темах. 3. Уровни комплексирования- Уровень прямого управления процессорпроцессор служит для пер

Работа добавлена на сайт samzan.net:

Билет 1

1. Структура компьютера – это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства – от основных логических узлов компьютера до простейших схем.

2. Суперкомпьютер предназначен - для высокоскоростного выполнения прикладных процессов. Суперкомпьютер может иметь один процессор, и тогда в нем одна последовательность команд работает с одним потоком данных. Вместе с этим большие скорости обработки данных можно получить лишь в многопроцессорных системах.

3. Уровни комплексирования:

Уровень прямого управления (процессор-процессор) - служит для передачи коротких однобайтовых приказов-сообщений (процессор-процессор).
Уровень общей оперативной памяти (ООП) - является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров. В этом случае ООП эффективно работает при небольшом числе обслуживаемых абонентов.
Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода предназначается для передачи больших объемов информации между блоками оперативной памяти, сопрягаемых в вычислительную систему (ВС).
Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ) - предполагает использование встроенного в УВУ двухканального переключателя и команд “зарезервировать” и “освободить”.
Четвертый уровень - имеется возможность сопряжения с каналами связи. Эта аппаратура позволяет создавать сети ЭВМ.
Пятый уровень - предполагает использование общих внешних устройств.

4. Процессор MISC - работает с минимальным набором длинных команд и характеризуется небольшим набором чаще всего встречающихся команд. Порядок выполнения команд распределяется таким образом, чтобы в максимальной степени загрузить маршруты, по которым проходят потоки данных. Компоненты процессора просты и работают с высокими скоростями.

Билет 2

1. Архитектурой компьютера считается - его представление на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

2. Базовый компьютер - основной тип компьютера, используемый в больших информационных сетях, работает с большой скоростью и по производительности уступает суперкомпьютеру, но охватывает более широкий круг решаемых задач. Базовый компьютер обладает относительно большой оперативной памятью и предоставляет свои ресурсы через коммуникационную сеть большому числу пользователей. Нередко под базовым компьютером понимают лишь центральную часть крупного компьютера, включающую процессоры и оперативное запоминающее устройство.

3. Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ) - предполагает использование встроенного в УВУ двухканального переключателя и команд “зарезервировать” и “освободить”. Двухканальный переключатель позволяет подключать УВУ одной машины к селекторным каналам различных ЭВМ. По команде “зарезервировать” канал – инициатор обмена имеет доступ через УВУ к любым накопителям на дисках НМД или на магнитных лентах НМЛ. Обмен канала с накопителями продолжается до полного завершения работ и получения команды “освободить”. Только после этого УВУ может подключиться к конкурирующему каналу.

4. Процессором является - функционально полная совокупность устройств, которая регулирует, управляет и контролирует соответствующий рабочий процесс (в ЭВМ – процесс обработки данных).

Классификация процессоров:

CISC (Complex Instruction Set Computer) - классическая архитектура процессоров, в которой ЦП использует микропрограммы для выполнения большого набора разноформатных команд с использованием многочисленных способов адресации.
RISC (Redused Instuction Set Computer) - архитектура отличается использованием ограниченного набора команд фиксированного формата. Первый процессор RISC был создан корпорацией IBM в 1979 г. и имел шифр IBM 801.
Процессор MISC - работает с минимальным набором длинных команд и характеризуется небольшим набором чаще всего встречающихся команд.
VLIW (Very Large Instruction Word) - особенностью являемся использование очень длинных команд (до 128 бит и более), отдельные поля которых содержат коды, обеспечивающие выполнение различных операций.

Билет 3

1. Архитектура определяет - принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ, ОП), внешних ЗУ и периферийных устройств.

2. Рабочая станция - абонентская система, специализированная на выполнение определенных задач пользователя. Рабочая станция в своей основе предназначена для работы в информационной сети. Рабочая станция занимает среднее место среди компьютеров и характеризуется многозадачностью – режимом, при котором пользователь может запускать несколько задач. Это позволяет выполнять группу прикладных процессов.

3. Уровень прямого управления служит - для передачи коротких однобайтовых приказов-сообщений. Процессор-инициатор обмена по интерфейсу прямого управления (ИЛУ) передает блок прямого управления байт-сообщение и падает команду “прямая запись”. У другого процессора эта команда вызывает прерывание, относящееся к классу внешних. В ответ он вырабатывает команду “прямое чтение” и записывает передаваемый байт в свою память. Затем принятая информация расшифровывается и по ней принимается решение. После завершения передачи прерывания снимаются, и оба процессора продолжают вычислять по собственным программам. Позволяет повышать оперативность взаимодействия процессоров.

4. Intel 8080 (1974 г.) - микропроцессор работал с тактовой частотой 2 МГц, цикл команды – 2 мкс. Адресуемы объем памяти достиг 64 Кбайт, был внедрен эффективный механизм обработки прерываний, в результате использования корпуса с 40 выводами удалось разделить адресную и информационную шины процессора.

Intel 8086 (объявлен 8 июня 1978 г.) (первое поколение) - МП 8086 мог работать в двух режимах: минимальном и максимальном. В систему команд входило 147 инструкций, позволяющих решать задачи управления практически любой сложности. Появились операции умножения и деления 16-разрядных чисел со знаком и без знака, команды обработки массивов данных, программно-управляемые прерывания и др., что превратило чип в универсальный прибор, который мог успешно применяться как для построения сложных котроллеров, так и в качестве ЦП ЭВМ общего назначения.

Билет 4

1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – часть процессора, выполняющая арифметические и логические операции над данными. АЛУ состоит из регистров, сумматора с соответствующими логическими схемами и блока управления выполняемым процессом. Устройство работает в соответствии с сообщаемым ему кодами операций, которые должны быть выполнены над переменными, помещаемыми в регистры.

2. Микрокомпьютер – устройство, созданное на основе одного либо нескольких микропроцессоров. Существует два подхода к определению микрокомпьютера:

под микрокомпьютером понимается одна либо несколько сверхбольших интегральных схем. Схемы должны содержать все логические элементы, необходимые для получения полноценного компьютера небольшой производительности (более часто употребляемое)
микрокомпьютером называется любой компьютер, в котором основными компонентами являются микропроцессоры.

Что же касается высокопроизводительного персонального компьютера, то в нем может использоваться группа микрокомпьютеров. Микрокомпьютеры также широко используются в технологии производства и в разнообразной аппаратуре автоматического уровня.

3. Уровень устройств управления внешними устройствами (УВУ) - с помощью аппаратуры передачи данных (АПД) (мультиплексоры, сетевые адаптеры, модемы и др.) имеется возможность сопряжения с каналами связи. Эта аппаратура позволяет создавать сети ЭВМ.

4. Технология Hyper-Threading (HT) - реализуется разделение времени на аппаратном уровне, развивая физический процессор на два логических процессора, каждый из которых использует ресурсы чипа – ядро, кэш-память, шины, исполнительное устройство. Благодаря HT многопроцессная операционная система использует один процессор как два и выдает одновременно два потока команд. Смысл технологии заключатся в том, что в большинстве случаев исполнительные устройства процессора далеки от полной загруженности. От передачи на выполнение вдвое большего потока команд повышается загрузка исполнительных устройств.

Билет 5

1. Внешние устройства (ВУ) - обеспечивают эффективное взаимодействие компьютера с окружающей средой – пользователями, объектами управления, другими машинами.

В специализированных управляющих ЭВМ (технологические процессы) внешними устройствами ввода являются датчики (температуры, давления, расстояния), устройствами вывода – манипуляторы (гидро-, пневмо-, сервоприводы рулей, вентили и др.).

К универсальным ЭВМ (человеко-машинная обработка информации) в качестве ВУ выступают терминалы, принтеры и др. Устройства.

2. Персональный компьютер (ПК) - недорогой компьютер, созданный на базе микропроцессора. ПК в ряду компьютеров характеризуются небольшими размерами и массовым производством. Это позволяет их широкодоступным товаром, обеспечивающим обработку различной информации. ПК характеризуются: малой стоимостью, автономностью эксплуатации, гибкостью архитектуры, дружественностью ПО, высокой надежностью работы. ПК предназначены для обработки текстов, звука и изображений. ПК делятся на несколько классов: серверы, графические станции, портативные, ПК для корпоративных пользователей, ПК для дома.

3. Пятый уровень - предполагает использование общих внешних устройств. Для подключения отдельных устройств используется автономный двухканальный переключатель. Используется в редких специальных случаях, когда в качестве внешнего объекта используется какое-то дорогое уникальное устройство. В противном случае этот уровень малоэффективен.

