Шпаргалка по "Программированию и компьютеру"

45. Прер-я микропроцессоров  семейства ix86. В семей-ве МП ix86 проц-р имеет схему прер-я со входами: ошибка деления, пошаговый режим, команда INTO(«0») , ком-да INT3(три), ком-да  INTп, MNI(немаскир-е прер-е). каждому типу прер-й схема формирует вектор – адрес двойного слова в ОЗУ. Это слово содержит: новое содерж-е регистра IP, сегментный адрес прог-мы CS для обраб-ки этого прер-я. Прер-я м.б замаскированы – запрещены или разрешены в данный момент (исходя из возм-ти данной прог-мы). Кроме того сис-ме необх-мо распознать уст-во выдавшее запрос – идентифицировать. Способы идентифик-ии: 1) аппаратная идент-я: *множест-е линии прер-й; * циклич-й опрос; * цепочечный опрос; * передача вектора; *арбитраж шин. 2) прогр-я идентиф-я. В прог-м опросе подключ-х устр-в до 1-го отключив-ся. Кроме распознав-я абонентов, необх-мо решить проблему приоритетов прер-й, кот-е чаще всего реш-ся с пом-ю маскир-я. Маска – кодовое слово, запрещ-ие или разреш-ее прер-е данного класса прог-м. маска, код прер-я (причина) а также адрес выполняемой прог-мы хранятся в спец-м регистре ССП – слово состояния прог-мы.

47. Прин-пы структ-ой  орг-ии и функц-ия  ЭВМ. Арх-ра фон Неймана.Арх-ра – отображ-ие модели вычисл-ий на аппаратно-прогр-ую среду, т.е. абстрактное представл-ие физ-ой сис-мы с точки зрения программиста. Опред-т принципы орг-ии ЭВМ и ф-ии компонентов. Арх-ру опис-т хар-ки: разрядность адресов и данных, способы машинного представл-ия даных; состав, имена, значения прогр-но-доступных регистров; формы команд, виды адресации; способы адрес-ии памяти и устр-в ввода-вывода; классы прерываний, особ-ти обраб-ки прер-ий. Принципы арх-ры фон Неймана: цифровое представл-ие ин-ии - двоичное; программное упр-ие; однородность памяти – прог-ма и данные хран-ся в общей памяти и различ-ся по адресам; адресность– каждому элем-ту данных соот-т свой физ-ий адрес. Альтернат-ая арх-ра_Гарвардская (имеет раздельную память для команд и данных. Хар-на для спец-х ЭВМ, АСУ, микроконтроллеров). Особ-ти арх-ры фон Неймана: простота реализ-ии, последовательная, одно устр-во обраб-ки, одномерная память для команд и данных-отсут-т различия м/д ними-память явл-ся «узким местом», огранич-ое быстродей-е. В Гарвардской арх-ре быстродей-е повышено за счет возм-ти орг-ии конвейеров, одноврем-го обращ-ия за командами и данными. Но за счет сокращ-го набора комнд и неоднор-ти алгоритмов обраб-ки возник-т проблема при загрузке конвейеров. В соврем-х ЭВМ совмещены возм-ти этих арх-р - ядро по Гарвард-ой (RISC), а окружение по CISC.

48.Осн-ые  классы вычисл-х  машин. Арх-ые и  срукт-ые особ-ти  орг-ии больших  и супер-ЭВМ.Осн-ые  классы выч-х машин  (области примен-ия): суперЭВМ, большиеЭВМ, малые (мини), микро, портативные. Области примен-ия больших ЭВМ: реш-ие научно-тех-х задач; инж-ые расчеты; АСУП-на предприятиях; инф-но-справочные сис-мы, инф-но-поисковые сис-мы; автоматиз-ия проектир-ия. Обл-ти примен-ия суперЭВМ: реш-ия задач сверхвысокой произв-ти; прогнозир-ие метеообстановки; моделир-ие сложных проц-в; обраб-ка больших объемов данных в реальном масштабе времени; оптимиз-ия реш-ий.

49. Орг-ия мини- и  микро-ЗВМ.

Класс-ия микро-ЭВМ: универс-ые (многопольз-ие, персональные), специализир-ые (многопольз-ие, персон-ые, встраиваемые). Примен-ся: автоматиз-ия контроля и измер-ий; упр-ие в сетях передачи данных; первичная обраб-ка инф-ии в местах ее зарождения; реш-ие задач во встроенных

50. Треб-ия высокопроизвод-ой  обраб-ки инф-ии. Модели  вычисл-ий. Класс-ия по Флинну. Усл-ия эффект-ого парал-го прогр-ия: алгоритм д. б. разбит на независ.ые, треб-ие примерно одинак-го номера времени выполн-ия блоки, кот-ые будут реализ-ны как отдельные процессы. Парал-но работ-ие части алгоритма д. составлять большую по времени выполн.ия часть прог.мы. Кол-во и объем перед-х сообщ-ий д. б. минимиз-ны, частота сообщ-ий м. огранич-ся исп-ми коммуник-ми. В парал-х вычисл-х сис-х термин центральный проц-р замен-ся проц-м элем-м, проц-м модулем, проц-м узлом. Вычисл-ая сис-ма с парал-ой арх-ой хар-ся: типом и произв-ю примен-х проц-х элем-в, масштаб-ю, объемом и типом модулей памяти, возможными связями и способами взаимод-я проц-х элем-в друг с другом. В основу класс-ии Флинна положено понятие потока-послед-ть элем-в, команд или данных, обраб-х проц-м. Класс-ия Флинна: ОКОД (SISD)- одна команда, одно данное.ЭВМ с послед-ой обраб-ой (даже если в составе есть неск-ко проц-в или конвейер). МКОД (MISD) – много команд, одно данное. Относят конвейерные сис-мы, но больш-во послед-ей считают этот класс пустым (этапами на конвейре явл-ся отд-ые команды). ОКМД (SIMD) – одна команда, много данных. Относят матричные, векторные, векторно-конвейерные, ассоциат-ые, систолические. МКМД (MIMD) – много команд, много данных. Очень широк (перегружен). Вкл-т разл-ые многопроц-ые ВС, машины потока данных, нецрокомпы.

