Шпаргалка по "Программированию и компьютеру"

1.Назн-е и классиф-я ЗУ ЭВМ. Особ-ти примен-я в ЭВМ  общ. и спец назн-ия память ЭВМ - сов-ть устр-в, служащих для запомин-ия, хран-ия и выдачи инф-ии Классиф-я: - по м-ду поиска инф-ии: 1.адресные 2.безадресные - по сп-бу записи: 1.парал-ые 2. последов-ые - по сп-бу хран-ия: 1.статические 2.динамич-ие - по хар-ру обращ-ия: 1.с непосредственными 2.с прямым(циклич-м) 3.с послед-ым  4.с ассоциативным - по хар-ру считывания: 1.без разрушения  2.с разрушением - по месту располож-я:СОЗУ, ОЗУ, ВЗУ, БЗУ, ПЗУ

2. Осн-е хар-ки и особен-ти ЗУ ЭВМ осн-е хар-ки ЗУ: 1. место располож-е 2.емкость 3.ед-ца пересылки 4.м-д доступа 5.быстродействие 6.физ-ий тип 7.физ-ие особенности 8. Стоимость элементная база ЗУ: -полупроводн-ые материалы -магнитные мат-лы (ферромагнетики) -мат-лы с оптическими св-ми (магнитооптич-е) ЗЭ - сов-ть, кот-ая хар-ся разрядн-ю, колич-ым ЗЭ, а т.ж собств-м адресом - порядк-м номером в накоп-ле в ВЗУ в кач-ве носителей исп-ют магнитные, оптич-ие, магнито-оптич-е, бумажные носители. бумажные (перфоленты - перфокарты) устарели, но встреч-ся иногда на предпр-х. в магн-х исп-ют принцип записи инф-ии на подвижный магнитный носитель. магнитная головка записи получает импульс тока, ориентир-т магн-ые домены пов-ти носителя в опред-ом направ-ии (0 и1). в катушке магн-ые головки воспроизвод-ся при перемещ-ии над магнитным носителем возн-ет ЭДС при считывании 1 или не возн-ет при считывании 0 МЛ облад-т таким недостатком, как низкое быстродействие устарели, но сущ-ют ввиде стриммеров, емкость кот-х доходит до десятков терабайт, с гарантир-ым временем хран-я около 30 лет. исп-ют для архивного хран-я. МД разд-ют на накоп-ле на гибких МД (НГМД) и НЖМДисп-ся НГМД 5,25 дюйма с емкостью 720Кб (1,2Мб) и 3,5дюйма с емк-ю 1,44Кб(2,88Мб) НГМД выс-й емкости: флоптич-ие(до 100Мб) ZIP, YAZZ... бернулли (до 1Мб). оказ-сь относит-но дорогим и были вытеснены CD и flash накоп-ли. НЖМД - винчестер явл-ся наиб. удобными, высокоскоростными и емкими устр-ми. для надежн-ти упаковки в герметич-ий корпус. осн-е хар-ки:1.емкость (80Гб) 2.ск-ть вращ-ия (540,7200,10000об/мин) 3.кэш(буфер(сотни Мб)) 4.кол-во цилиндров (CYL)  5.HEAD - кол-во головок записи (вопроизвед-ия).иногда указ-ют кол-во секторов. сектора диска прежназн-ны для удобства передачи инф-ии блоками и записи на дисках.