4. Многоядерные процессоры - предполагают размещение двух или более основных вычислительных агрегатов в пределах единственного процессора. Этот многоядерный процессор имеет единственный интерфейс с системной платой, но операционные системы “видят” каждое из его ядер как дискретный логический процессор со всеми связанными ресурсами. Разделяя вычислительную нагрузку, выполняемую единственным ядром в традиционных процессорах между многими ядрами, многоядерный процессор может выполнить большую работу в пределах отдельного цикла ЭВМ.

Билет 6

1. Интерфейсы (каналы связи) служат - для сопряжения центральных узлов машины с ее внешними устройствами.

2. Мини-компьютер - компьютер с ограниченными возможностями обработки данных. По сравнению с базовым компьютером микки-компьютер работает со словами меньшей длины, имеет ограниченную оперативную память и относительно небольшое быстродействие. Поэтому мини-компьютер используется для решения более простых задач, чем базовый. Но, по сравнению с последним, мини-компьютер имеет небольшую стоимость, размеры и проще в эксплуатации. Поэтому рассматриваемый термин применяется все реже, уступая понятиям рабочая станция и персональный компьютер.

3. Уровень общей оперативной памяти (ООП) - является наиболее предпочтительным для оперативного взаимодействия процессоров. Позволяет создавать многопроцессорные ВС. Обычно он дополняется и первым уровнем, что позволяет повышать оперативность взаимодействия процессоров.

4. Intel 80286 (1 февраля 1982 г.) (второе поколение) - в этом процессоре было введено большое количество новшеств. Вот основные новшества этого чипа:

адресное пространство составляло 16 Мбайт (вместо 1 Мбайт у предшественников), т. к. использовалась 24-разрядная шина адреса;
поддержка виртуальной памяти (это позволяло использовать внешнюю память для имитации большой реальной внутренней памяти емкостью до 1 Гбайт);
аппаратная мультизадачность (позволяла в ПК одновременно выполнять несколько задач с большой скоростью переключения с одной на другую);
повышенное быстродействие (4 МГц, однако вскоре рабочая частота была повышена до 8 МГц и стала стандартной);
троенная система управления памятью и средства ее защиты (открывали широкие возможности использования МП в многозадачных средах);
дополнение системы команд 16 новыми инструкциями;
размещение в одном кристалле контроллеров прерываний и ПДП, а также таймера и системного генератора.

Микропроцессор мог работать в двух режимах – реальном (МП действовал как 8086, что обеспечивало совместимость DOS и существующим ПО) и защищенном (в этом режиме МП реализовывал режим виртуальной памяти, аппаратную мультизадачности и адресацию к большему пространству памяти).

Билет 7

1.Основные блоки процессора:

кэш-память;
устройство управления;
арифметико-логическое устройство;
регистры;
устройство адресной арифметики;
блок преобразования адресов.

2..ABM – аналоговые вычислительные машины, или вычислительные машины непрерывного действия, которые работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

3.Уровень комплексируемых каналов ввода-вывода - предназначается для передачи больших объемов информации между блоками оперативной памяти, сопрягаемых в ВС. Обмен данными между ЭВМ осуществляется с помощью адаптера “канал-канал” и команд “чтение” и “запись”. Адаптер – устройство, согласующее скорости работы сопрягаемых каналов. Скорость обмена данными по этому уровню составляет несколько Мбайт в секунду. В ПК данному уровню взаимодействия соответствует подключение периферийной аппаратуры через контроллеры и адаптеры.

4. Архитектура IA-32. Intel 80386 (17 октября 1985 г.) – третье поколение. Архитектура IA-32 является архитектурой 32-битовой системы команд семейства микропроцессоров Intel и появляется с Intel 80386

Главные особенности:

обеспечивает 32-разрядный ввод-вывод, 32-битовую адресацию основной памяти – до 4 Гбайт и емкостью до 64 Тбайт виртуальной памяти;
рабочая тактовая частота равнялась 33 МГц;
в МП были встроены системы управления памятью и защиты, средства работы с виртуальной памятью со страничной организацией памяти.

Реализованы три режима работы 80386: реальный, защищенный и виртуальный МП 8086. В реальном режиме – он ведет себя как 8086, т.е. тот же 8086 с расширенным набором команд и имеющий доступ к первому Мбайту памяти. Защищенный режим 80386 соответствует аналогичному режиму 80286, имеет доступ к 16Мбайт памяти и расширенному набору команд, имеет возможность использовать систему мультипрограммирования. В виртуальном режиме он одновременно заменяет некоторое количество параллельно работающих 8086/8088, т.е. одновременно могут быть задействованы несколько программ, которые выполняются соответствующими процессорами 8086/8088. Здесь нет ограничения 1 Мбайт на память. Ядром многозадачности является основная программа, переключающая процессор в виртуальный режим и контролирующая текущие процессы выполнения различных программ (например, система Windows). Intel создала 80386 с 16-битовым интерфейсом (он получил название 80386 SX), который оказался меньше и дешевле. Полноразрядный 80386 получил название 80386 DX.

Билет 8

1. Архитектура “звезда”. Здесь процессор соединен непосредственно с ВУ и управляет их работой. Этот тип также именуется классическая архитектура – одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд - программа. Это однопроцессорный компьютер.

2. ЦВМ – цифровые вычислительные машины, или вычислительные машины дискретного действия, которые обрабатывают информацию, представленную в дискретной, а точнее в цифровой форме. В силу универсальности цифровой формы представления информации ЭВМ является универсальным инструментом обработки данных.

3. Симметрическая мультипроцессорная обработка (SMP) – архитектура суперкомпьютера, в которой группа процессоров работает с общей оперативной памятью.

Память является способом передачи сообщений между процессорами, при этом все вычислительные устройства при обращении к ней имеют разные права и одну и ту же адресацию для всех ячеек памяти. Работой управляет единственная копия операционной системы. Для ускорения обработки каждый процессор может также иметь собственную кэш-память. Обмен данными между ними происходит с большой скоростью. Достоинства этого подхода: каждый процессор видит всю решаемую задачу в целом, она может работать с прикладными программами, разработанными для однопроцессорных систем. Возникают повышенные требования к пропускной способности шины. Соединение посредством шины применяется при небольшом (4-8) числе процессоров.

4. Intel 80486 (10 апреля 1989 г.) (четвертое поколение) - открылась возможность реализовать на одном кристалле не только кэш-память, но и математический сопроцессор. Для кэш-памяти использовался четырехвходовый статический буфер, который, будучи размещенный в чипе, мог работать на тактовой частоте МП. Интегрированное в чип МП 8 Кбайт кэш-памяти, управляемой через контроллер, называется внутренней. Имеется также внешняя кэш-память. Этот прибор так же, как и предыдущие МП, функционировал в трех режимах и был ориентирован на многозадачные среды. Производительность в задачах вычислительного характера характера возросла в 3-4 раза.

Билет 9

1. Иерархическая архитектура – ЦУ соединено с периферийными процессорами (вспомогательными процессорами, каналами, канальными процессорами), управляющими в свою очередь контроллерами, к которым подключены группы ВУ (система IBM 360-375).

2. ГВМ – гибридные вычислительные машины, или вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной как в цифровой, так и в аналоговой форме. Они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

3. Асимметрическая мультипроцессорная обработка (ASMP) – архитектура суперкомпьютера, в которой каждый процессор имеет свою оперативную память. Процессоры взаимодействуют между собой, передавая друг другу сообщения. Передача сообщений может осуществляться через общую шину либо благодаря межпроцессорным связям. Непосредственные связи используются при небольшом числе процессоров. Такое объединение увеличивает скорость обработки данных и расширяет используемую оперативную память. Резко возрастает также отказоустойчивость, ибо кластеры осуществляют резервное дублирование данных. В этой системе может функционировать несколько копий операционной системы и несколько копий прикладной программы, которые работают с одной и той же базой данных (БД), решая одновременно разные задачи.

4. Архитектура процессоров Р5. Pentium (1993) (пятое поколение).

Основные архитектурные отличая от Intel 80486:

суперскалярная архитектура – Pentium имел два конвейера: первый мог обрабатывать любые команды, а второй – только простые команды.
шина данных на 64 бита

Процессор P55C Pentium MMX базировался на ядре Р5 и процессоре изготовления 0,35 мкм. Здесь также был удвоен размер до 32 Кбайт кеш и расширен набор команд, чтобы оптимизировать обработку мультимедиа-данных.

