Шпаргалка по "Программированию и компьютеру"

30. Инструмент-е сред-ва  прогр-я и отладки  МПС. Особен-ти  примен-я основ-х  команд Debug.Прог-ма Debug явл-ся системным сред-м для отладки прог-м и проверки оборуд-я. Debug нах-ся в системной папке System 32 или м.б загружен ч/з Пуск-Выполнить- Debug. Сигналам успеш-го запуска Debug явл-ся окно с приглашением в виде символа «-». В исход-м сост-ии ОС предост-ет Debug первую свободную область памяти, записывая при этом в сегмент-е регистры её 16-ый адрес. Значение этих регистров равны, что поз-ет программисту самост-но их изменить их в  сторону увелич-я. В исходном сост-ии на экране м.б выведено содерж-е всех программно доступных регистров и текущей команды в три строки: 1) содерж-е регистров AX, BX,CX,DX, SI, DI, SP, BP. 2) Содержимое регистров CS, DS, ES, SS, IP(флаги). Указанный IP счётчик команд, содержащий адрес текущей команды в сегменте кода. Флаги – состояние битов рег-ра флагов, представлены сдвоенными англ-ми буквами. 3)указ-ся адрес тек-й команды. Её 16-ый код, мнемокод, а если есть обращ-е к памяти, то её адрес и содержимое. Debug позв-ет: вводить прог-мы и данные в рег-ры и память МП, редактировать их; выполнять прог-мы в автоматич-м или пошаговом режиме, вмешиваясь при необх-ти в ход их выпол-я; выводить на экран содерж-е обл-ти памяти; получать 16-ые коды программ; сохранять и загружать файлы. КОМАНДЫ Debug: R- просмотр или изменение содержимого дост-х регистров. R¬ (без параметров)- выводит на экран содерж-ое всех регистров. Если необх-мо изменить содерж-е рег-ра то указываем его имя. A- ассемблирование(ввод в прог-му в мнемокодах). А200¬ - для ввода прог-мы с 200-й ячейки памяти. Адрес след-й команды предост-ся Debug автоматич-ки.  Если при вводе допущена синтаксич-я ошибка, то Debug указ-ет предполаг-е место ошибки и автоматич-ки предост-ет возм-ть повторного ввода команды. Для заверш-я ввода прог-мы необх-мо выйти на приглашение. U – дезассемблирование. Поз-ет просмотреть прог-му в мнемокодах а также автоматич-ки получить 16-ые коды команд.  E- занесение данных в память. D- дамп памяти, отобр-ет содержимое памяти в виде 16-ых данных, причём здесь же отображ-ся эти данные в AS CI кодах. T- трассировка- выпол-е прог-мы по командам. Первый ввод команды- Т=100, последующие Т¬. после каждого выпол-я Т на экране отобр-ся состояние МП в виде трёх строк описанных выше. G- выполнение прог-мы в автоматич-м режиме. Q – выход.

31. Особенн-ти организ-ии 32-разрядных  МП. Форматы команд. Особ-ти предст-я  команд на языке  ассемблера. Общие  отличия – поддерживает несколько режимов работы; адресует физич-ю память до 4Гб; поддер-ет виртуальную память; содержит встроенные блок упр-япамятью; имеет 4-уровневую сис-му защиты памяти и ввода/вывода от несанкционированного доступа; имеет сред-ва отладки и тестир-я; оперирует 8, 16 и 32 битовыми операндами, строками байт и слов. Режимы работы: режим реальной адресации- совместим с 8086 полностью. Адресует 1Мб физ-й памяти; защищённый р-м виртуальной адрес-ии- адрес-ет до 4Гб байт физ-й памяти и возможностью 64 Тб виртуальной памяти.Особен-ти МП ix86: 1) конвееризация- разбивка выполняет разбивку каждой инструкции на неск-ко этапов с выполнением каждого этапа на своей ступени конвеера. Суперконвеер-я – применение более 5 ступеней. 2) суперскалярность- применение двух и более парал-но дейст-х конвееров. 3) переименование регистров – возм-ть использ-я одного имени рег-ра для двух переименованных, что поз-ет парал-но проводить запись и чтение. 4) продвиж-е данных- команда начинает исполняться до получения данных, кот-е могут поступать с другого конвеера. 5) предсказание перехода- возм-ть перехода по одной из ветвей до выборки команды перехода, что сущ-но ускоряет работу в случае выпол-я усл-я. 6) испол-е по предлож-ю(спекулятивное) запрос получ-я данных. 7) примен-е технол-ии ММХ(мультимедия). 8) испол-е с изменением послед-ти команды- возм-ть изменения порядка если их можно выпол-ть независимо. 9)примен-е двойной независимой шины для увелич-я быстродей-я. Одна шина- связь ядра МП с основной памятью, вторая- для обмена с КЭШ памятью. 10) вторичный КЭШ интегрирован в корпус. 11)архитек-ра МП рассчитана также на применение в многопроц-х сис-х (до 4 МП). 12) примен-е тех-ии SSE – возм-ть выпол-я одной команды для группы данных не только целых но и с плавающей точкой.

