5. Проектирование архитектуры вс

Проектирование архитектуры ВС включает следующие этапы

• Анализ требований, предъявляемых к системе

Учитывается спектр языков программирования, способ взаимодействия с окружающей средой, требования к ОС, и технико-экономические факторы.

• Составление спецификаций

В спецификациях учитывается существующий или достижимый технологический уровень для производства системы.

• Изучение известных решений

• Разработка функциональной схемы

Решается вопрос о разграничении функций между различными уровнями архитектуры.

• Разработка структурной схемы

• Отладка проекта

• Оценка проекта

• Опытная эксплуатация

• Серийное производство

6.Типы команд и техника адресации

Методы адресации:

1. Прямая (адрес указывается в виде некоторого значения. Пример: Add r1,(1000));

2. Регистровая (применяется, когда промежуточные результаты хранятся в одном из рабочих регистров ЦП. Пример: Add r1,r2)

3. Непосредственная адресация (в адресном поле команды помещен сам операнд, а не его адрес. Пример: Add r1,#3)

4. Косвенная (применяется для обращения по указателю к вычисленному адресу. Пример: Add r1,@(r2))

Использование сложных методов адресации позволяет существенно сократить количество команд в программе, но при этом значительно увеличивается сложность аппаратуры.

Команды традиционного машинного уровня делятся на типы:

• Арифметические и логические

• Пересылки данных

• Управление потоком команд

• Системные операции

• Операции с плавающей точкой

• Десятичные операции

• Операции над строками

Тип операнда может задаваться либо кодом операции в команде, либо с помощью тега, который хранится вместе с данными и интерпретируется аппаратурой во время обработки данных.

7. Иерархия памяти: регистровая, оперативная, главная и вспомогательная

Память компьютера построена по иерархичному типу. При этом чем быстрее память, тем она меньше по объему и дороже. Память низкого уровня дешевле, большая по объему и медленней. 1) сверх опер ЗУ(регистровая и кэш);

2) Оперативная;

3) внешние устройства (магнитная лента, магнитная карта, блоки ЗУ, flash и тп);

РП:

Представляет собой набор регистров, каждый разряд которого, благодаря цепям сдвига может обмениваться с одноименным разрядом регистра, расположенного выше или ниже данного регистра в соответствии с иерархией. РП напоминает стек. При выполнении операции информация выбирается из регистров r1 и r2 и результат помещается в r1.

Компьютеры с такой организацией памяти называются безадресными. Для ускорения вводятся 2 доп команды: дублирование и резервирование.

При организации РП памяти необходимо предусмотреть механизм отслеживания переполнения стека.

Чем больший объем оперативной памяти установлен на компьютере, тем быстрее и комфортнее работать на нем пользователю. Оперативное запоминающее устройство строится на микросхемах памяти с произвольным доступом к любой ячейке. Оперативная память бывает либо статической и называется SRAM (Static RAM), либо динамической DRAM (Dynamic RAM).

8. Организация Кэш-памяти.

Кеши — следующий уровень иерархии памяти. Кэши сравнительно небольшие по объёму, но имеют высокую скорость доступа. В кэш-памяти хранятся команды и данные, которые часто используются и требуют малых временных затрат для доступа к ним.

Кэш-память позволяет организовать работу медленной оперативной памяти как быстродействующей, оптимизируя следующие аспекты:

• Максимизация коэффициента попадания;

• Уменьшение времени доступа;

• Уменьшение штрафа промаха;

• Уменьшение временных затрат, требуемых для поддержания консистентности (согласованности данных с программой) кэша.

Коэффициент попадания в кэш (в %) определяется отношением количества успешных входов к числу промахов.

Реализуя принцип локализации в пространстве, наряду с текущим элементом в кэш копируется и несколько близлежащих элементов.

В системах, оснащённых кэш-памятью, каждый запрос к оперативной памяти выполняется следующим образом:

1. Просматривается содержимое кэш-памяти с целью определения, не находятся ли нужные данные в кэш-памяти;

2. При возникновении промаха контроллер кэш-памяти выбирает подлежащий замещению блок.

3. Если некоторый блок основной памяти может располагаться в любом месте кэш-памяти, то кэш называется полностью ассоциативным. Если блок основной памяти может располагаться на ограниченном множестве мест в кэш-памяти, то кэш называется множественно-ассоциативным.

Для записи в кэш-память имеется два способа:

1. Сквозная запись;

2) Запись с обратным копированием.