- •Кафедра – Информационно- Коммуникационные Технологии
- •Введение
- •1.Общие сведения Технико-эксплуатационные характеристики эвм
- •История развития эвм
- •Классификация эвм
- •1.1.Классификация эвм по назначению
- •1.2. Классификация эвм по функциональным возможностям и размерам
- •1.4.Обобщенная структура эвм и пути её развития
- •Функциональная и структурная организация эвм
- •1.3.Связь между функциональной и структурной организацией эвм
- •1.4.1.Обрабатывающая подсистема
- •1.4.2.Подсистема памяти
- •1.4.3.Подсистема ввода-вывода
- •1.4.4.Подсистема управления и обслуживания
- •2.Архитектуры эвм
- •Sisd-компьютеры
- •2.1.Компьютеры с cisc архитектурой
- •2.2.Компьютеры с risc архитектурой
- •2.3.Компьютеры с суперскалярной обработкой
- •Simd-компьютеры
- •2.4.Матричная архитектура
- •2.5.Векторно-конвейерная архитектура
- •2.6.Ммх технология
- •Misd компьютеры
- •Mimd компьютеры
- •2.7.Многопроцессорные вычислительные системы
- •2.7.1.Многопроцессорные вычислительные системы с общей шиной.
- •2.7.2.Многопроцессорные вычислительные системы с многовходовыми модулями оп.
- •2.8.Многомашинные вычислительные системы (ммвс)
- •2.8.1.Многомашинные комплексы
- •2.8.2.Ммр архитектура
- •3.Структура и форматы команд эвм
- •Форматы команд эвм
- •Способы адресации
- •3.1.Классификация способов адресации по наличию адресной информации в команде
- •3.2.Классификация способов адресации по кратности обращения в память
- •3.3.Классификация по способу формирования исполнительных адресов ячеек памяти
- •3.3.1.Относительная адресация
- •3.3.2.Стековая адресация
- •4.Типы данных
- •Данные со знаком
- •Данные без знака
- •Данные в формате с плавающей точкой
- •Теги и дескрипторы. Самоопределяемые данные
- •5.Процессоры. Центральный процессор
- •Логическая структура цп
- •Структурная схема процессора
- •Характеристики процессора
- •Регистровые структуры центрального процессора
- •5.1.Основные функциональные регистры
- •5.2.Регистры процессора обработки чисел с плавающей точкой
- •5.3.Системные регистры
- •5.4.Регистры отладки и тестирования
- •Назначение и Классификация цуу
- •Устройства управления цп
- •5.5.Цуу с жесткой логикой.
- •5.6.Цуу с микропрограммной логикой
- •5.7.Процедура выполнения команд
- •6.Язык микроопераций
- •Описание слов, регистров и шин
- •Описание массива данных и памяти.
- •Описание микроопераций
- •Условные микрооператоры.
- •7.Арифметико-логическое устройство
- •Структура алу
- •Сумматоры
- •Классификация алу
- •Методы повышения быстродействия алу
- •8.Память эвм
- •Организация внутренней памяти процессора.
- •Оперативная память и методы управления оп
- •8.1.Методы управления памятью без использования дискового пространства (без использования внешней памяти).
- •8.1.1.Распределение памяти фиксированными разделами.
- •8.1.2.Размещение памяти с перемещаемыми разделами.
- •Организация виртуальной памяти.
- •8.2.Страничное распределение.
- •8.3.Сегментное распределение.
- •8.4.Странично - сегментное распределение.
- •8.5.Свопинг
- •Методы повышения пропускной способности оп.
- •8.6.Выборка широким словом.
- •8.7.Расслоение сообщений.
- •Методы организации кэш-памяти
- •8.8.Типовая структура кэш-памяти
- •8.9.Способы размещения данных в кэш-памяти.
- •8.9.1.Прямое распределение.
- •8.9.2.Полностью ассоциативное распределение.
- •8.9.3.Частично ассоциативное распределение.
- •8.9.4.Распределение секторов.
