- •Глава 1. Предисловие Основные принципы построения вычислительных машин и систем
- •Пример современной многоуровневой вычислительной машины с шестью уровнями
- •Уровни детализации структуры вычислительной машины
- •Принципы построения вычислительной машины
- •Принцип двоичного кодирования
- •Принцип программного управления
- •Принцип однородности памяти
- •Принцип адресности
- •Структура фон-неймановской архитектуры вычислительной машины
- •Типы структур вычислительных машин и систем
- •Структуры вычислительных машин
- •Структуры вычислительных систем
- •Перспективы совершенствования архитектуры вм и вс
- •Технологические и экономические аспекты
- •Тенденции развития больших интегральных схем
- •Перспективные направления исследований в области архитектуры
- •Глава 2. Цифровой логический уровень
- •Представление информации в вычислительных системах
- •Представление числовых данных в вм.
- •Числа в форме с фиксированной точкой.
- •Числа в форме с плавающей точкой
- •Размещение числовых данных в памяти
- •Представление нечисловой информации в вм
- •Символьная информация
- •Видеоинформация
- •Аудиоинформация
- •Система кодирования чисел.
- •Прямой код.
- •Обратный код.
- •Модифицированные коды.
- •Код с исправлением ошибок
- •Коды Хемминга
- •Физическое представление информации в вм.
- •Вентили, интегральные схемы.
- •Основные элементы эвм
- •Триггер.
- •Сумматоры
- •Тактовые генераторы.
- •Микросхемы процессоров и шины
- •Микросхемы процессоров. Цоколевка типичного цп
- •Архитектура и набор команд.
- •Типы процессоров
- •Регистры процессора
- •Типы шин Системные шины. Локальные шины
- •Системные шины
- •Локальные шины
- •Иерархия шин
- •Вычислительная машина с одной шиной
- •Вычислительная машина с двумя видами шин.
- •Вычислительная машина с тремя видами шин
- •Арбитраж шин
- •Принципы работы шины
- •Глава 3 Функциональная организация фон - неймановской вычислительной машины
- •Функциональная схема фон-неймановской вычислительной машины
- •Узлы уу
- •Узлы алу
- •Основная память.
- •Модуль ввода/вывода
- •Цикл команды.
- •Пример выполнения программы.
- •Система прерываний.
- •Глава 4. Память.
- •Организация памяти.
- •Основные принципы.
- •Основные технические характеристики зу.
- •Иерархическая структура памяти.
- •Основная память.
- •Классификация устройств основной памяти.
- •Блочная организация основной памяти
- •Организация микросхем памяти
- •Режимы работы памяти.
- •Основные запоминающие устройства
- •Стековая память
- •Ассоциативная память
- •Полностью ассоциативная кэш-память.
- •Постоянное запоминающее устройство
- •Виртуальная память
- •Понятие виртуальной памяти
- •Страничная организация памяти
- •Сегментно-страничная организация памяти.
- •Внешняя память
- •Магнитные диски
- •Оптическая память
- •Магнитные ленты
- •Глава 5 Язык Ассемблер
- •Структура программы на языке Ассемблер
- •Основные типы операндов
- •Типы операторов
- •Режимы адресации
- •Директивы ассемблера
- •Инструкции пересылки данных и двоичной арифметики
- •Запись программ на языке Ассемблер
- •Пример вычисления арифметического выражения
- •Циклические и разветвляющиеся программы
- •Примеры использования операторов переходов и цикла при работе с массивами чисел
- •Применение логических инструкций
- •Логические инструкции
- •Примеры использования логических команд
- •Пример выполнения работы
- •Обработка символьной информации с помощью функций dos
- •Программные прерывания и системные вызовы
- •Описание функций работы с клавиатурой и дисплеем диспетчера функций ms dos
- •Функции 01н
- •Функции 02н
- •Функция 09н
- •Функция оан
- •Функция 0Bh
- •Пример выполнения работы
- •Глава 6 Типы вычислительных систем и их архитектурные особенности
- •Классификация вычислительных платформ и архитектур
- •Классификация Флинна.
- •Классификация Хокни
- •Классификация Хэндлера
- •Параллелизм и конвейеризация вычислений. Параллелизм на уровне команд
- •Конвейеры
- •6.2.2 Суперскалярная архитектура.
- •Мультипроцессоры с памятью совместного использования.
- •Основные классы вс
- •Машины класса simd
- •Машины класса mimd
- •Основные направления развитие архитектуры вычислительных машин
- •Суперспекулятивная архитектура
- •Трассирующая архитектура
- •Многопотоковый процессор
- •Многоядерная архитектура
- •«Плиточная» архитектура
- •Многоэтажная архитектура
- •Оптическая (фотонная) архитектура
- •Квантовая архитектура
- •Нейроархитектура
Основные технические характеристики зу.
Ёмкость ЗУ – характеризуется числом битов либо байтов, которое может храниться в ЗУ.
Единица пересылки. Для основной памяти единица пересылки определяется шириной шины данных и обычно равна длине слова. Для внешней памяти единица пересылки – блок.
Методы доступа к данным. Устройства оперативной памяти различаются на:
адресные ЗУ – каждый элемент памяти имеет адрес (код адреса), соответствующий его пространственному расположению в ЗУ. После приема код дешифрируется и производится выборка из элементов конкретной группы битов или слов. По данному методу доступа работают устройства основной памяти;
ассоциативные ЗУ – поиск данных происходит по конкретному содержимому (поиск ячеек, содержащих такую информацию, в которой значение отдельных битов совпадает с состоянием одноименных битов в заданном образце), независимо от его адреса. Ассоциативные ЗУ, хотя и являются более сложными, обеспечивают более быстрый поиск и выбор хранимых данных, используются в кэш-памяти.
Для устройств внешней памяти характерны:
последовательный доступ – информация хранится в виде последовательности блоков памяти (записей). Для доступа к нужному элементу необходимо прочитать все предшествующие ему данные. Время доступа зависит от местоположения требуемой записи на носителе информации. Пример: ЗУ на магнитной ленте;
прямой доступ – каждая запись имеет свой уникальный адрес, отражающий ее физическое размещение на носителе информации. При обращении осуществляется адресный доступ к началу записи с последующим последовательным доступом к определенной единице информации внутри записи. Данный способ доступа используется для магнитных дисков.
Быстродействие. Для количественной оценки используются 3 параметра:
время доступа. Для памяти с произвольным доступом это интервал времени от момента поступления адреса до момента, когда данные заносятся в память или становятся доступными;
длительность цикла памяти или период обращения (ТЦ). Минимальное время между двумя последовательными обращениями к памяти (интервал от момента подачи в ЗУ управляющих сигналов записи /считывания до окончания процессов, связанных с записью/считыванием информации).
скорость передачи данных в память и из неё. Для памяти с произвольным доступом она равна 1/ТЦ.
Примечание: быстродействие часто характеризуется временами поиска (tп ), записи (tз) и считывания (tсч), т.е. время обращения к ЗУ равно tобр= tп + tЗ .
Удельная стоимость хранения единицы данных – цена накопителя (с носителями), отнесённая к единице хранения (байту или мегабайту). Минимальную стоимость хранения имеют ленточные устройства, самая дорогая оперативная память.
Надежность ЗУ определяется помехоустойчивостью, нечувствительностью к изменению температуры внешней среды, некритичностью к режимам работы схем, отсутствием взаимного влияния на сохранение информации при обращении к соседним ячейкам. Надежность работы ЗУ обычно оценивается вероятностью безотказной работы в течение определенного интервала времени или средним временем безотказной работы.