3. ОЗУ ЭВМ. Принципы постр-ия и функции-ия. ОЗУ память предназн-на для хран-я пермен-й инф-ии, т.к допускает быстрое(оперативное) измен-е своего содержимого в ходе выполн-я процессором выч-х операций. М/унар-он обозн-е - RAM  - random access memory - память с произвольной выборкой. классиф-я: - по техн-гии изгот-ия: 1.(магни-е(на ферритовых кольцах)); 2.полупрводн-е (на биполярных транзисторах) - по сп-бу хран-ия: 1.статические 2. динамич-ие - по сп-бу обращ-ия к массивам эл-в: 1. адресные  2. Ассоциативные - по числу входов выборки: 1. с одним входом (типа 2D); 2. с 2 входами (типов 2,5D и 3D) ЗЭ ОЗУ: в статич-х ОЗУ исп-ся триггеры на биполярных транзисторах, кот-ое легко измеет сост-ие с 0 и1, и наоборот, обеспечивая при этом высокое быстродействие. Недостатком явл-ся необх-ть постр-ия триггера на большом числе транзисторов для устойчивости р-ты, поэтому ЗЭ заним-т на кристалле много места и такая память оказ-ся дрогой. исп-ся для регистров, кэш и быстродействующих ОЗУ.ЗЭ в динам-х ОЗУ явл-ся конденсатор (емкость на кристалле). Для записи инф-ии транзист-ный ключ откр-ет шину для з-да емк-ти. При чтении, ч/з откр-тый ключ, конден-р разраж-ся в разрадную шину. Недост-ки:1.низкое быстрод-ие от времени з-да или разряда конденс-ра  2. Разруш-щее чтение, т.е необх-мо восстанов-ие инф-ии (регенерация)  3. Необх-ть период-ой реген-ции даже без чтения (из-за утечки з-да). Дост-ва:1. Малая площадь ЗЭ на кристалле. 2.выс. емк-ть  3.низкая удельная стоим-ть.

 4.ПЗУ ЭВМ. Принципы постр-ия и функции-ия. К постоянной памяти относят пост-ое ЗУ, ПЗУ (в англ. лит-ре - Read Only Memory, ROM, что дословно перводится как "память только для чтения"), перепрограм-мое ПЗУ, ППЗУ (в англ. лит-ре – Programmable Read Only Memory, PROM), и флэш-память (flash memory). Инф-ия в ПЗУ запис-ся на заводе-изготов-ле микросхем памяти, и в дальнейшем изменить ее знач-ие нельзя. В ПЗУ хранится критически важная для компа инф-ия, кот-я не зав-т от выбора ОС.Программ-мое ПЗУ отлич-ся от обычного тем, что инф-ия на этой микросхеме м. стираться спец-ми м-дами (например, лучами ультрафиолета), после чего польз-ль м. повторно записать на нее инф-ию. Эту инф-ию будет невозм-но удалить до след-й оп-ции стирания инф-ии. Флэш-память явл-ся энергонезав-й пам-ю, (как и ПЗУ). При выкл-ии компа ее содержимое сохр-ся. Однако сод-мое flash-памяти можно многократно перезапис-ть, не вынимая ее из компа (в отличие от ППЗУ). Запись происх-т медленнее, чем считыв-ие, и осущ-ся импульсами повыш-го напряж-ия. Вследствие этого, а т.ж из-за ее стоим-ти, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ. Осн-м принц-м постр-я всех совр-х ЭВМ явл-ся программ-е упр-е. В основе его лежит представ-ие алг-ма реш-я любой з-чи в виде прогри выч-ий. “Алг-м - конечный набор предпис-й, опр-щий реш-е з-чи посред-м конечного кол-ва оп-ций”. “Прога ( для ЭВМ) – упорядоч-я послед-ть команд, подлежащая обработке” Все выч-я, предписанные алг-ом реш-я з-чи, д.б. предст-ны в виде проги, состоящей из послед-ти упр-щих слов-команд. Каждая ком-да сод-т указ-я на конкр-ную вып-мую оп-цию, место нахожд-я (адреса) операндов и ряд служ-ых признаков.Операнды–перем-ые, знач-я кот-х участ-ют в опер-х преобраз-ия данных. Список (массив) всех перем-х (входных данных, промежуточных знач-й и рез-в выч-й) явл-ся еще 1 неотъемлемым эл-м любой проги. Для доступа к прогам, командам и операндам исп-ся их адреса. В кач-ве адресов выст-ют номера ячеек памяти ЭВМ, предназн-х для хран-я объек-в. Инф-ия ( командная и данные: числовая, текстовая, графическая и т.п.) кодир-ся двоич-ми цифрами 0 и 1. Каждый тип инф-ии имеет форматы - структурные ед-цы инф-ии, закодир-ые двоич-ми цифрами 0 и 1.