Билет 10

1. Магистральная структура - Процессор (процессоры) и блоки памяти взаимодействуют между собой и с ВУ (контроллерами ВУ) через внутренний канал, общий для всех устройств (IBM PC). Физически магистраль представляет собой многопроходную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность линий магистрали разделяется на отдельные группы – шину адреса, шину данных и шину управления. К этому типу архитектуры относится также архитектура персонального компьютера (ПК).

2. Регистр – узел ЭВМ, предназначенный для хранения двоичных слов и выполнения над ними некоторых логических операций. Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове, и вспомогательных схем, обеспечивающих выполнение некоторых операций, таких как:

установка регистра в 0-сброс;
прием слова;
выдача слова;
сдвиг слова влево или вправо на требуемое количество разрядов;
преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот;
Разрядные логические операции.

3. Возможность увеличения числа процессоров в SMP ограничена - из-за использования общей памяти. По той же причине все процессоры должны располагаться в одном корпусе.

Возникают повышенные требования к пропускной способности шины.

4. Архитектура процессоров Р6 (шестое поколение).

Pentium Pro (1 ноября 1995 г.) имеет три конвейера, каждый из которых включает 14 ступеней. Для постоянной загрузки имеется высокоэффективный четырехвходовой кэш команд и высококачественная система предсказания ветвлений на 512 входов. Дополнительно для повышения производительности была применена буферная память (кэш) второго уровня емкостью 256 Кбайт, расположенная в отдельном чипе и смонтированная в корпусе ЦП. В результате стала возможной эффективная разгрузка пяти исполнительных устройств: два блока целочисленной арифметики, блок чтения, блок записи.

Pentium P55 (Pentium MMX), 8 января 1997 г. Pentium MMX – версия Pentium с дополнительными возможностями. Технология ММХ должна была добиться/расширить мультимедийные возможности компьютеров. ММХ объявлен в январе 1997 г., тактовая частота 166 и 200 МГц, в июне того же года появилась версия 233 МГц. Технологический процесс 0,35 мкм, 4,5 млн. транзисторов.

Билет 11

1. Вычислительная система (ВС)– совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора хранения, обработки и распределения информации. Создание ВС преследует следующие основные цели:

повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных;
повышение надежности и достоверности вычислений;

Отличительной особенностью ВС по отношению к классическим ЭВМ является наличие в ней нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.

2. Мультиплексор – узел ЭВМ, осуществляющий передачу сигналов с одной из входных линий в выходную. Выбор выходной линии производится управляющим кодом, поступающим на входы мультиплексора, т.е. в мультиплексорах различают управляющие и информационные входы.

Демультиплексор - используется для временного разделения данных, поступающих от одного источника, по каналам. Это узел ЭВМ, осуществляющий передачу информации, поступающей на общий вход, на одну из выходных линий. Выбор линии выхода производится кодом, поступающим на управляющие входы демультиплексора, т.е. он имеет одну информационную линию и несколько управляющих.

4. Pentium II (7 мая 1997 г.) - представляет собой модификацию Pentium Pro с поддержкой возможностей ММХ (мультимедийные возможности компьютеров). Была известна конструкция корпуса – кремниевую пластину с контактами заменили на картридж, увеличена частота шины и тактовая частота, расширены ММХ-команды. Первые модели (223-300 МГц), производились по технологии 0,35 мкм, следующие – по 0, 25 мкм. Модели с частотой 333 МГц выпущены в январе 1988 г. и содержали 7,5 мкм транзисторов. В апреле того же года появились версии 350 и 400 МГц, а в августе 450 МГц. Все Р2 имеют кэш второго уровня объемом 512 Кбайт. Есть также модели для ноутбуков – Pentium II PE, и для рабочих станций – Pentium Xeon 450 МГц.

Билет 12

1. Создание ВС преследует следующие основные цели:

повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных;
повышение надежности и достоверности вычислений;
предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и.т.д.

2. Команда, инструкция – описание операций, которую нужно выполнить. Каждая команда характеризуется форматом, который определяет ее структуру. Типичная команда содержит:

код операции (КОП), характеризующий тип выполняемого действия;
адресная часть (АЧ), которая в общем случае включает:
номера (адреса) индексного (ИР) и базисного (БР) регистров;
адреса операндов – А1, А2 и.т.д.

3. Преимущества SMP:

каждый процессор видит всю решаемую задачу в целом.
она может работать с прикладными программами, разработанными для однопроцессорных систем.

4. Pentium III (26 февраля 1999 г.) – один из самых мощных и производительных процессоров Intel, но в своей конструкции он мало чем отличается от Р2, увеличена частота и добавлено около 70 новых команд (SEE). Первые модели объявлены в феврале 1999 г., тактовые частоты – 450, 500, 550 и 600 МГц. Частота системной шины 100 МГц, 512 Кбайт кэша второго уровня, технологический процесс 0,25 мкм, 9,5 млм транзисторов. В октябре 1999 г. также выпущена версия мобильных компьютеров, выполненная по 0,18-мкл технологии с частотами 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700 и 733 МГц. Для рабочих станций и серверов существует Р3 Xeon, ориентированный на системную логику GX с объемом кэша второго уровня 512 Кбайт, 1 Мбайт или 2 Мбайт.

Билет 13

1. ВС можно разделить на:

многомашинные - несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную).
Многопроцессорные - наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд.

2.Сдвиговый рагистр - регистр, обладающий способностью перемещать содержимое своих разрядов.

3. Кластерная архитектура. Кластер состоит из двух или более узлов, которые связаны интерфейсами. Распределенные данные, которые доступны кластеру, находятся в накопителях информации. Каждый узел кластера содержит основные компоненты:

центральный процессор , обменивающийся данными с оперативной памятью;
оперативную память (ОП), предназначенную для хранения программ и данных;
интерфейсы, обеспечивающие связь узлов;
накопители данных (диски, ленты и пр.).

В любой кластерной архитектуре ЦП используется более или менее одноканальным образом, однако методы конфигурирования компонентов - узлов, памяти и интерфейсов – существенно различаются. В качестве узлов кластера могут выступать серверы, рабочие станции, ПК. Преимущество кластеризации становится очевидным в случае сбоя какого-либо узла, при этом узел кластера может взять на себя нагрузку несправного узла, и пользователи не заметят прерывания в доступе. Возможности масштабируемости кластеров позволяют многократно увеличивать производительность приложений для большого числа пользователей.

4. Pentium M (март 2003 г.) – последний процессор микроархитектуры Intel P6. Это 32-разрядные одноядерные процессоры с системой команд х86Максимальное энергопотребление Pentium M находится на уровне 3-25 Вт, и процессоры предназначаются для мобильных ПК. Особенности архитектуры:

видоизмененное ядро Pentium III;
используется интерфейс с шиной, разработанный для Pentium IV;
усовершенствованный декодер команд и блок предсказывания переходов;
поддержка SSE2;
больший объем кэш-памяти;
технология энергосбережения SpeedStrep 3.

Banias. Первый Pentium M, в дальнейшем именовался Pentium M 705. Процессор изготовлялся по технологии 130 нм, рассчитан на частоту от 1,3 до 1,7 ГГц и имел L1-кэш размера 1 МiB. Средняя энергоемкость ядра составляла 24,5 Вт.

Dothan. Усовершенствованная версия Pentium M. Процессор не поддерживал ни возможностей hyperthreading, ни набора команд SSE3. Эта серия процессоров Pentium M была выпущена на основе технологии 90нм, с удвоенным размером вторичного кэша. Размер кристалла, на котором 140 млн транзисторов, составлял 84 мм2. Энергопотребление снизилось до 21 Вт. Частота процессоров к июля 2005 г. достигла диапазона от 1,0 до 2,26 ГГц.

Билет 14

1. Многомашинная вычислительная система - несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

2. Регистр адреса (числа) – РА(Ч) – содержит адрес одного из операндов выполняемой команды (регистров может быть несколько).

3. PVP-архитектура. PVP (Parallel Vector Process) – параллельная архитектура с векторными процессами. Основным признаком PVP-систем является наличие векторно-конвейерных процессов, в которых предусмотрены команды однотипной обработки векторов независимых данных, эффективно выполняющиеся на конвейерных функциональных устройствах. Как правило, несколько таких процессоров (1-16) работают одновременно с общей памятью (аналогично SMP) в рамках многопроцессорных конфигураций. Несколько таких узлов могут быть объединены с помощью коммутатора (аналогично MMP).