32. отлич-е черты  и принципы организ-ии МП RISC- архит-ры. Осн-е архит-е решения применяемые в современных CISC  и RISC микропроцессорах для повышения производ-ти. МП типа RISCсодержат набор только элементарных команд, встреч-ся в прог-ах. При необх-ти выпол-я более сложных команд в МП происх-т их автоматич-я сборка из элемент-х. в этих МП все элемент-е команды имеют одинаковый размер и на выпол-е каждой из них тратится один машинный такт(на выпол-е даже самой короткой ком-ды из сис-мы CISC тратится 4 такта) МП типа RISC хар-ся оч высоким быстродей-ем. Они программно несовместимы с CISC МП. Регистровая память у RISC МП большого объёма, длина хранимой прог-мы в среднем на 30% длиннее CISC, реализущ-ей те же функции. CISC МП по показанию стоимость-произ-ть и временным затратам на разработку уступает  RISC программам.

33.Организ-я  ввода/вывода. Проблемы, пути решения. Передача инф-ии м/д ядром (память и прцессор) и перефенрийном устр-вом – наз-ся операцией ввода/вывода. Виды обмена информацией: программно управляемый обмен, обмен в режиме прерываний, обмен в режиме прямого доступа в память. Проблемы при организации сис-м ввода/вывода: обеспечение воз-ти реализации ЭВМ с переменным оборуд-ем; обесп-е парал-ой во времене работы процессора и переферийных устр-в при выполнении ими процедур ввода/вывода; обесп-е независ-ти прогр-я ввода/вывода от особен-ей переф-го устр-ва, упрощ-е прогр-я операций ВВ; обесп-е автоматич-го распознавания состояний переф-го устр-ва(исправность, занятость, готовность) и автоматич-й реакции проц-ра на многообразные ситуации. Возможные пути реш-я: модульность- проектир-е на основе мод-го (аграгатного) принципа и унификация- приведение к единому стандарту.

34, 35. защита от ошибок  вводимой (передаваемой) инф-ии. Защита от ошибок провод-ся: путём многократного повторения перед-х символов, одновременной передачсей одной и той же инф-ии по нескольким парал-м каналам, примен-е кодов обнаруж-х и исправ-х ошибки(Хемминга, циклич-е, Грея), прмен-ся методы физич-й защиты каналов инф-ии (экранирование, фильтрация помех).

36.Понятия  и ф-ии модуля  ввода-вывода (МВВ). Под МВВ подраз-ся устр-во, кот-му проц-р передаёт команды на обмен и ф-ии управ-я переф-м устр-м по обмену м/д ним и памятью. Разновид-ти МВВ: проц-р ВВ, каналы ВВ(мультиплексные, селекторные), контроллеры(обмена, КПДП) - управ-е устр-ми в ассинхрнонном реж-ме, преобраз-е данных, адаптеры- для преобраз-я данных. Мультиплек-е – работа с большим кол-м медленно действ-х устр-в. обменив-ся байтами или небольшимит блоками данных. Селекторные – обмен большими массивами инф-ии с быстродейст-ми внеш-ми устр-ми. Основ-е ф-ии МВВ: локализация данных, управ-е и синхрониз-я, обмен инф-ей, буфериз-я данных, обнаруж-е ошибок. Способы орг-ии ВВ: программно управ-й ВВ, ВВ по прерыв-ям, прямой доступ к памяти. Основные параметры интер-са: пропускная способность, мах частота передаваемых инфрм-х сигналов, мах допустимое расстояние м/д отдельными устр-ми, общее число проводов, информационная ширина, связность, мах число подключ-х устр-в, мах длина линии или шины. Способы реализации интер-са: Способ передачи инф-ии(парал-й, послед-й); принцип обмена инф-ей (синхронный, асинх-й); режим передач (двусторонняя, двууст-я поочерёдная, односторонняя); способ соедин-я устр-в(радиальная, магистра-я, цепочная, комбинир-я). 