5.Схемотех-ка ОЗУ в интегр-ом испол-ии.ИМС стат-х и динам-х ОЗУ. в статич-х ОЗУ исп-ся триггеры на биполярных транзисторах, кот-ое легко измеет сост-ие с 0 и1, и наоборот, обеспечивая при этом высокое быстродействие. Недостатком явл-ся необх-ть постр-ия триггера на большом числе транзисторов для устойчивости р-ты, поэтому ЗЭ заним-т на кристалле много места и такая память оказ-ся дрогой. исп-ся для регистров, кэш и быстродействующих ОЗУ.ЗЭ в динам-х ОЗУ явл-ся конденсатор (емкость на кристалле). Для записи инф-ии транзист-ный ключ откр-ет шину для з-да емк-ти. При чтении, ч/з откр-тый ключ, конден-р разраж-ся в разрадную шину. Дин-ий ОЗУ медленнее, но имеет выс-ую емк-ть для сокращ-ия общего числа выводов БИС. Накоп-ль пред-т собой квадратную матрицу ЗЭ, а разряд-ть БИС=1. Этот разряд нах-ся адресной с-мой в 2 этапа:1. Поиск строки (ч/з ДШ строк) в сопровожд-ии спец-го упр-мого сигнала RAS. 2. Поиск столбца (ч/з ДШ столбца) сигнал CAS. Это позв-ет сократить кол-во адресных кодов и орг-ии таких БИС 0=2^А*2^А*1р.

6.схемотех-ка  ПЗУ в интегр-м  испол-е. ИМС програмир-х  и перепрог-х ПЗУ.  ROM – ИМС програмир-я при изгот-ии. Прогр-ся на заводе изгот-ле с пом-ю заказного фотошаблона, кот-й формир-ет в треб-х узлах матрицы – накопителя ЗЭ. Выгодны ток при массовм произ-ве. На УГО ИМС обозн-ся RO, а вназвании отеч-й маркир-ки РЕ. PROM- прогр-ся поль-ем(в отеч-м РТ). В исходном сост-ии на заводе созд-ся полная матрица ЗЭ, кот-е соед-ют адресные и разрядные шиныч/з плавную перемычку. Перем-ка пережим-ся в треб-х узлах с пом-ю прогромматора. Обладают высокой надёж-ю при низкой стоим-ти. Разнов-ю таких ПЗУ стали PLM- программ-е логич-е матрицы, сост-ие из наборов логич-х элемен-в. EPROM – для прогр-я исп-ся возм-ть созд-я по интегр-м тех-ям управляемых перемычек- плавающий затвор транз-ра, кот-й способен накп-ть и длит-е время удерж-ть заряд электронов, смещающий передат-ю хар-ку тран-ра либо в сост-е 0 либо в 1. Чаще исп-ся тех-ии ЛИЗПОМ и МНОП. Стирание инф-ии в таких ПЗУ пров-ся либо эл сигналом либо УФ облуч-ем. В микросхемах ПЗУ доп-ми выводами м.б Upr-подача напр-я прогр-я, OE- разреш-е выхода,ER – управ-ий сигнал стир-я, PR- управ-й сиг-л прогр-я, Ucc- напр-ие питания, CS- выбор микросхемы.