4. Архитектура IA-64. (мае 1999 г.) - Типичным представителем архитектуры является ЦП Itanium. Процессоры IA-64 располагают мощными вычислительными ресурсами, включая 128 регистров для ФЗ, 128 регистров ПЗ и 64 регистра предикации наряду с множеством регистров специального назначения. Основная проблема архитектуры IA-64 заключается в отсутствии встроенной совместимости с х86 кодом, что не позволяет процессорам IA-64 эффективно работать с программным обеспечением, разработанным за последние 20-30 лет. Intel оборудовал свои процессоры IA-64 (Itanium, Itanium 2 и.т.д.) декодером, который преобразует инструкции х86 в команды IA-64. Декодер не является самым эффективным как по способу реализации, так и по принципу построения, ведь аппаратная поддержка инструкций х86 работает значительно быстрее. Поэтому Itanium и Itanium 2 характеризуются низкой производительностью в приложениях х86.

Билет 15

1. Архитектура с параллельными процессорами - несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе, т.е. по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

2. Счетчик – накопительный узел ЭВМ, предназначенный для подсчета числа импульсов, поступающих на его вход. По структуре различают счетчики:

с последовательным переносом;
сквозным переносом;
параллельным переносом;
групповым переносом.

3. Гибридная архитектура Nonuniform Memory Access (NUMA). Главная особенность гибридной архитектуры NUMA – неоднородный доступ к памяти. Гибридная архитектура воплощает в себе удобства систем с общей памятью и относительную дешевизну систем с раздельной памятью. Память является физически распределенной по различным частям системы, но логически совмещеной, так что пользователь видит единое адресное пространство. Система состоит из однородных базовых модулей (плат), состоящих из небольшого числа процессоров и блока памяти. Модули объединены с помощью высокоскоростного коммутатора. Поддерживается единое адресное пространство, аппаратно поддерживается доступ к удаленной памяти, т.е. к памяти других модулей. При этом доступ к локальной памяти осуществляется в несколько раз быстрее, чем к удаленной. Эффективность NUMA ограничивается пропускной способностью шины памяти и временами задержки как шины, так и самой памяти. Это значит, что с увеличением числа процессоров после определенного предела производительность перестает возрастать линейно. Этот “предел роста” зависит от выполняемых приложений и, как правило, не превосходит 24-68 процессоров.

4. Pentium IV Prescott (февраль 2004 г.). В начале февраля 2004 г. Intel анонсировала четыре новых процессора Pentium IV (2,8; 3,0; 3,2 и 3,4 ГГц), основанные на ядре Prescott, которое включает ряд нововведений. Вместе с выпуском четырех новых процессоров Intel представила процессор Pentium IV 3.0 EE (Extreme Edition), основанный на ядре Nerthwood и имеющий 2 Мбайт кэш-памяти третьего уровня, а также упрощенную версию Pentium IV 2.8 A, основанную на ядре Prescott с ограниченной частотой шины (533 МГц). Prescott выполнен по технологии 90нм, причем число транзисторов было увеличено более чем в 2 раза. Перечислим некоторые отличительные особенности процессора:

новые SEE-команды. Новую технология SEE3, которая включает 13 новых потоковых команд, которые увеличат производительность нескольких операций как только программы начнут их использовать;
увеличенный объем кэш-памяти. 1 Мбайт кэш второго уровня. Объем кэш-памяти первого уровня также был увеличен до 16 Кбайт;
улучшенный Hyperthreading. В новую версию включено множество новых особенностей, способных оптимизировать многопоточное выполнение различных операций.

Билет 16

1. Электронные вычислительные машины и системы включают:

обычные вычислительные машины (однопроцессорные);
суперкомпьютеры (многопроцессорные ЭВМ, иногда объединяются в один класс с вычислительными системами);
вычислительные системы (обычно – комплексы ЭВМ), в том числе многопроцессорные машины.

2. Регистры общего назначения (РОН) - служат в основном для промежуточного хранения операндов и результатов вычислений и непосредственно связаны с арифметико-логическим устройством.

3. MPP-архитектура (massive parallel processing) – массивно- параллельная архитектура . В этом случае система строится из отдельных модулей, каждый из которых содержит:

процессор;
локальный банк оперативной памяти (ОП);
два коммуникационных (маршрутизатора, рутера): один – для передачи команд, другой для передачи данных (или сетевой адаптер);
жесткие диски и/другие устройства ввода-вывода.

По своей сути, такие модули представляют собой полнофункциональные компьютеры. Доступ к банку ОП из данного модуля имеют только процессоры из этого же модуля. Модули соединяются специальными коммуникационными каналами. Пользователь может определить логический номер процессора, к которому он подключен, и организовать обмен сообщениями с другими процессорами.

4. Pentium D - построен по микроархитектуре NetBurst, как все модели Pentium IV. Pentium D стал первым двухъядерным процессором, предназначенным для ПК архитектуры х86.

Smithfield (26 мая 2005 г.) Каждое ядро имеет собственную кэш-память L1 (16 Кбайт для данных + 12 тысяч операций), а также L2 (1024 Кбайт), к которому может обратиться другое ядро через специальную интерфейсную шину. Площадь кристалла – 206 мм2, 230 млн транзисторов. Нормальное напряжение питания 1,4 В. В 2005 г. вышли три чипа Pentium D Smithfield, модели: 805 (2,66 ГГц), 820 (2,8 ГГц), 830 (3,0 ГГц), 840 (3,2 ГГц). Эффективная частота системной шины (FSB) – 800 МГц (для моделей 820, 830, 840), 533 МГц (для модели 805).

Presler. В январе 2006 г. был выпущен образец Pentium D с номерами 900 и кодовым наименование “Presler”, изготовленный на технологическом процессе Intel 65 нм. Чипы Presler включают пару ядер Cedar Mill. Однако, в отличие от предыдущего Pentium D Smithfield, здесь два ядра физически разделены. Новая технология позволила увеличить не только тактовую частоту, но также и число транзисторов на кристалле. Presler имеет 376 млн транзисторов. В то же самое время размер кристалла был уменьшен с 206 до 162 мм2. Размер кэша L1 (для каждого ядра) – 16 Кбайт (для данных) + 12 тысяч операций, кэша L2 (для каждого ядра) – 2048 Кбайт. Эффективная частота системной шины (FBS) 800 МГц, номинальное напряжение питания 1,25 -1,4 В. Максимальная TDP 130 Вт.

Билет 17

1. Архитектура ЭВМ, вычислительных систем и суперкомпьютеров включают:

процессоры и системы памяти – вычислительно-информационная среда;
средства коммутации и коммуникации – коммуникацонно-коммутационная среда.

Все эти компоненты активно присутствуют как в ЭВМ, так и в вычислительных сетях и системах (суперЭВМ).

2. Сумматор – узел ЭВМ, выполняющий суммирование двоичных кодов чисел. Он является узлом преобразования информации. Типы суматоров:

Комбинационные сумматоры — в них оба слагаемых подаются одновременно. При этом на выходах сумматоров фиксируется сумма, которая существует до тех пор, пока на входах действуют слагаемые.
Накапливающие сумматоры — в них в начале подается 1-е слагаемое, которое запоминается сумматором. После подачи 2-го слагаемого в сумматоре образуется сумма, которая тоже запоминается.

3. Однородный доступ к дисковой памяти (Uniform Disk Memory Access – UDMA) - затраты на доступ к дискам одинаковы для различных узлов. Кластер на состоит из нескольких SMP-узлов. Совместно используемая дисковая система такого типа часто применяется при организации соединения по каналам SCSI или Fibre Channel с большим количеством дисков.

Преимущества UDA:

высокая доступность данных, даже если некоторые узлы выходят из строя, доступ к данным не нарушается;
хорошая масштабируемость.

