Архитектура ЭВМ 1
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Список вопросов по курсу «Архитектура ЭВМ»
1. Базовая организация ЭВМ, память и механизмы трансляции.
- Организация фон-неймановской машины, ее отличия от современных ЭВМ.
- Структура процессора с тремя внутренними шинами. Микропрограммирование команд. Микрокоманды и микропрограмма
- Организация шин. Синхронный и асинхронный протоколы. Методы повышения эффективности шин: расщепление транзакций, пакетный режим, конвейеризация, отказоустойчивость.
- Форматы команд. Конвейер команд. Отличия CISC и RISC механизмов конвейера. Конвейерная адресация.
- Виды представления данных.
- Целые числа: числа со знаком и без знака, повышенная точность, переполнение разрядной сетки.
- Изображения: классы изображений, кодирование цветных и полутоновых изображений, форматы графических файлов.
- Представление символьной информации: стандартные системы кодирования.
- Форматы представления чисел с плавающей запятой в PC. Специальные численные значения. Особые случаи при работе сопроцессора. FPU Программная модель.
- Иерархия запоминающих устройств (схема). Методы доступа. Память адресная, стековая, ассоциативная (схемы). Локальность по обращению.
- Организация динамической памяти (схема). Разбиение ОЗУ на банки.
- Организация микросхем памяти DRAM с регенерацией (схема). Типы микросхем памяти FPM DRAM, EDO, BEDO, SDRAM, DDR, RDRAM и их временные диаграммы.
- Принципы организации КЭШ памяти: зачем она нужна, виды КЭШ памяти (схемы), как организован обмен между основной и КЭШ памятью, обновление КЭШ памяти: в чем проблема, какие алгоритмы. Примеры: КЭШ с прямым отображением, ассоциативный по множеству КЭШ.
- Динамическое распределение памяти Понятие и схема виртуальной памяти. Правила выборки страниц. Алгоритмы замены страниц (сегментов). Логические и физические адреса. Трансляция адреса.
- Общие принципы защиты памяти. Расслоение памяти. Защищенный режим виртуальной адресации в процессорах хx86 (обобщенная схема трансляции).
- Схема вычисления физического адреса в защищенном режиме при обращении к сегментам, доступным для всех задач и только данной задаче. Схемы трансляции адреса с использованием GDT и LDT.
- Виртуальная память. Аппаратная поддержка механизма виртуальной памяти на уровне сегментов и на уровне страниц. Формат селектора сегмента. Формат дескриптора сегмента. Типы дескрипторов.
- Дескрипторные таблицы, их разновидности и содержание. Где они находятся? Какая информация содержится в дескрипторе? Механизмы проверок. Уровни привилегий. Прерывание в защищенном режиме.
- Защита памяти на уровне сегментов. (схемы проверок) и аппаратная поддержка защиты операционной системы при системных вызовах, обращениях к портам ввода-вывода и прерываниях. Привилегированные команды. Команды тестирования условий защиты
- Механизм шлюзования. Формат дескриптора шлюза. Стеки.
- Мультизадачный режим: в чем его смысл, в каких случаях он нужен? Переключение задач. Полный и короткий контекст задачи. Способы сохранения контекста. Какие механизмы аппаратной поддержки мультизадачности имеются в процессоре х86 . (схема TSS …). Схема переключения задач в процессоре х86
- Мультизадачный режим. Состояния задач. Продвижение задач диспетчером (схема). Сценарии планирования. Процессор х86: Переход из реального механизма в мультизадачный. Как изолировано адресное пространство задачи.
- Страничная организация памяти процессора х86. Схема трансляции адреса (схема). Виртуальная память на уровне страниц. Правила подкачки, замены и размещения страниц.
- Средства отладки. Системные регистры Pentium.
- Режим системного управления. Вход-выход в режим. Операционная модель.
2. Системные внешние устройства, шина и временные диаграммы
- Способы подключения УВВ к процессору. Модель внешнего устройства для программиста. Прозрачная (прямая) схема трансляции адресов (Схема трансляции адресов ПРОЦЕССОРА Power MPC603 или MC68030).
- Схема подключения внешнего устройства к ISA шине. Временная диаграмма ISA. Структура внешнего устройства, поддерживающего синхронизацию с ЭВМ на шине ISA по прерыванию и ПДП. Элементы: дешифратор команд, шинный формирователь и флаги готовности.
- Обмен с ВнУ по прерыванию. Радиальное и векторное прерывание. Приоритет прерывания. Вектор состояния и вектор прерывания. Механизмы доступа к обработчику прерывания. Циклы прерываний в процессоре.
- Структура аппаратных прерываний в PC. Контроллер прерываний и схема подключения к процессору. Синхронизация работы с процессором. Модель для программиста (регистры, их функции, порядок программирования). Какие свойства системы прерываний вы можете изменять при его программировании.
- Прямой доступ к памяти. Режимы ПДП. Аппаратная реализация в PC. Взаимно независимые категории свойств, которые программист может задать при инициализации процесса ПДП и типовой порядок программирования.
- Функции контроллера памяти. Временные диаграммы обращения к ОЗУ. Регенерация, виды регенерации.
- Программные модели последовательного (COM) и параллельного (SPP, EPP) интерфейсов.
- Шины. Элементы. Электрические аспекты.
- Арбитраж шин. Алгоритмы динамического изменения приоритетов. Централизованный арбитраж. Децентрализованный арбитраж.
- Методы повышения эффективности шин Пакетный режим передачи. Конвейеризация транзакций. Арбитраж с перекрытием. Конвейерное обращение к памяти. Расщепление транзакций. Увеличение пропускной способности шины, мультиплексирование. Арбитраж с удержание шины.