7.сп-бы программ-ния и перепрограммир-ия ПЗУ «прогр-е микросхем», обозначает проц-с записи (занесения) инф-ии в пост-ое ЗУ (ПЗУ) микросхемы. Как пр-ло, запись инф-ии (программир-е), произв-ся при помощи спецустр-в–программаторов.Хороший программ-р позв-ет не только запис-ть, но и считывать инф-ию, а в ряде случаев, произв-ть и др. действия с микросх-й и инф-ей нах-щейся в ней. В зав-ти от типа микросхемы со встроенным ПЗУ, это м.б: стирание, защита от чтения, защита от программир-я и т.п. Используя различные признаки, все многообразие микросхем со встроенным ПЗУ можно систематизировать след. образом: 1.   По функцион-му назнач-ю 1.1.  Мик-мы памяти; 1.2.  Микроконтроллеры с внутр-м ПЗУ;1.3.  Микросхемы программируемой логики (программируемые матрицы). 2.  По возм-ти программир-я 2.1.  Однократно программируемые - микросхемы, допускающие единств-й цикл программир-я;2.2.  Многократно прогр-ые (перепрогр-ые) - микросхемы, допускающие множество циклов программирования(перепрогр-ия). 3.  По доп-ым способам прогр-ия 3.1.  Микросхемы, программ-ые в спецустр-ве – программаторе. Для осуществл-я необх-ой оп-ции (запись, стирание, чтение, верификация и т.п.), подобные микросхемы вставл-ся в спецколодку программатора, обесп-щую эл-кий контакт со всеми выводами микросхемы. Для реализации выбран-го режима, программатор форм-ет в соотв-ии со спецификацией производителя необх-ые послед-ти сигналов, кот-е ч/з колодку подаются на опред-е выводы микросхемы. 3.2.  Микросхемы, поддерж-щие режим внутрисхемного программир-ия (“ISP mode”), и программ-мые непосредс-но в устр-ве польз-ля. 
Подобные микросхемы допускают выполнение необх-й опер-ии (запись, стирание, чтение, верификация и т.п.) непосредс-но в устр-ве польз-ля. Все действия по программир-ю (стиранию, чтению, верификации и т.п.) произв-ся с пом-ю внешнего программатора, опред-м образом подключ-го к устр-ву польз-ля. При этом устр-во польз-ля д.б разработано с учетом специфич-х треб-й данного режима. 3.3.   Микросхемы, поддерж-щие режим внутр-го самопрограммир-я. Подобные микросх. допус-ют выполн-е необх-й оп-ции (запись, стирание, чтение) непосредс-но в устр-ве польз-ля, без использ-я какого- либо программатора. При этом устр-тво польз-ля д.б разработано с учетом специфич-х треб-й данного режима.

8.ВЗУ. Назн-ие, разнов-ти. М-ды записи инф-ии на подвижный МН. В ВЗУ в кач-ве носит-ей исп-ют магн-ые оптич-ие, магнитооптич-ие, бумажные носит-ли. Бумажные – перфоленты, перфокарты устарели, но встреч-ся. В магн-хисп-ся принцип записи инф-ии на подвижн.МН, т.е магнитная головка записи получает имп-с тока, ориентир-т магнитные домены пов-ти носителя в опред-ом направ-ии (0 или 1). В катущке магнитной головки воспро-ся припермещ-ии над МН. Возн-ет ЭДС при считыв-ии «1» или не возн-ет при счит-ии «0». МГЗ(МГВ) иагнитная гловка записи (вопроиз-ия); МН – магн. накоп-ль

9.накоп-ли на МЛ и МД. Особ-ти устр-ва и функцион-ия.возм-ти примен-я в ЭВМ общ и спец наза-ия. МЛ-недост-к: низкое быстрод-ие устарели, но сущ-юи в виде стримммеров, емк-ть кот-х доходит до десятков Терабайт, с гарантир-м временем хран-ия около 30 лет, исп-ют для архивного хран-ия. МД – разд-ют на НГМД (накоп-ли на гибких МД) и НЖМД (накоп-ли на жестких МД). НГМД 5,25дюйма с емк-ю 720Кб(1,2Мб); 3,5 дюйма с емк-ю 2,88Мб. НГМД выс-й емк-ти: флоптич-ие (до 100Мб); ZIP;JAZZ; бернулли (до 1Гб) оказ-сь отн-но дорогими и были вытеснены CD и flash накоп-ли. НЖМД – винчестры-явл-ся более удобными, высокоскоростными и емкими устр-ми. Для надежн-ти упаковки в герметич-й корпус. Хар-ки:1.емк-ть(80Гб-10Тб); 2. Ск-ть вращ-ия(5400об/мин, 7200,10тысоб/мин); 3. КЭШ (буфер) – сотни Мб; 4. Кол-во цилиндров (дорожек-CYL); 5. HEAD – кол-во головок записи/воспр-ия; 6. Иногда указ-ют кол-во секторов (512Мб). Сектор предн-н для удобства передачиинф-ии блоками и записи на диск.