4. Микроархитектура Intel Core(март 2006 г.) - рассматривается в качестве основы для планируемых к выпуску многоядерных процессоров, ориентированных на серверные, настольные и мобильные компьютеры. Процессор Core Duo, выпушенный в январе 2006 г., был первым мобильным двухъядерным процессором Intel, основываемся на технологии 65 нм. Новая микроархитектура базируется на модифицированной версии ядра Yonah. Основываясь на принципах энергетической экономичности и существующих технологий Intel Pentium IV, многоядерная архитектура также включает ряд важных усовершенствований:

расширенное динамическое выполнение позволяет каждому ядру выполнять до четырех полных команд одновременно, используя эффективный 14-стадийный конвейер - спекулятивное выполнение с изменением порядка инструкций, усовершенствованный алгоритм предсказания переходов, уменьшающий количество неверных предсказаний;
интеллектуальное управление электропитанием ;
интеллектуальное управление кэш-памятью – совместное использование L2-кэша, что позволяет уменьшить потребление мощности путем переключения трафика между модулями памяти ядер процессора;
интеллектуальный доступ к памяти – еще одна особенность, которая улучшает системную производительность, уменьшая латентность памяти и таким образом улучшая скорость передачи данных к подсистеме памяти;
улучшенная цифровая обработка мультимедиа – теперь многие из 128-битовых команд SSE, SEE 2 и SEE 3 смогут выполняться в пределах только одного цикла процессора. Это фактически удваивает скорость выполнения этих команд, которые широко используются в мультимедийных и графических приложениях.

Кроме того, Intel Core также предусматривает микрослияние и макрослияние.

Билет 18

1. Уровни архитектур вычислительных машин и устройств:

Тип архитектуры	Характеристика	Примеры архитектур
ЭВМ в целом	Взаимосвязь компонентов	Иерархическая, магистральная
Центральное устройство	Использование оперативной памяти	Принстонская, гарвардская
Вычислительная система	Взаимосвязь компонентов	Кластерная, массивно-параллельная
Микроархитектура процессора	Обработка микроопераций, кэш-память, конвейеры	AMD K7-K8, Intel P5-P6
Система команд	Команды процессора	IA-32, IA-64, AMD64
Микроархитектура чипсет	Взаимосвязь компонентов системной платы ПК	“Северный мост – Южный мост ”

2. Регистр команды (РК) - служит для размещения текущей команды, которая находится в нем в течение текущего цикла процессора.

3. Кластер — группа устройств в одном корпусе. Типы кластеров:

Тип I. Машина строится целиком из стандартных деталей, которые продают многие продавцы компьютерных компонентов (низкие цены, простое обслуживание).

Тип II. Система включает эксклюзивные или не широко распространенные детали. Этим можно достичь очень хорошей производительности при более высокой стоимости.

Границы между этими типами кластеров размыты, и часто существующий кластер может иметь такие свойства или функции, которые выходят за рамки перечисленных типов. При конфигурировании большого кластера, используемого как система общего назначения, приходится выделять блоки, выполняющие все перечисленные функции.

4. Процессоры Core Duo. Core Duo содержит 151 млн транзисторов, с учетом совместного L2-кэша на 2 MiB. Исполнительное ядро Yonah содержит конвейер на 12 стадий, предполагаемая максимальная частота 2,33 – 2,50 ГГц. Коммуникации между кэшем L2 и оболочками ядрами обрабатываются арбитражным блоком, который контролирует доступ как к L2-кэшу, так и к первичной шине (FSB). Процессоры не лишены и ряда недостатков:

относительно задержек при обращении к памяти, поскольку весь трафик традиционно проходит через контроллер памяти чипа;
невысокая эффективность операций с ПЗ, поскольку в каждом ядре небольшое количество исполнительных блоков ПЗ;
отсутствует поддержка 64-разрядной системы команд;
более низкая приведенная эффективность для однопроцессорных приложений.

Sossaman – почти идентичен Yonah, за исключением поддержки двухъразъемной конфигурации, для 4-ядер, кроме того, здесь реализована 36-разрядная адресация. Дизайн Core 2 не основывается на повышении эффективности исключительно за счет достижения максимальных тактовых частот, а использует другие возможности, включая улучшение кэш-памяти и увеличение числа ядер. Энергопотребление таких процессоров существенно ниже, чем для настольных процессоров Pentium. Conroe. Процессоры выпускаются по технологии 65 нм и ориентированы на настольные ПК, заменяя Pentium 4 и Pentium D. Все ЦП Conroe имеют кэш L2 объемом 4 Мбайт. Merom – первый процессор Core 2 для мобильных систем

Intel Penryn Core 2. Процессор построен на архитектуре Core 2, но является первым в серии, выпущенным по технологии 45 нм с использованием инновационной технологии транзисторов с металлическим затвором и диэлектрическим изолятором.

Yorkfield. Данный процессор будет восьмиядерным процессором, состоящим из 2 кристаллов по 4 ядра на каждом.

Билет 19

1. Архитектура ЭВМ, вычислительных систем и суперкомпьютеров включают:

процессоры и системы памяти – вычислительно-информационная среда;
средства коммутации и коммуникации – коммуникацонно-коммутационная среда.

Все эти компоненты активно присутствуют как в ЭВМ, так и в вычислительных сетях и системах (суперЭВМ).

2. Регистр результата (РР) - предназначается для хранения результата выполнения команды.

3. Связь процессоров в кластерной системе. Архитектура кластерной системы (способ соединения процессоров друг с другом) определяет ее производительность в большей степени, чем тип используемых в ней процессоров. Критическим параметром, влияющим на величину производительности такой системы, является расстояние между процессорами. Так, соединив вместе 10 персональных компьютеров, можно получить систему для проведения высокопроизводительных вычислений. Проблема, однако, будет состоять в нахождении наиболее эффективного способа соединения стандартных средств друг с другом, поскольку при увеличении производительности каждого процессора в 10 раз производительность системы в целом в 10 раз не увеличится.

4. Процессоры Xeon. (июнь 1998 г.) - аботают на частоте 400 МГц. Был разработан, чтобы предложить повышенную эффективность, требуемую в кристаллических приложениях для рабочих станций и серверов. Используя интерфейс Slot, Xeon были почти вдвое больше размером, чем Pentium II, прежде всего из-за увеличенной кэш-памяти L2. В первых образцах чип снабжался кэш-памятью L2 на 512 Кбайт или 1 Мбайт. Первый вариант был предназначен для рынка рабочих станций, второй – для серверов. Версия на 2 Мбайт вышла позже – в 1999 г. Основное усовершенствование сравнительно с Pentium II заключается в том, что кэш-память L2 работала на частоте ядра центрального процессора в отличие от конфигураций на основе Slot 1, которые ограничивали кэш L2 половиной частоты ЦП. Другое ограничение, которое удалось преодолеть посредством Slot 2, был “двухпроцессорный предел”. При использовании архитектуры SMP (симметрический мультипроцессор) процессор Pentium II оказался неспособен поддерживать системы с более чем двумя центральными процессорами, в то время как системы, основанные на Pentium II Xeon, могли объединять четыре, восемь или более процессоров. Pentium IV Xeon поддерживался чипсетом i860, который подобен i850, однако предусматривает двухпроцессорные системы и позволяет увеличить максимальный размер памяти до 4 Гбайт. Через год была выпущена мультипроцессорная версия, позволяющая собирать 4- и 8-процессорные системы и включающая кэш-память L3 на 512 Кбайт или 1 Мбайт.

Процессоры Celeron – упрощенный вариант Р2 для дешевых компьютеров. Основные отличия этих процессоров – в объеме кэша второго уровня и частоте шины. Первые выпущенные в апреле и июне 1998 г Celeron на 266 и 300 МГц не имели кэша вообще при частоте шины 66 МГц и выполнены в конструктиве Slot 1. Следующие модели имели 128 Кбайт кэша и выпускались как для Slot 1, так и для Socket 370.

Билет 20

1.Характеристики ЭВМ:

Быстродействие.
Производительность.
Разрядность машинного слова.
Максимально возможный размер адресного пространства.
Количество групп команд и команд в группах.
Количество способов адресации команд и данных.
Тип используемого интерфейса (сопряжения) ядра ЭВМ и периферий.
Надежность.
Стоимость.
Потребляемая мощность.

2.Дешифратор – комбинационный узел, который предназначен для преобразованиядвоичного кода (х) на входе в управляющий сигнал (z) на одном из выходов.

Шифратор – это узел ЭВМ с несколькими входами и выходами, преобразующий сигнал на одном из входов в код этого входа. Шифратор выполняет функцию, обратную относительно дешифратора. Примером шифратора является клавиатура, преобразующая сигналы клавиш в код этой клавиши.

3.Доступ к внешней памяти (накопителям) в кластерных структурах. Кластерные архитектуры используют различные методы доступа к накопителям информации, каждый из которых использует специфическую схему распределения ресурсов, наилучшую для решаемых задач. Тип доступа к внешней памяти может быть независимым от использования ОП, например, кластер типа SMP может быть снабжен как однородным, так и неоднородным доступом к дисковой памяти.