- •8.10.Методы обновления строк в основной памяти
- •Системы внешней памяти
- •9.Общие принципы организации системы прерывания программ
- •Характеристики системы прерываний
- •Программно-управляемый приоритет прерывающих программ
- •Организация перехода к прерывающей программе
- •10.ПодСистема ввода/вывода Принципы организации подсистемы ввода/вывода
- •Каналы ввода-вывода
- •Интерфейсы ввода-вывода
- •10.1.Классификация интерфейсов
- •10.2. Типы и характеристики стандартных шин
- •11.Вычислительные системы
- •Общие положения
- •Классификация вс
- •Понятие открытой системы
- •Кластерные структуры
- •11.1.Особенности графических форматов
- •11.1.1.Векторный формат
- •11.1.2.Растровый формат
- •11.1.3.Глубина цвета
- •11.1.5.Цветовая модель cmyk
- •11.1.6.Цветовая модель hsb
- •11.2.Особенности растровой графики
- •11.2.2.Jpeg - формат
- •11.2.3.Сравнение gif и jpeg
- •11.3.Векторная графика
- •11.4.Средства работы с графикой
- •11.5.Редактор Paint
- •11.6.Знакомство с редактором
- •11.7.Редактирование и преобразование рисунка в Paint
- •11.8.Создание растровых рисунков в xPaint
- •11.9.Основные инструменты xPaint
- •11.9.1.Набор инструментов для рисования
- •11.9.2.Рабочее окно xPaint
- •11.10.Работа с цветом
- •11.11.Графический редактор gimp
- •11.12.Интерфейс программы
- •11.12.1.Панель инструментов
- •11.12.2.Окно изображения
- •11.12.3.Работа с файлами
- •11.12.4.Создание новых изображений
- •11.12.5.Открытие изображений
- •11.12.6.Сохранение изображений
- •Сохранение изображений в формате jpeg
- •Сохранение изображения в формате gif
- •11.13.Инструменты выделения
- •11.13.1.Параметры инструментов выделения
- •11.13.2.Инструменты Прямоугольная область и Эллиптическая область
- •11.13.3.Инструмент Лассо
- •11.13.4.Инструмент Волшебная Палочка
- •11.13.5.Инструмент Перо
- •11.13.6.Инструмент Умные Ножницы
- •11.14.Работа со слоями
- •11.14.2.Основные приемы работы
- •11.14.3.Функции меню
- •11.14.4.Понятие маски слоя
- •11.15.Анимация в gimp
- •11.16.Редактор gFig
- •11.17.Дополнительные возможности
- •11.17.1.Фильтры
- •11.17.2.Средства Скрипт-Фу
- •11.17.3.Создание логотипов
- •11.18.Редактор векторной графики xFig
- •11.18.1.Объекты xFig
- •11.18.2.Панели инструментов
- •Главная панель
- •Панель объектов
- •Панель редактирования
- •Панель параметров
- •Кнопка всплывающих подсказок
- •11.18.3.Горячие клавиши
- •11.19.Ввод графики в эвм
- •11.19.1.Обзор цифровой фототехники
- •11.19.2.Виды сканеров, их назначение и характеристики
- •11.19.3.Особенности сканирования изображений
- •11.19.4.Графические планшеты
- •12. Библиографический список
- •Содержание
- •1. Общие сведения 7
- •2. Архитектуры эвм 24
- •3. Структура и форматы команд эвм 39
- •4. Типы данных 49
- •5. Процессоры. Центральный процессор 55
- •6. Язык микроопераций 74
- •7. Арифметико-логическое устройство 79
- •8. Память эвм 86
- •9. Общие принципы организации системы прерывания программ 120
- •10. ПодСистема ввода/вывода 127
- •11. Вычислительные системы 137
- •12. Библиографический список 213
1.4.3.Подсистема ввода-вывода
В состав подсистемы ввода-вывода входит набор специализированных устройств, между которыми распределены функции ввода-вывода, что позволяет свести к минимуму потери производительности системы при операциях ввода-вывода. Эти устройства можно условно разделить на критичные и некритичные по быстродействию. К критичным по быстродействию устройствам относятся обработчики команд ввода-вывода и контроллеры интерфейсов. Эти устройства определяют пропускную способность подсистемы ввода-вывода. Некритичные по быстродействию устройства управляют распределением линий в подсистеме ввода-вывода.
Основными направлениями развития подсистем ввода-вывода являются канальная технология ввода-вывода, матричная топология коммутации периферийных устройств (ПУ), увеличение количества и пропускной способности каналов.
1.4.4.Подсистема управления и обслуживания
Подсистема управления и обслуживания - это совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для обеспечения максимальной производительности, заданной надежности, ремонтопригодности, удобства настройки и эксплуатации. Она обеспечивает проблемную ориентацию и заданное время наработки на отказ, подготовку и накопление статистических сведений о загрузке и прохождении вычислительного процесса, выполняет функции "интеллектуального" интерфейса с различными категориями обслуживающего персонала, осуществляет инициализацию, тестирование и отладку. Подсистема управления и обслуживания позволяет поднять на качественно новый уровень эксплуатацию современных ЭВМ.
При разработке структуры ЭВМ все подсистемы должны быть сбалансированы между собой. Только оптимальное согласование быстродействия обрабатывающей подсистемы с объемами и скоростью передачи информации подсистемы памяти, с пропускной способностью подсистемы ввода-вывода позволяет добиться максимальной эффективности использования ЭВМ.
2.Архитектуры эвм
Под архитектурой ЭВМ понимается функциональная и структурная организация машины, определяющая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Можно выделить следующие важные для пользователя группы характеристик ЭВМ, определяющих её архитектуру:
характеристики и состав модулей базовой конфигурации ЭВМ;
характеристики машинного языка и системы команд (количество и номенклатура команд, их форматы, системы адресации, наличие программно-доступных регистров в процессоре и т.п.), которые определяют алгоритмические возможности процессора ЭВМ;
технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ;
состав программного обеспечения ЭВМ и принципы его взаимодействия с техническими средствами ЭВМ.
К наиболее общему принципу классификации ЭВМ и систем по типам архитектуры следует отнести разбиение их на однопроцессорные и многопроцессорные архитектуры (см. рис.2.1).
Исторически первыми появились однопроцессорные архитектуры. Классическим примером однопроцессорной архитектуры является архитектура фон Неймана со строго последовательным выполнением команд: процессор по очереди выбирает команды программы и также по очереди обрабатывает данные (программа и данные хранятся в единственной последовательно адресуемой памяти).
Рис. 2.1. Архитектуры ЭВМ
По мере развития вычислительной техники архитектура фон Неймана обогатилась сначала конвейером команд, а затем многофункциональной обработкой, и по таксономии М.Флина получила обобщенное название компьютера с одним потоком команд и одним потоком данных.
Поток команд - это последовательность команд, выполняемых ЭВМ (системой), а поток данных - последовательность данных (исходная информация и промежуточные результаты решения задачи), обрабатываемых под управлением потока команд.