- Временная диаграмма PCI шины (минимальный набор сигналов). Элементы протокола обмена в PCI. PCI Express. Распределение ресурсов. Компоненты Plug and Play
- Временная диаграмма обращения к порту ввода-вывода.
- Временная диаграмма режима прямого доступа в память.
- Временные диаграммы обращения к ОЗУ.
- Временные диаграммы последовательного и параллельного интерфейсов (минимальный набор сигналов).
3. Процессоры и мультипроцессорные системы
- Архитектура и организация вычислительного процесса в суперскалярных процессорах пятого и шестого поколения. Пути реализации параллельности выполнения команд. Статическая и динамическая структуры программ. Зависимости структурные, по данным и управлению. Способы преодоления зависимостей структурных, по данным.
- Способы преодоления зависимостей по управлению. Простые и сложные способы. Методы статического и динамического предсказания переходов. Таблица ветвлений, буфер целевых адресов переходов, сворачивание переходов. Разворачивание циклов. Параллельное выполнение команд из окна выполнения. Динамическое исполнение. Этапы выполнения команд и методы повышения быстродействия. Предвыборка и преддекодирование команд.
- Логические и физические ресурсы микропроцессора. Способы переименования ресурсов. Буфер переупорядочивания. Методы диспетчеризации. Очереди исполнения команд. Резервирующая станция. Работа с памятью, спекулятивное обращение к памяти с использованием буферов отложенной записи.
- Простые способы преодоления зависимостей по управлению. Слоты переходов. Проблемы внеочередного выполнения команд. Точное прерывание в конвейере.
- Процессоры Pentium. Основные структурные особенности, обеспечивающие повышение производительности. Pentium P6. Трансляция команд Х86.Отображение регистров. Динамическое исполнение. Шина транзакций. ММХ. Насыщенная арифметика.
- Pentium 4 - Trace Cache. Технология Single Instruction Multiply Data. SSE. Режимы пониженного энергопотребления (StopGrant, AutoHALT, Sleep, Deep Sleep).
- VLIW процессоры. Процессор Itanium AI-64. Длинные командные связки. Аппаратная поддержка предикатных команд.( Предикатное поле в команде. Предикатный регистровый файл. Механизм исключения результатов команд со значением предикатного операнда "ложь"). Команды работы с предикатными регистрами. Выделение множества условных команд.
- Основные идеи, заложенные в RISC-архитектуру. Процессоры PowerPC603 и 620, Alpha 21264, 21164: основные свойства. Структура процессоров. Особенности конвейеризации, предвыборки и выполнения команд. Форматы команд.
- Мультипроцессорные архитектуры. Закон Амдала. Уровни разделения памяти. Классификация. Матричные и векторные процессоры. Модели согласованности данных.
- Шинная архитектура с однородным доступом для задач симметричной обработки(MIMD UMA SMP ). Разделение шины. Альтернативные протоколы. Пример поддержки архитектуры у процессоров Pentium. Приватные сигналы, монополизация шины, расширенный контроллер прерываний (APIC).
- Мультипроцессоры с неоднородным доступом (NUMA). Системы без КЭШ и с согласованной КЭШ памятью. Два примера мультипроцессорных систем на основе справочника. Суперкомпьютеры.
- Мультикомпьютеры. Распределение совместно используемой памяти. Статические и динамические топологии коммуникационных сетей. Сетевая архитектура на базе транспьютеров. Загрузка транспьютера и анализ ошибок.
- Обеспечение надежного функционирования многопроцессорных систем. Кластерные архитектуры. RAID технологии.
- Нейронная сеть. Этапы работы. Схема и элементы нейрона. Топологии связей. Способы и задачи обучения. Пример трехслойной сети классификатор.
…4. Периферийные устройства
- Теорема Котельникова. Преобразование Фурье. Эффекты дискретизации.
- SB бластер. Структурная схема. Программная модель. Используемые методы восстановления аналоговых сигналов. Формат Wav-файлов.
- Возможности подключения датчиков к компьютеру. Системная шина ISA. Временная диаграмма сигналов ввода/вывода в порт. Буферизация системной шины. Схема подключения АЦП и ЦАП к порту ввода/вывода
- Фотоприемники на приборах с зарядовой связью (ФПЗС): схема организации ПЗС ячейки, механизм передачи и накопления зарядов, типы ФПЗС.
- Системы технического зрения. Video Blaster- структура и режимы. Сканеры - схема сканера, его режимы работы.
- Печатающие устройства. Матричные, лазерные и струйные принтеры. Структурные схемы. Вопросы кодирования цвета. Предельное разрешение.
- Видеосистема IBM PC. Распределение памяти. Текстовые и графические режимы. Дисплейные страницы. Код символа, код атрибута. Таблица цветов. Кодирование и создание символа (генератор символа). Режимы 4,8,16,32 бита на цвет. Битовые плоскости, таблица цветов ЦАП, суммирование цветов для получения оттенков серого.
- Магнитные диски. Технология записи. Виды покрытий. Разметка диска. Структура дисковода. Типы головок. Приводы управления головкой. Сервоповерхность. Интерфейсы винчестеров: ST-506/412, ESDI, SCSI, IDE. Схемы кодировок : MFM, RLL. Характеристики дисков. Логическое и физическое форматирование. Метод чередования секторов. Корневой каталог. FAT таблица. NTFS. Кэширование диска. Временные параметры.
- CD, DVD диски. Технология записи. Форматирование. Структура дисковода. Автофокусировка.
- Интерфейсы (Последовательный интерфейс RS232, RS-485, USB, IrDA,
Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, параллельный интерфейс + EPP и SPP).
- Программирование мультипроцессорных систем. OpenMP, MPI (пример программ).
- Программирование мультимедийных систем DirectX, OpenCV (пример программ).
PAGE 1