4.AMD K5. Длительное время ABM (Advanced Micro Devices), производила центральные процессоры 286, 386 и 486, которые были основаны на разработках Intel. К5 был первым независимо созданным х86 процессорам, на который AMD возлагала большие надежды. К5 был разработан компанией AMD как конкурент процессору Intel Pentium. Он был представлен в 1995 г. более чем на год позже Pentium, кроме того, AMD не удалось выпустить К5, работающие на первоначально запланированной частоте. Процессор содержал 4,3 млн транзисторов и обладал хорошей совместимостью с х86, но не поддерживал набор инструкций ММХ. ЦП включал пять блоков ФЗ, поддерживающих внеочередное выполнение, один блок ПЗ, сравнимый по производительности с двумя такими же в Pentium.

Под маркой К5 выпускалось два варианта процессоров SSA/5 и 5k86. SSA/5 работал на частотах от 75 до 100 МГц, 5k86 – 90 до 133 МГц. AMD использовалась так называемый рейтинг производительности для маркировки процессоров. Этот рейтинг показывал, какому процессору Pentium эквивалентен данный К5 по производительности.

Проект К5 был одной из возможностей компании AMD перехватить техническое лидерство у Intel. Но хотя при разработке использовались верные дизайнерские концепции, инженерное воплощение оказалось недостаточным. Низкая тактовая частота процессора частично объясняется трудностями с производственными мощностями, которые испытывала компания в то время, однако вчетверо больший, чем у Pentium, буфер предсказания переходов не показывал лучшую производительность, блок ПЗ был менее производительным, чем у Pentium, и т.д. Из-за опоздания с выходом на рынок и недостаточной производительности К5 так и не завоевал признания у производителей компьютеров.

Билет 21

1. Быстродействие – способность ЭВМ выполнять определенные типы операций (пересылка дынных между регистрами, суммирование, сравнение) за единицу времени. Быстродействие ограничивается скоростью протекания переходных процессов в элементной базе и обычно характеризуется тактовой частотой внешнего генератора, которая согласует действия устройств и узлов.

2. Сумматор – узел ЭВМ, выполняющий суммирование двоичных кодов чисел. Он является узлом преобразования информации.

Регистр (РАК), счетчик (СчАК) адреса команды – регистр, содержащий адрес текущей команды.

3. Транспьютер – это микроэлектронный прибор, объединяющий на одном кристалле микропроцессор, быструю память, интерфейс внешней памяти и каналы ввода-вывода (порты шин, “линки”), предназначенные для подключения аналогичных приборов, что интегрирует вычислительную и коммутационно-коммуникационную функции. Прибор спроектирован таким образом, чтобы максимально обеспечить построение параллельных вычислительных систем. При соединении транспьютерных элементов между собой требуется минимальное число дополнительных интегральных схем. Связь между транспьютерами осуществляется путем непосредственного соединения порта одного прибора с портом другого. Это позволяет создавать сети с различными топологиями с большим числом элементов.

4. Архитектура AMD К6.

Процессор К6 (1997). Изготовленный по 5-слойной технологии 0,35 мкм, К6 был почти на 20 % меньше, чем Pentium Pro и при этом содержал на 3,3 млн транзисторов больше. ЦП К6 поддерживал технологию ММХ Intel, включая 57 новых х86 команд, разработанных для развития мультимедийного программного обеспечения. ЦП К6 начинал с версий 166, 200 и 233 МГц.

AMD К6 -2. Процессоры AMD К6 – 2 с 9,3 млн транзисторов производились по 0,25-микронной технологии AMD. К6 -2 включает большой (64 Кбайт) кэш первого уровня. Эффективная производительность при его запуске в середине 1998 г. была оценена в 300 МГц. Трехмерные возможности К6 - 2 представляли другое важное достижение. Они были воплощены в AMD технологии 3DNow!, как новый выбор из 21 команды, который дополнял стандартные команды ММХ, уже включенные в архитектуру К6, что ускоряло обработку трехмерных приложений.

AMD К6 – III. В феврале 1999 г. AMD объявила о начале выпуска процессоров K6-III на 400 МГц. Ключевой особенностью этого нового процессора была инновационная разработка – трехуровневый кэш . Он вводил архитектурные новшества кэша, разработанные для увеличения производительности ПК на основе платформы Super7:

внутренний L2-кэш (256 Кбайт), работающий на полной скорости процессора AMD-K6-III и дополняющий кэш L1 (64 Кбайт), который был стандартен для всего семейства процессоров AMD-K6;
многопортовый внутренний кэш, позволяющий одновременное 64-битовое чтение и запись как кэшу L1, так и L2;
первичная процессорная шина (100 МГц), обеспечивающая соединение с резидентной кэш-памятью на системной плате, расширяемой от 512 до 2048 Кбайт.

Кэш L1 (64 Кбайт), так и кэшу L2 (256 Кбайт) выполнять одновременное 64-битовое чтение и запись операций за один такт процессора. В дополнении к этому многопортовому проекту кэша ядро процессора AMD-K6-III было в состоянии получить доступ к кэшам L1 и L2 одновременно, что увеличило общую пропускную способность центрального процессора.

Билет 22

1.Производительность – способность ЭВМ обрабатывать некоторый текстовый массив различных команд за единицу времени. Производительность во многом зависит от применяемых архитектурных решений.

2.Схема сравнения чисел (цифровой компаратор) – узел ЭВМ, предназначенный для выдачи выходных сигналов “равно” (Е), “больше” (G), “меньше” (L) в зависимости от соотношения сравниваемых кодов А и В.

Программируемые логические матрицы (ПЛМ)– узел ЭВМ, предназначенный для реализации системы булевых функций. ПЛМ – это комбинированная схема с регулярной структурой, которая реализуется обычно в виде интегральной схемы.

3.Транспьютер представляет собой микропроцессор, в состав которого входят:

ЦПУ с сокращенным набором команд (RISC);
64-разрядный сопроцессор (FPU) плавающей арифметики с высотой пиковой производительностью, работающий параллельно с ЦПУ;
внутрикристальное ОЗУ;
32-разрядная шина памяти;
четыре последовательные двунаправленные линии связи (link), обеспечивающие взаимодействие транспьютера с внешним миром, миром, работающих параллельно;
таймер;
генераторы системных управляющих сигналов “инициализация”, “анализ”, “ошибка”, управляющие загрузкой и анализом состояния транспьютера, сигнализирующие об ошибках;
интерфейс внешних событий (event), обеспечивающий асинхронную связь внутреннего процесса и внешнего события.

4.Процессоры AMD K7. К этому типу относятся ЦП Athlon, Athlon XP/MP, Sempron. К7 – первый из семейства микропроцессоров х86 7-го поколения, в котором присутствуют конструктивные решения, до сих пор не применявшиеся в процессорах архитектуры х86 и сулящие выигрыш в быстродействии даже при одинаковых тактовых частотах.

Рис.5.3.8.2. Архитектура AMD K7 (Athlon)

Билет 23

1. Разрядность машинного слова – влияет на диапазон представимых в ЭВМ чисел, адресность системы команд, скорость пересылки данных.

2. Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП, DAC) предназначен для преобразования числа, представленного n-разрядным двоичным кодом в выходное напряжение – пропорциональную аналоговую величину.

В состав ЦАП входят:

регистр RG, предназначенный для хранения входного преобразуемого двоичного кода;
ОУ с сопротивлением обратной связи R0;
матрица сопротивлений R1, R2, …., Rn (Ri = 2Ri+1);
источник стабильного напряжения Uоп;
транзисторные ключи.

3. TRAM или TPAM – дочернии платы, содержащии транспьютер, ОЗУ, переключатели для выбора режимов и интерфейс, включающии гнезда/штекеры питания, четыре линии связи, линии внешних событий и системных управляющих сигналов. В зависимости от состава TPAM может иметь разные физические размеры, которые стандартизованы и пронумерованы. Так, наименьший TPAM имеет номер 1, следующий - 2 и т.д.

4. Архитектура К8. Эта архитектура используется во всех современных серверных, настольных и мобильных процессорах AMD (Opteron, Athlon 64 и Athlon 64 X2). Первым из процессоров К8 является Hammer (середина 2000 г.). Одним из главных новшеств К8 является 64-разрядная архитектура х86-64 ISA. Примером 64-разрядных процессоров (IA-64) является Intel Itanium. Стратегия AMD на 64 бита (х86-64) заключается в следующем – за основу взято производительное х86-ядро и расширен набор инструкций для возможности адресации 64-битового пространства памяти.

