависимости от типа соединяемых устройств различаются:

1. 
   внутренний интерфейс ЭВМ (например, интерфейс системной шины, НМД), предназначенный для сопряжения элементов внутри системного блока ПЭВМ;
   
2. 
   интерфейс ввода-вывода — для сопряжения различных устройств с системным блоком (клавиатурой, принтером, сканером, мышью, дисплеем и др.);
   
3. 
   интерфейсы межмашинного обмена (для обмена между разными машинами) — для сопряжения различных ЭВМ (например, при образовании вычислительных сетей);
   
4. 
   интерфейсы «человек — машина» — для обмена информацией между человеком и ЭВМ.
   

Для каждого интерфейса характерно наличие специального аппаратного комплекса (рис. 1).

28. 
    Способы управления обменом данных.
    

В зависимости от степени участия центрального процессора в об­мене данными в интерфейсах может использоваться три способа уп­равления обменом:

•   режим сканирования (так называемый «асинхронный» обмен);

•   синхронный обмен;

•   прямой доступ к памяти.

Для внутреннего интерфейса ЭВМ режим сканирования предус­матривает опрос центральным процессором периферийного устрой­ства (ПФУ): готово ли оно к обмену, и если нет, то продолжается оп­рос периферийного устройства. Операция пересылки данных логически слишком проста, чтобы эффективно загружать сложную быстродействующую аппаратуру процессора, в результате чего в режиме сканирования снижается про­изводительность вычислительной машины. Режим сканирования упрощает подготовку к обмену, но имеет ряд недостатков:

•  процессор постоянно задействован и не может выполнять другую работу;

•  при большом быстродействии периферийного устройства процес­сор не успевает организовать обмен данными.

            В синхронном режиме центральный процессор выполняет основ­ную роль по организации обмена, но в отличие от режима сканирова­ния не ждет готовности устройства, а осуществляет другую работу. Когда в нем возникает нужда, внешнее устройство с помощью соот­ветствующего прерывания обращает на себя внимание центрального процессора.

Для быстрого ввода-вывода блоков данных и разгрузки процес­сора от управления операциями ввода-вывода используют прямой доступ к памяти (DMA — Direct Memory Access).

Прямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечивающий автономно от процессора установление связи и пе­редачу данных между основной памятью и внешним устройством.

Прямой доступ к памяти (ПДП):

•    освобождает процессор от управления операциями ввода-вывода;

•   позволяет осуществлять параллельно во времени выполнение про­цессором программы с обменом данными между внешним устрой­ством и основной памятью;

•   производит обмен данными со скоростью, ограничиваемой только пропускной способностью основной памяти и внешним устрой­ством.

ПДП разгружает процессор от обслуживания операций ввода-вы­вода, способствует увеличению общей производительности ЭВМ, дает возможность машине более приспособленно работать в системах ре­ального времени.

29. 
    Программное обеспечение ПК.
    

Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ регулярного применения, необходимых для решения задач пользователя, и программ, позволяющих наиболее эффективно использовать вычислительную технику, обеспечивая пользователям наибольшие удобства в работе и минимум затрат труда на программирование задач и обработку информации.

Программное обеспечение принято делить на системное (базовое) и прикладное:

Системное ПО предназначено для повышения эффективности создания программ обработки информации и их реализации на компьютере, а также для предоставления пользователям определенных услуг по работе с ресурсами компьютера.

Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения определенной проблемной задачи пользователя или класса таких задач (ППО часто называют программным приложением или просто приложением).

ППО включает в свой состав проблемные прикладные программы пользователя и пакеты прикладных программ, ориентированные на использование в определенной проблемной области.

Большинство пакетов прикладных программ (ППП) представляют некоторую интерактивную среду, погружаясь в которую пользователь получает удобные и простые средства выполнения определенных процедур преобразования информации.

Среди множества ППП следует назвать:

1. 
   текстовые редакторы, текстовые процессоры и издательские системы;
   
2. 
   графические редакторы и средства деловой графики;
   
3. 
   крупноформатные электронные таблицы (табличные процессоры);
   
4. 
   ППП управления телекоммуникационными системами;
   
5. 
   системы управления базами данных;
   
6. 
   информационно-поисковые системы;
   
7. 
   системы искусственного интеллекта, в том числе экспертные системы;
   
8. 
   автоматизированные обучающие системы;
   
9. 
   ППП статистической обработки информации;
   
10. 
    ППП математического программирования (линейного, целочисленного и т. д.);
    
11. 
    системы автоматизированного проектирования;
    
12. 
    ППП организационного управления предприятием, фирмой;
    
13. 
    ППП решения различных функциональных задач управления предприятием, фирмой;
    
14. 
    интегрированные ППП, включающие в свой состав несколько видов проблемно-ориентированных пакетов.
    

30. 
    Технические и экономические предпосылки появления ВС.
    

В связи с кризисом классической структуры ЭВМ (структуры фон Неймана) уменьшаются возможности получения отдельных ЭВМ сверхвысокой производительности.

Развитие вычислительной техники обеспечивается сейчас за счет технологии изготовления элементов (примерно каждые 2 года обновляется парк микропроцессоров, хотя их структура не выходит за рамки классической структуры). Пользователи требуют машины, характеристики которых производство не может обеспечить.

ВС - совокупность нескольких вычислителей, ЭВМ или процессоров, периферийного оборудования, предназначенного для повышения эффективности вычислительного комплекса.

Создание ВС имеет цели:

1. 
   повышение производительности за счет параллелизма вычисления;
   
2. 
   повышение надежности работы и достоверности вычислений;
   
3. 
   увеличение и улучшение сервиса в обслуживании пользователя.
   

31. 
    Понятие совместимости и комплексирования в ВС.
    

Все системы различаются способами комплексирования, т. е. соединения. Для создания систем необходимо, чтобы все комплексирующие элементы были совместимы.

Понятие совместимости затрагивает 3 аспекта:

1. 
   аппаратный (требует стандартизации видов соединений элементов сигналов и алгоритмов взаимодействия).
   
2. 
   программный(зависит от типа комплексируемых ЭВМ или процессоров, т.е. если вычислители однотипны, то программируемость более глубокая. Если же они не однотипны, но одноплатформены то программная совместимость реализуется по принципу "снизу-вверх", где ранее созданные программы могут выполняться на более поздних моделях, но не наоборот. Наиболее тяжелый случай если они - не однотипны и разноплатформенны, то программируемость устанавливается на уровне исходных модулей, что предполагает обеспечение каждого типа вычислителей собственным набором транслирующий программ),
   
3. 
   информационный(предполагает единые принципы организации информационных массивов, т.е. форматы передаваемых слов и команд, единые структуры сообщения, разметка файлов и их поиск).
   

32. 
    Уровни и средства комплексирования.
    

При комплексировании систем различают физические и логические уровни комплексирования.

1. 
   Логический уровень объединяет средства и каналы взаимодействия, имеющий единый принцип управления.
   
2. 
   Физический уровень объединяет конкретные физические устройства в данной ВС.
   

При разработке собственных задач пользователь или программисты используют логические ( абстрактные) устройства, что позволяет разделить процесс разработки программы от конкретной конфигурации технических средств.

Стыковка логической структуры систем с физической структурой обеспечивается в 3 случаях :

1. 
   при генерации системы;
   
2. 
   по указаниям оператора вычислительного центра;
   
3. 
   директивами пользователя
   

В наиболее полном виде логические и физические уровни представлены в больших машинах, в которых различают следующие уровни:

Пр-р

Пр-р

ИПУI

АКК

ОП

ОП