10. накоп-ль на оптич-х  дисках (CD,DVD) Оптический накопитель (ОН) - ЗУ, основанное на исп-ии п/п  лазера, кот-й генер-ет на тонком слое среды световую т-ку диам-ром до одного микрона. ОН: 1. Подразд-ся на накоп-ли с нестираемой, одноразовой и стираемой зап-ю;  
2. Выпуск-ся в виде ОД и КД. Компактный диск (КД) - малогабаритный ОД, инф-я с кот-го счит-ся лазером. КД: 1.записываемые CD-R, допускающие однократную запись пользователем;2стираемые CD-E, допускающие многократную запись;  3.дискретные звуковые CD-DA для записи звука; 4.диски CD-V для видеоконференций; 5.дискретные видеодиски DVD. ОД – выполн-й в форме диска ОН, в кот-м запись и счит-е данных осущ-ся лазером с пом-ю луча света. Особен-ти:1.Носитель CD-RW не читается дисководом DVD; 2.При установке доп-го ЖД буквенные обозн-я сущ-щих накоп-ей на ОД измен-ся; 3.М. загруз-ся с загруз-го КД, но нельзя прочитать его сод-мое; 4.Накоп-ль не м. работать на полной ск-ти из-за неравном-ого распред-я веса КД, поэтому его ск-ть уменьш-ся.

11. накоп-ли на магнитооптич-х  дисках (MOD) МОД изгот-ся с исп-ем ферромагнетиков. 1-ые МОД были размером с 5,25" дискету, потом появ-сь диски размером 3,5". Запись на МОД: излуч-е лазера разогревает участок дорожки выше темп-ры точки Кюри, после чего э/м импульс изм-т намагнич-ть, создавая отпечатки, как и на ОД. Считыв-ие: тем же лазером, но на меньшей мощ-ти, недостат-й для разогрева диска: поляризованный лазерный луч проходит сквозь материал диска, отраж-ся от подложки, проходит сквозь опт-ую с-му и попадает на датчик. При этом в зав-ти от намагнич-ти изм-ся плос-ть поляризации луча лазера (эф-т Керра) что и опр-ся датчиком. Преим-ва:1.Слабая подверженность мех-им поврежд-м;2.Слабая подверж-ть м. п; 3.↑кач-во записи;4.Р-та с ЖД Нед-ки:1. Низк. ск-ть записи;2 ↑ энергопотреб-е; 3.Выс. цена как самих дисков, так и накопителей;4.Малая распростр-ть.

12. Способы созд-я  модулей ЗУ треб-й  ёмк-ти и быстр-я. Если необх-мо увеличить разр-ть модуля памяти то прим-ют наращ-е по гориз-ле. Для увелич-я кол-ва ячеек в модуле памяти проводят наращ-е по вертикале. При этом старшие раз-ды общего для модуля адреса напр-ся на дешифратор, выходы кот-го управ-ют выходами CS  БИС памяти. Для использ-я больших блоков исп-ют комбинир-е наращ-е.