Особенности архитектуры х86-64 (AMD64):

обратная совместимость с инструкциями х86;
8 новых 64-разрядных РОН плюс 64-разрядные версии прежних 8РОН х86;
поддержка SEE и SEE2 помимо восьми новых регистров SSE2;
увеличен объем адресуемой памяти для приложений, работающих с большими объемами данных;
высокая производительность 32-разрядных приложений, плюс поддержка появляющихся 64-битовых приложений, хороший вариант переходного процессора;

Основные недостатки:

процессор продолжает поддерживать архитектуру х86, которая достаточно устарела;
новые РОН можно использовать лишь в 64-разрядном режиме, что не позволяет повысить производительность 32-разрядных приложений посредством улучшения архитектуры системы команд.

Некоторые прочие особенности К8 (рис. 5.3.8.3):

контроллер памяти интегрирован в сам процессор. Традиционно он располагается в серверном мосте чипсета на системной плате. Контроллер памяти – это основной функциональный блок “серверного моста”. Преимущество такого решения очевидно – контроллер памяти работает на чистоте процессора.
архитектура К8 разработана с перспективой создания многоядерных процессоров и многопроцессорных систем;
усовершенствован блок предсказания переходов – для увеличения точности он содержит историю 16 000 переходов, а также 2000 адресов назначения.

Билет 24

1. Надежность – измеряется средней наработкой на отказ (средним временим безотказной работы), скоростью восстановления и пр.

Потребляемая мощность - электрическая мощность в ваттах (Вт), киловаттах (кВт).

2. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, ADC) - основывается на операциях дискретизации сигнала по времени и квантовании по уровню. В процессе дискретизации через определенные интервалы времени измеряются мгновенные значения непрерывного сигнала. Суть операции квантования состоит в создании множества уровней, смещенных относительно друг друга на величину шага квантования.

По принципу действия АЦП делятся на два класса:

прямого преобразования (без обратных связей);
уравновешивающие (с обратными связями).

3. Известно два типа объединительных плат, подключаемых к компьютеру (вычислительные транспьютерные платы):

загружаемые по линии связи платы общего назначения, начальная загрузка которых осуществляется программой главного компьютера по линии связи, соединяющей главный компьютер и транспьютер (корневой транспьютер), специально выделенный для взаимодействия с главным компьютером;
загружаемы из ПЗУ платы, предназначенные для автономных, встроенных систем.

4. Архитектура К9. Об архитектуре AMD К9 в анналагах истории не сохранилось достоверных упоминаний. Есть сведения, что проект AMD Greyhound (2001-2003 гг.) имел кодовое название К9, кроме того, утверждают, что под этой вывеской первоначально объявлялся Athlon 64 X2.

Билет 25

1. Этапы развития компьютерных информационных технологий:

Машины третьего поколения – это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами. Машины третьего поколения создавались примерно после 60-х гг., имели развитые операционные системы и обладали возможностями мультипрограммирования, т.е. параллельного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. Примеры машин третьего поколения – семейства IBM-360, IBM-370, PDP-11, VAX, EC ЭВМ

2. Цикл процессора – период времени, за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде; состоит из нескольких тактов.

3. Система MBC-100 построена на основе микропроцессоров с быстродействием порядка 100 миллионов операций в секунду, межпроцессорное взаимодействие осуществляется с помощью транспьютеров. Установки MBC-100 с суммарной производительностью более 50 миллиардов операций в секунду в течение нескольких лет успешно эксплуатируются в вычислительных центрах РАН (в Москве, Екатеринбурге, Новосибирске, Владивостоке) и в отраслевых ВЦ. Показана возможность эффективного распараллеливания вычислений и обработки данных. Массивно-параллельные масштабируемые системы MBC предназначены для решения прикладный задач, требующих большого объема вычислений и обработки данных. Суперкомпьютерная установка системы MBC представляет собой мультипроцессорный массив, объединенный с внешней дисковой памятью и устройствами ввода-вывода информации под общим управлением персонального компьютера или рабочей станции. MBC-100 – система 3-го поколения, основана на использовании микропроцессоров Alpha 21164 с производительностью до 1-2 млрд операций в секунду и присоединенной оперативной памятью объемом 0,1-2 Гбайт.

4. Архитектура К10 представляет собой следующее поколение архитектур AMD. Впервые о существовании новой микроархитектуры заявил в апреле 2006 г. Henri Richard, исполнительный вице-президент AMD, директор департамента маркетинга и продаж. Рассмотрим характеристики микроархитектуры К10 (рис.5.3.8.4).

Билет 26

1. К первому поколению обычно относят машины, созданный на рубеже 50-х гг. и базирующиеся на электронные лампах. Набор команд был ограничен, схемы арифметико-логического устройства и устройства управления достаточно просты, программное обеспечение практически отсутствовало. Быстродействие составлял порядка 10-20 тыс. операций в секунду. Программы для этих машин писались на языке конкретной машины. Эти машины позволяли выполнять сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решение задач атомной энергетики и др. МЭСМ , БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.

В компьютерах пятого поколения, предположительно, должен произойти качественный переход от обработки данных к обработке знаний. Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них – это традиционный компьютер, однако лишенный связи с пользователем. Эту связь осуществляет интеллектуальный интерфейс. Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей.

2. Такт работы процессора – промежуток времени между соседними импульсами генератора тактовых импульсов, частота которых есть тактовая частота процессора.

3. Массивно-параллельные масштабируемые системы MBC предназначены - для решения прикладный задач, требующих большого объема вычислений и обработки данных.

4. Нумерация процессоров Intel. Ситуация изменилась весной 2004 г., когда Intel также решила использовать более общие критерии для сопоставления процессоров в глазах пользователей. В дальнейшем, кроме рассмотрения чистой скорости часов, номера процессоров Intel, также примут во внимание такие важные особенности, как размер кэш-памяти, скорость FSB, технологический процесс и другие существенные архитектурные особенности. Результатом явилась разработка системы номеров процессора с использованием комбинации марки процессора (“семейство процессоров”) и определенного номера из трех цифр (“номер процессора” – 3 цифры – 7хх, 5хх или 3хх). Это число да плюс “семейство процессоров” дают полное “наименование процессора”. В пределах каждой последовательности определены номера процессора (например, 735, 560 или 320). Ссылка на тактовую скорость или на название процессора (как использовалась в прошлом) заменяется номерами процессоров, которые теперь описывают более широкий набор особенностей. Семейства процессора могут также изменяться, чтобы отразить изменения в изделиях Intel. Более высокий номер в пределах семейства процессора может отмечать улучшение какой-либо характеристики ЦП, или изменения в архитектуре. Следует отметить, что в некоторых случаях более высокий номер процессора может потенциально описывать улучшение одной из характеристик (не отражая ухудшение ряда других). Номера процессоров предназначены, чтобы отразить различия в пределах некоторого семейства процессора (например, в пределах Intel Pentium IV) или в пределах последовательности (например, 550 против 540). Сами цифры не имеют никакого решающего значения, особенно в рамках семейства. Номера ассоциируются с различными семействами процессоров и таким образом представляют различные оценки для конечного пользователя.

Билет 27

1. Второе поколение компьютерной техники – машины, сконструированные в 1955-1956 гг. Характеризуются использованием в них как электронных ламп, так и дискретных транзисторных логических элементов. Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами (НМЛ), магнитные барабаны (НМБ) и первые магнитные диски. Эти машины характеризуются быстродействием до сотен тысяч операций в секунду, емкость памяти – до нескольких десятков тысяч слов. Появляются языки высокого уровня. Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных задач, а также мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ, из которых в дальнейшем выросли современные операционные системы. Машинам второго поколения был свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х гг. наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе.

2. Внешняя шина представляет собой сложное устройство, к которому могут подключаться: процессоры, оперативная память, внешние запоминающие устройства и устройства ввода-вывода, устройства взаимодействия с межкомпьютерной сетью. Шина обеспечивает взаимный обмен информацией между абонентами, подключенными к ней. Существует несколько типов шин, различающихся быстродействием, логикой работы, числом абонентов, подключенных к ней, и правилами работы с ними. В состав шины входят регистры, хранящие принимаемую и передаваемую информацию, и собственная система управления. Шина обеспечивает интерфейс процессора с внешними по отношению к нему устройствами, получает от внутренних схем процессора заявки на прием и выдачу информации другим абонентам шины.