51. Закон Амдала.Приобретая для своей задачи парал-ую вычисл-ую сис-му, пользователь рссчит-ет на значит-ое повы-ие скорости вычисл-ий за счет распред-ия вычисл-ой нагрузки по множ-ву парал-но работ-х проц-ов. В идеальном случае сис-ма из и проц-в могла бы ускорить вычисл-ия в n раз. В реальности такого не удается. Главная из причин - невозможность полного распарал-ия одной из задач. Ориентируясь на парал-ую ВС, необходимо сознавать, что добиться прямо пропорц-ого числу проц-в увел-ия производ-ти не удастся, и встает вопрос о том, на какое реальное ускорение можно рассчитывать. Ответ – Закон Амдала (выражает ускорение, которое м. б. достигнуто на сис-е из n проц-в).

52.Способы коммутации, топологии коммуник-х сетей вычисл-х сис-м.

Сетевые межсоединения (СМС)-любая многопроц-ая ВС обладает возм-ю обмена данными м/д компонентами-коммуникац-ая сис-ма (СМС). Орг-ия внутр-х коммуник-ий – топология сети. Способ соед-ия проц-х элем-в и модулей памяти – топология сис-мы.Различают сети со статич-ой и динам-ой топологиями. Атрибуты СМС: стратегия синхрониз-ии (синхр-ая, асинхр-ая); стратегия коммутации (соед-ий, пакетов); стратегия упр-ия (централиз-ое, децентрализ-ое упр-ие). Параметры СМС: * размер сети равен кол-ву узлов, объед-х сетью, * число связей – суммарное кол-во каналов м/д всеми узлами сети, * диаметр сети – миним-ый путь, по кот-му проходит сообщ-ие, * порядок узла – число узлов в сети, * пропуск-ая спос-ть – кол-во инф-ии, кот-ая м.б. передана по сети в ед-цу времени. Способы маршрут-ии – правило выбора очередного узла, которому пересылается сообщ-ие. Основа марш-ии – адрес узла (двоичное представл-ие адреса). Двоичные коды адресов смежных узлов задаются ф-ей марш-ии данных-задает правило вычисл-ия адреса возм-го смежного узла на основании адреса предыдущего узла. Осн-ые Ф-ии марш-ии: перетасовка, тасование, баттерфляй, реверсирование битов, сдвиг, комб-ия неск-х вариантов.

53. SIMD.SIMD-одиночный поток команд и множеств-ый поток данных. ВМ данной арх-ры позвол-т выполнять одну армфмет-ую опер-ию сразу над многими данными – элем-ми вектора. Предст-ли класса SIMD-матрицы процессов, где единое упр-ее устр-во контрол-т множ-во проц-х элем-ов. Все проц-ые элем-ты получ-т от устр-ва упр-ия одинаковую команду и выполняют ее над своими локальными данными. В этот класс можно вкл-ть и векторно – конвейерные ВС, если каждый элем-т вектора рассматр-ть как отдельный элем-т потока данных. Разнов-ти ВС класса SIMD: векторные, матричные, ассоциативные, систолические, VLIW-Вс и их модиф-ии. Векторный проц-ор-проц-р, в кот-м операндами большинства команд явл-ся упоряд-ые массивы данных. Либо на базе неск-х АЛУ, обрабат-х векторов. Матрицы ВС предназ-ны чтобы обраб-ть большие массивы данных. Матричный проц-р сост-т из упоряд-го массива элем-ов (для специф-ии задач). Систолич-ие построены так, что рез-ты единого перед-сяслед-му реш-му другую задачу. Ассоциативный проц-р можно опр-ть как ассоц-ую память, допуск-ую парал-ую запись во все ячейки, для которых было зафикс-но совпад-ие с ассоц-м признаком (мультизапись). Систолич-ая струк-ра-однородная ВС из прой-х элем-в, совмещ-ая в себе св-ва конвейерной и матричной обраб-ки.

54. MIMD. MIMD- множественный поток команд и множ-ый поток данных. Класс предполагает наличие в ВС множества устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс и работающих каждое со своим  потоком команд и данных. Класс широк, поскольку вкл-т в себя всевозможные мультипроцессорные системы. Приобщение к классу зависит от трактовки. ВС класса MIMD- симметр-ые мультипроц-ые, кластерные, массовая параллельная обработка, неоднородный доступ к памяти, на базе транспьютеров,  с обработкой по принципу волнового фронта. Кластеризация – одно из самых соврем-ых напр-ий в созд-ии вычисл-х сис-м. Кластер – группа взаимно соед-х выч-х сис-м, работающих совместно, сост-я единый вычисл-ый ресурс и созд-я иллюзию наличия единств-ой ВС. По архитектуре явл-ся слабо связанной сис-ой. Преим-ва: абсолютная масштабируемость, наращиваемая масш-ть, высркий коэф-т готовности, превосходное соотношение цена/производ-ть.