13. особ-ти орг-ии и прим-н безадресной памяти.Стековая, ассоциативная, кэш-память. Кэш-память- быстрод-щий буфер дост-но большого объема м/у проц-ом и сравн-но медленно дейст-щей ОП. Ее объем = около 16-256 Кбайт на 4-8 Мбайт ОП. Кэш-память распол-ся в непосредст-й близости от проц-ра, а кэш верх-х ур-ей – непосред-но в Крист-ле проц-ра. В IBM PCБИС ниж-го ур-ня кэш распол-ся на процесс-ой шине. Инф-ия в кэш-память закач-ся из ОП небол-ми блоками, при этом ненужные блоки удал-ся из кэш обратно в ОП. кэш-памяти позв-ет сгладить различие в быстрод-ии проц-ра и ОП, дает возм-ть в ряде случаев не прерывать р-ту проц-ра при обмене ВУ с ОП в режиме прямого доступа (DMA). АССОЦИАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (АП) - поиск инф-ии происх-т не по адресу, а по ее содер-ию. Под содер-ем инф-ии поним-ся не смысловая нагрузка лежащего на хран-ии в ЯП слова, а содерж-е ЗЭ ЯП, т.е. побитовый состав запис-го двоичного слова. При этом ассоциатив ный запрос - двоичный код с опред-ым побитовым составом. АП бол-го объема явл-ся дорогостоящим устр-вом, поэтому для ее удешевл-я умен-ют число однобитовых проц-ров до одного на ЯП .При бол-х объемах памяти на опред-х кл.  з-ч ассоц-ый поиск сущ-о ускоряет обраб-ку данных и умен-ет вер-ть сбоя в ЭВМ. АП позв-т вып-ть: сложные логич-е опер-ии: поиск max/ min числа в массиве, поиск слов, заключ-х в опред-ые гр-цы, сортировку массив. СТЕКОВАЯ ПАМЯТЬ (СП) - безадресная. СП м.б организ-на как аппаратно, так и на обыч-м массиве адресной памяти. В случае аппар-й реал-ии ячейки СП обр-т одномерный массив, в кот-м соседние ячейки связаны друг с другом разрядными цепями передачи слов. Устр-ва СП предусмат-т т.ж опер-ю простого счит-я слова из ячейки 0 без его удал-я и сдвига ост-х слов.При исп-ии стека для запомин-я парам-в иниц-ции контроллеров каких-либо устр-в ЭВМ обычно предусматр-ся возм-ть счит-я содер-го любой ячейки стека без его удал-я, т.е. счит-е содер-го не только ячейки 0. Стековый принцип орг-ии памяти м-но реализ-ть не только в спец-но предназн-х для этого устр-х. Стековая орг-я данных возм-на и на обычной адресной памяти с произв-м обращ-ем.

14.особ-ти  вирт-ой памяти.Страничная  и сегментно-страничная  орг-я. (ВП)-рес-сы операт-й или внеш-й памяти, выд-мые прилад-й проге ОС. Физ-ое распол-ие ВП на реал-х носит-х м. не совпадать с лог-й адр-цией данных в приклад-й проге. Преобраз-е лог-х адр. проги в физ-е адреса ЗУ обесп-ся аппар-ми ср-ми и ОС. ВП пред-т собой схему адр-ии памяти компа, при кот-ой память предст-ся ПО непрерывной и однородной,в то время как в реаль-ти,для фактич-го хран-я дан-х, исп-ся отд-е обл-ти разл-х видов памяти,включая кратковр-ую (оперативную) и долговр-ую(ЖД, твёрдотел-е накоп-ли). Прим-е: 1.  упростить адресацию памяти клиентским ПО; 2.рацион-но упр-ть ОП компа (хранить в ней только активно исп-мые обл-ти памяти);3.Изол-ть проц-сы друг от друга Сп-бы:1.Страничная орг-ия ВП.ОП делится на стр-цы: обл-ти памяти фиксир-ой длины (например, 4096 байт),кот-ые явл-ся min ед-цей выд-мой памяти.Процс обращ-ся к памяти с пом-ю адреса ВП, кот-й сод-т в себе номер стр-цы и смещ-ие внутри стр-цы. ОС преобр-т вирт-й адрес в физ-й, при необх-ти подгружая стр-цу с ЖД в ОП.При запросе на выдел-е памяти ОС м. «сбросить» на ЖД стр-цы, к кот-м давно не было обращ-й. Крит-е данные обычно находятся в ОП 2.Сегментная орг-я ВП-Мех-м орг-ии ВП, при кот-м вирт-е простр-во дел-ся на части произв-ого размера —сегменты.→ устраняется один из крупных недост-в странич-го мех-ма – внутр-яя фрагментация памяти (то есть наличие большого кол-ва неиспол-х участков памяти внутри стр-ц). Сегментный мех-зм прив-т к внеш-й фрагм-ции памяти (т.е наличию большого кол-ва мелких неисп-х участков памяти м/у сегментами). Для каждого сегмента, как и для стр-цы, м.б назн-ы права доступа к нему польз-ля и его процес-в.