37. внутримашинные (большие) интерфейсы ЭВМ. Принципы организации шин. Под большим интерфейсом понимается интер-с для связи с процессором.  Он включает: шины данных, адреса, управления, соответствующие им регистры, в том числе регистр состояния, предназначенный для хранения признаков сост-ия подключ-х к нему устр-в. К большим интерфейсам подкл-ся несколько устр-в, поэтому их коммутация  с процессором проводится селектором  Адресов под управлением собственного узла управления. Шина – набор коммуникативных линий каждая из которых перед-т сигналы представленные двоичными цифрами. По линии посылается развёрнутая во времени послед-ть таких сигналов. Физич-е линии шины реализ-ся в виде отдельных проводов, как полоски проводящего материала на монтажной плате.

38. Периферийные (малые) интерфейсы ЭВМ. Малые интерфейсы- обеспеч-т подключ-е индивид-х периф-х устр-в и содержит каналы для передачи данных а также сигналов управ-я периф-ми устр-ми и инф-ии о его состоянии. Малые интер-сы: *интер-сы семейства RS обмена данными по послед-му комуник-му порту(СОМ); *интерфейс  IEEE 1394 ;*Интер-с USB ;*Инт-с MIL STD 1553мультиплексный канал инф-го обмена;*Инт-с IEEE1284- разновидности: LPT,SPP,EPP, ECP.

39. Перефир-ые устр-ва (ПУ). Класс-ия, хар-ки.Назначение  ПУ – орг-ия входных и вых-х потоков управл-ей инф-ии, данных для обраб-ки рез-в вычислений. ПУ – источник или потребитель управл-ей инф-ии, данных для обработки, рез-в вычислений. Класс-ия ПУ: 1) по назнач-ию и месту распол-ия (для общения с пользователями-монитор, принтер; для общения с собственной ЭВМ-ВЗУ, датчики, АЦП, ЦАП; для связи с удаленными устр-ми-модемы, сетевые карты). 2) по хар-ру решаемых задач (регистрирующие-запись на промежуточные носители; оперативные УВВ-оперативное взаимод-ие операнда с ЭВМ; автоматические-датчики, сканеры). 3) по быстродей-ю (низкоскор-ые, среднескор-ые, высокоскор-ые). 

40. Программно управляемый  ввод-вывод (ВВ).Обмен  провод-ся по командам  проц-ра: IN аккумулятор, порт; OUT порт, аккумулятор. Порт – спец-ый регистр, ПУ, имеющий в сис-ме свой адрес. В этом режиме программист заранее опред-т момент обмена данными, предполагая, что ВУ готово к обмену. В реальных программах кроме обмена инф-ей необходимо запросить у ВУ его сост-ие (готово/неготово).Поэтому ВУ (или МВВ) имеют спец-ый регистр сост-ия. Дост-ва: Простота МВВ, т.к. упр-ие ВВ берет на себя проц-р; при обноврем-ой работе с неск-ми ВУ приоритет устр-в легко изменить прогр-ми ср-ми; легко реализовать подключ-е новых ВУ или отключ-е ранее подключ-х. Недостатки: неэффект-ое исп-ие прой-ра (ожидает готовность очередной порции инф-ии); пересылка даже одного слова требует вып-ие неск-х команд.

41. Ввод-вывод по  прерываниям и  в режиме ПДП.Обмен  по прер-м. Инициатором общения м.б. проц-р или ВУ, что позвол-т проводить обмен в случайные моменты времени, освобождая при этом проц-р для реш-ия других задач. ЦП выдает контроллеру прерываний на обмен инф-ей и далее продолжает вып-ть свои задачи. Контроллер прер-ий проводит подготовку ВУ к обмену, выставляя на шину данных инф-ию. Затем выдает в ЦП сигнал запроса прерывания. Если ЦП готов к обмену, то он отвечает сигналом подтвержд-я запроса и перех-т к вып-ию подпрог-мы обмена. Эта прог-ма аналогична прог-ме ВВ. При этом необходимо обеспечить возврат к прерванной прг-ме, для чего прерывающая прог-ма сохраняет инф-ию о сост-ии ЦП в памяти. Проблемы: опр-ть какое устр-во выставило запрос; какой д.б. порядок при одноврем-м поступл-ии запросов. Идентификация ВУ пров-ся тремя способами: множественными линиями прерываний (при малом числе ВУ и жесткой струк-ре сис-мы); программная идентиф-ия (прогр-ый опрос ВУ ч/з общую прог-му прерываний); прерывание по векторам. Задача порядка обраб-ки прер-ий реш-ся либо аппаратно (схемы приоритетов) либо программно (порядок опроса ВУ опред-ся прог-ой). Дост-ва: эффективнее программног, т.к. ЦП только выдает команду ВВ, а затем продолжает вып-ть осн-ую прог-му; легко м.б. реализ-на идентиф-ия устр-ва, запрасывающего прерывание. Недостатки: темп передачи при ВВ ограничен скоростью, с кот-ой ЦП в сост-ии опросить и обслужить устр-во; ЦП вовлечен в упр-ие передачей, для каждой пересылки он д. вып-ть опред-ое кол-во команд. Орг-ия прямого доступа к памяти (ПДП). ПДП примен-ся для обмена большими массивами инф-ии с быстродей-ми ВУ. Для этого в ЭВМ вкл-ся контроллер ПДП. В составе типового контроллера: устр-во упр-ия, регистр адреса, регистр данных, счетчик данных. Назначение КПДП: освободить поц-р от рутинных операций упр-ия обменом. Проц-р выдает в КПДП инф-ию об источнике данных, а также адрес памяти для ее хранения. Проц-р инициализ-т КПДП, причем опред-ся: вид запроса, адрес нужного ВУ, адрес начальной ячейки памяти Зу, кол-во слов для чтения/записи. Порядок чтения: КПДП в ЦП→запрос ПДП, ЦП в КПДП→подтверждение ПДП, КПДП содержимое РА→на ША, затем на чтение ЗУ, слово из ОП→на ШД, КПДП на ША→адрес ВУ, затем вывод, слово ШД→ВУ, КПДП снимает запрос ПДП, ЦП снимает подтверждение ПДП. Порядок записи: КПДП на ША→адрес Ву, затем ввод; слово ВУ→ШД; КПДП на ША→адрес ОП, затем Запись ЗУ; слово ШД→ОП. Эффект-ть ПДП опред-ся одним из трех режимов: блочная пересылка, пропуск цикла, прозрачный режим. Дост-ва: скоростной обмен большими массивами, проц-р не участвует в пересылке данных. Недостатки: эффективность ПДП зависит от режимов.

42. Устр-во и примен-ие  БИС  парал-ого  и послед-но программир-х  интерфейсов.БИС парал-но прогр-го инт-са. Представитель К 580ВВ55. Такие БИС пред-ны для орг-ии обмена инф-ей м/д МП и неск-ми ВУ. Обычно работает в неск-х режимах, кот-ые задаются путем прогр-ия БИС выдачей соот-ей команды из МП. Для связи с МП исп-ся канал КД. Для связи с ВУ – три 8-разрядных канала (КА, КВ, КС). Канал Кс м.б. пред-н как два независ-х канала для передачи управл-ей сигнала. Внутренний обмен пров-ся по 8-разрядной внутр-ей магистрали. Устр-во упр-ия БИС-УУ- приним-т сигналы с шины упр-ия-ШУ (ВВ,CS) и младшие разряды шины адреса-ША (А0, А1). Кроме того УУ приним-т сигналы с регистра упр-го слова-РУС. Наличие РУС и опред-т программир-ть БИС. РУС и каналы А, В, С явл-ся фактически портами ВВ, адреса кот-х созд-ся младшими разрядами ША (А0, А1). Программ-ые БИС на 1 из 3-х режимов пров-ся выдачей из МП управл-го слова в РУС. Режимы: режим 0-синхронный (однонапр-ый без квинтирования); режим 1-асинхронный (однонапр-ый с квинтированием); режим 2-асинхронный (двунапр-ый с квинтированием). Особ-ти: автоматич-ий выход на режим ввода инф-ии с одного из портов ч/з сигнал сброса. БИС послед-но прогр-го инт-са. Представитель-К580ВВ51. УСАПП – универсальный синхр-но – асинхр-ый приемник – передатчик. Предназ-н для орг-ии послед-х каналов обмена инф-ей. Есть блоки передачи и приема. Режимы работы: синхр-ая передача, асинхронная переда

43. Прог-ие портов  ввода/вывода. Порт-схема, ответств-ая за прд. инф-ии из перефир-ого устр-ва ввода в аккум-р АЛУ (порт ввода) или из аккум-ра на перифер-ое устр-во вывода (порт вывода).Схема обеспеч-т электр-ое и логич-ое сопряж-ие ВМ с подключ-м к нему перефир-м устр-ом. В модуле ВВ предполаг-ся, что каждое ПУ подключ-ся к своему порту. Каждый порт имеет уник-ый номер, кот-ые указ-ся в адресной части команд ВВ. Дешифратор номера порта ВВ обеспеч-т преобр-ие номера порта в сигнал, разреш-ий опер-ию ввода или выводана соот-м порте.непосред-но ввод (вывод) происх-т при поступл-ии из МПА сигнала Вв (Выв).

44. Организация прерываний  в ЭВМ. Функции  и хар-ки сис-мы  прер-я, орган-я  переходов к прер-й сис-ме. Прерывание- реакция сис-мы но входной сигнал запроса. Сис-ма прер-й явл архитектурным свой-м ЭВМ, позвол-м эффективно использовать её ресурсы (ЦП) при одновр-но выпол-ых проц-х.  эта сис-ма обесп-ет обраб-ку событий в случ-е мом-ты времени. Инициатором прер-й может быть как внеш-е устр-ва, так и процессор. Если инициатор проц-р то м.б по прер-ю или сигналы от прерыв-й некот-х событий (ошибки, обнаруж-е сис-й – контроллер, деление на ноль, переполнение разряд-й сетки). Т.о сис-ма прер-й – это совокуп-ть аппаратных и прогр-х сред-в, реализ-х механизм прер-й. для семейств ЭВМ харак-ны совокуп-ти сред-в(микро, большие, супер ЭВМ): 1)INTR- вывод МП для входного сигнала внеш-го прер-я;2) INTA- вывод МП для вых-го сиг-ла; 3) NMI – вывод МП для вход-го сиг-ла немаскированного прер-я. К прогр-м сред-вам относ-ся: таблицы векторов прер-я, отдель-е флаги, машинные ком-ды МП. Механиз прер-я прог-мы. Прерывания – реакция на входной сигнал запроса или ком-ду прер-я. Приостанов – примитивное прер-е (содержимое Ссетчика команд не измен-ся). Разнов-ю прер-я явл-ся приостанов(характерен для АСУ и спец ЭВМ), который закл-ся в приостанове работы ЭВМ для обмена одиноч-м словом, причём исп-ся только аппарат-е сред-ва. Осн-е ф-ии прер-й: 1. Запомин-е сост-я прер-й прог-мы; 2. Осущест-е перехода к прер-й прог-ме; 3. Восстанов-е сост-я прер-й прог-мы; 4. Возврат к прер-й прогр-ме. Хар-ки сис-мы прер-й: 1)общее кол-во типов запросов прер-й. это число входов в сис-му прер-й(оно же число классов или уров-ей прер-й); 2) время реакции. Время м/д появлением запроса прер-я и началом выпол-я прер-й прог-мы; 3)Затраты времени на переключение прог-мы равны суммарному расходу времени на заполнение и восстанов-е сост-я прог-мы; 4) глубина прер-я мах число прог-м, кот-е могут прер-ть друг за другом.  При прер-ии: 1) при поступлении запроса сист выясняет можно ли прервать текущую прог-му; 2) если можно то проводить переход к прер-й прог-ме (в режиме IPзапис-ся адрес новой прго-мы ); 3) прерыв-я прог-ма сохраняет состояние прер-й(обычно в стеке); 4) обработкой м.б обмен данными или выдача управ-х воздействий внеш-м устр-ам по рез-м обраб-ки; 5) по окончании – востанов-е прер-й прог-мы; 6) возврат. Для разделения запросов на классы сис-ма прер-й обычно имеет регистр запросов, приним-й одиночные запросы от абонентов. Абон-ты обработанные одной прог-й групир-ся, выходы кот-х связаны со схемой распознав-я класса прер-я.