3. MBC-100 – система 3-го поколения, основана на использовании микропроцессоров Alpha 21164 с производительностью до 1-2 млрд операций в секунду и присоединенной оперативной памятью объемом 0,1-2 Гбайт.

Билет 28

1. Четвертое поколение – это основной контингент современной компьютерной техник, разработанной после 70-х гг. Машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя. В аппаратном отношении для них характерно широкое использование интегральных схем в качестве элементной базы, а также наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой емкостью в десятки мегабайт. С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти порядка 1-64 Мбайт.

Для них характерны:

применение персональных компьютеров (ПК);
телекоммуникационная обработка данных и компьютерные сети;
широкое применение систем управления базами данных;

элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств.

2. Цикл выполнения короткой команды может выглядеть следующим образом:

в соответствии с содержимом адреса очевидной команды (СчАК) УУ извлекает из ОП очередную команду и помещает ее в регистр команды (РК). Некоторые команды УУ обрабатывает самостоятельно, без привлечения АЛУ;
осуществляется расшифровка (декодирование) команды;
адреса А1, А2 и пр. помещаются в регистры адреса;
если в команде указаны ИР или БР, то их содержимое используется для модификации РА - фактически выбираются числа или команды, смещенные в ту или иную сторону по отношению к адресу, указанному в команде;
по значениям РА осуществляется чтение чисел (строк) и помещение их в РЧ;
выполнение операции и помещение результата в РР;
запись результата по одному из адресов (если необходимо);
увеличение содержимого СчАК на единицу (переход к следующей команде).

3. Исполнение MBC-1000K отличается: использованием для межпроцессорного обмена коммутационной сети MYRINET с пропускной способностью канала в дуплексном режиме 2 х160 Мбайт/с.Кроме того, предусмотрено подключение к каждому процессору памяти на жестком диске с объемом 2-9 Гбайт.

Билет 29

1. Узлом ЭВМ - называется совокупность функционально связанных элементов, предназначенных для выполнения определенных операций над двоичными словами. Узлы ЭВМ являются основными элементами реализации аппаратных функций ЭВМ (преобразование, передача, хранение и управление информацией). Они обеспечивают преобразование кодов, подсчет импульсов, сравнение кодов, сдвиг двоичных слов.

2. Выполнение короткой команды занимает как минимум пять тактов:

выборка команд;
расшифровка кода операции/декодирование;
вычисление адреса и выборка данных из памяти;
выполнение операции;
запись результата в память.

Процедура, соответствующая каждому такту, реализуется определенной логической цепью (схемой) процессора, обычно изменяемой микрокомандой.

3. CISC (Complex Instruction Set Computer) – классическая архитектура процессоров, которая начала свое развитие в 1940-х гг. с появлением первых компьютеров и в которой ЦП использует микропрограммы для выполнения большого набора разноформатных команд с использованием многочисленных способов адресации. Типичным примером CISC являются процессоры Intel х86 (в частности семейство Pentium). Они выполняют 200 команд разной степени сложности, которые имеют размер от 1 до 15 байт, и обеспечивают более 10 различных способов адресации. Однако при этом существенно усложняется структура процессора, особенно его устройства управления, что приводит к увеличению размеров и стоимости кристалла, снижению производительности.

новые SEE-команды. Новую технология SEE3, которая включает 13 новых потоковых команд, которые увеличат производительность нескольких операций как только программы начнут их использовать;
увеличенный объем кэш-памяти. 1 Мбайт кэш второго уровня. Объем кэш-памяти первого уровня также был увеличен до 16 Кбайт;
улучшенный Hyperthreading. В новую версию включено множество новых особенностей, способных оптимизировать многопоточное выполнение различных операций.

Билет 30

1. Первые ПК: История ПК началась в 80-е гг. XX в., когда практически одновременно компании Motorola, Zilog и Intel выпустили на рынок достаточно мощные микропроцессоры – Intel 8086, Z80 и M68000.

На этих микропроцессорах были построены первые микрокомпьютеры (ПК):

Kaypro II (Zilog);
Macintosh 128K (Motorola);
IBM PC – XT/AT (Intel – INTegrated ELectronics ).

Kaypro II был представлен публике в августе 1982 г. При весе более десяти килограмм Kaypro II позиционировался как переносная система. Возможность работы в полевых условиях была подтверждена во время ралли Париж-Дакар в 1984 г., на котором организаторами использовалось десять компьютеров Kaypro II.Технические характеристики этой модели близки к системе Osborne 1, выпускаемой фирмой А. Осборна, и HP-85 (Hewlett-Packard). Следует, однако, что при близости возможностей Kaypro II был почти вдвое легче Osborne 1, что для переносной системы имеет первоочередную важность, и на два года “моложе” HP-85.

Модель 128К – первый продукт в семействе компьютеров Macintosh (рис. 3.1, б). Корпорация Apple представила ее в январе 1984 г., развернув интенсивную маркетинговую компанию.

Macintosh 128K базировался на 32-разрядном микропроцессоре Motorola 68000 с тактовой частотой 8 МГц, имел 128 Кб ОЗУ, 64 Кб ПЗУ, односторонний флоппи-дисковод (400 Кбайт; 3,5``), встроенный 9`` черно-белый экран с графическим разрешением 512х345 точки, оснащался, помимо клавиатуры, манипулятором “мышь” и весил 20 фунтов (8 кг).

IBM PC (8 марта 1983 г.). Процессор Intel 8088 – 4,77 МГц, ОЗУ 256 Кбайт, ПЗУ 64 Кбайт, небольшой винчестер, два дисковода по 360 Кбайт и адаптер MDA (CGA), операционная система – CP/V-86, MS-DOS, Minix.

2. Устройство управления – это сердце процессора, которое задает ритм работы всех его устройств и организует их согласованное взаимодействие. С устройством управления тесно связана электронная схема – генератор тактовой частоты, выдающая тактирующие импульсы.

3. VLIW (Very Large Instruction Word)– архитектура, которая появилась относительно недавно (в 1990-х гг.). Ее особенностью являемся использование очень длинных команд (до 128 бит и более), отдельные поря которых содержат коды, обеспечивающие выполнение различных операций. Специальный компилятор планирования перед выполнением прикладной программы проводит ее анализ и по множеству ветвей последовательности операций определяет группу команд, которые могут выполняться параллельно. Каждая такая группа образует одну сверхдлинную команду. Это позволяет решать две важные задачи. Во-первых, в течение одного такта выполнять группу коротких (“обычных”) команд, а во-вторых – упростить структуру процессора. Этим технология VLIW отличается от суперскалярности (здесь отбор групп одновременно выполняемых команд происходит непосредственно в ходе выполнения прикладной программы, а не заранее, из-за этого усложняется структура процессора и замедляется скорость его работы).

4. Процессоры AMD. Система модельных номеров Opteron состоит из трех цифр – XYZ. Первая цифра (Х) указывает на общее число процессоров, которое можно использовать в многопроцессорной системе. Оставшиеся цифры (YZ) отражают относительную производительность.

1. Економіка і підприємництво напряму підготовки 7
2. Лабораторная работа 48 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СТЕФАНАБОЛЬЦМАНА Цель работы- 1
3. GlssFish Золотая Рыбка
4. рублей Показатели 2013 год 2014 год
5. Правила оформления управленческих доументов Документы состоят из отдельных элеметовкоторые приято наз
6. Тематика курса Общая характеристика конституционного права Российской Федерации
7. Проблемы школьной неуспеваемости
8. Тема- Визначення показників якості електричної енергії Варіант 1 Виконав- ст
9. психологических особенностей.html
10. Варіант 7 Керівник роботи Виконав
11. Лекция 16 11Генераторы когерентного света Слово лазер является аббревиатурой выражения ldquo;Light mplifiction by sti
12. темами Принципы методы стиль и формы управления образовательными системами
13. Реферат- Отличительные признаки воровства и клептомании.html
14. Историко-правовой анализ Закона СССР о разграничении полномочий между СССР и субъектами федерации
15. Would lower oil prices be good or bd news for the world economy
16. Мотивации до-музейного собирательства- исторический аспект, современность
17. Почему мы видим кpасный цвет кpасным
18. правовой нормы состоит- гипотеза диспозиция санкция Административное право в большей степени использу
19. тематика и информатика.html
20. Глобальні проблеми сучасності

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе