Основные характеристики ЭВМ. Классификация средств электронной вычислительной техники

4. Следующий  уровень образует КЭШ память  или память блокнотного типа. Она представляет собой буферное  запоминающее устройство предназначенное для хранения активных страниц объёмом десятки и сотни килобайт. Время обращения к данным составляет 10-20 Нс при этом может использоваться ассоциативная выборка данных. КЭШ память, как долее быстродействующее запоминающее устройство предназначается для ускорения выборки команд программ и обрабатываемых данных. Сами же программы пользователей и данные к ним размещаются в оперативном запоминающем устройстве (ёмкость – миллионы машинных слов, время выборки до 100 Нс).

5. Часть машинных  программ обеспечивающих автоматическое управление вычислениями и используемых наиболее часто может размещаться в постоянном з/у (ПЗУ). На более низких уровнях иерархии находятся внешние запоминающиеся устройства магнитных носителях: на жёстких и гибких магнитных дисках, магнитных лентах, магнитно-оптических дисках и др. Их отличает наиболее низкое быстродействие и очень большая ёмкость.

6.  Организация  заблаговременного обмена информационными  потоками между ЗУ различных  уровней при децентрализованном  управлении или позволяет рассматривать иерархию памяти, как единицу абстрактную кажущуюся (виртуальную) память, согласованная с работой всех уровней обеспечивается под управлением программ ОС. Пользователь имеет возможность работать с памятью на много превышающей ёмкость ОЗУ. Децентрализация управления и структуры ЭВМ позволило перейти к более сложным многопрограммным (мультипрограммным) режимам. При этом в ЭВМ одновременно обрабатывается несколько программ пользователей.

43.

Технология  сверхбыстрых интегральных схем.

При рассмотрении структуры любой ЭВМ обычно проводят её детализацию, как правило в структуре ЭВМ выделяют следующие структурные элементы: узлы, блоки и элементы. Такая детализация соответствует вполне определённым операциям преобразования информации заложенных в программе пользователя. Нижний уровень обработки реализует элементы, каждый элемент предназначается для обработки единичных электрических сигналов соответствующих битам информации.  Узлы обеспечивают одновременную обработку группы сигналов информационных слов. Блоки реализуют некоторую последовательность в обработке  информационных слов. Функционально обособленную  часть Машиных операций (блоки выборки команд, блоки записи чтения и т.д.) Устройство предназначается для выполнения отдельных машинных операций  и их последовательность. В современных вычислительных машинах всё строится на комплексах (системах), интегральных схем (ИС). Электронная микросхема  называется интегральной, если её компоненты и соединения между ними выполнено в едином технологическом цикле, на едином основании и имеют общую, единую герметизацию и защиту от внешних воздействий и повреждений. Каждая микросхема представляет собой миниатюрную электронную схему сформированную послойно в кристалле проводника. В состав микропроцессорных блоков наборов включаются различные типы микросхем, но все они должны иметь единый тип межмодульных связей, оснований не стандартизации параметров сигналов взаимодействии (амплитуда, полярность, длительность импульсов и т.п.) Основу набора обычно составляют большие интегральные схемы (БИС) и СБИС. На очереди следует ожидать появление ультро большие интегральные схемы (УБИС), кроме них обычно используются микросхемы с малой и средней степенью интеграции (СИС). Функционально микросхемы могут соответствовать устройству, узлу или блоку, но каждая из них состоит из комбинаций простейших логических элементов реализующих функции формирования, преобразования и запоминания сигналов.

44.

Выполнение  на ЭВМ вычислительных операций.

Системы счисления  называется способ изображения чисел с помощью ограниченного набора символов имеющих определённые количественные значения. Различают позиционные и непозиционные системы счисления. В позиционных каждая цифра числа имеет определённый вес, зависящий от позиции цифры в последовательности изображающей число. Позиция цифры называется разрядом; в позиционной системе счисления любое число можно представить в виде

Аn=аm-1·am-2·…·a0·a-1·a-2·...·a-k=am-1·N 
 

Ai-ая – цифра числа.

k – количество цифр в дробной части числа.

m – количество цифр в части числа.

N – основание системы счисления.

Во всех современных  ЭВМ для представления числовой информации используется двоичная система  счисления. Это обусловлено: 1) более  простой реализацией алгоритмов выполнения арифметических и логических операций. 2)более надёжной физической реализацией основных функций, т.к. они имеют всего два состояния 0 и 1. 3) экономичностью аппаратурной реализацией всех схем ЭВМ. Кроме двоичной системы счисления широкое распространение получили произведения системы.

{0;1} {0;1;2;3;4;5;6;7;}

Двоично-десятичные представления десятичных чисел

{0;1;2;3;4;5;6;7;8;9;} 

Перевод дробных  чисел.

Целое число  с основанием Ni переводится в систему с основанием N2 путём последовательного деления An1 на основание N2 – до получения остатка. Полученное частное следует делить на основание N2 и этот процесс надо повторять до тех пор, пока частное не станет меньше делителя. Полученные остатки от деления и последнее частое записывается в обратном порядке полученному при делении; сформированное число и будет являться числом с основанием N2.

Дробное число  с основанием N1 переводится в систему счисления путём последовательного умножения. An1 на основание N2. При каждом умножении целая часть произведения берётся в виде очередной цифры соответствующего ряда, а оставшаяся часть принимается за новое множимое. Число умножений определяет разрядность полученного результата, представляющего число An1  в системе счисления A10=0,625.

45.

Процессор ввода/вывода

1.Определение  операции ввода/вывода.

2.Проблемы  появляющиеся при разработке систем ввода/вывода ЭВМ.

3.Стандартизация  интерфейсов ввода/вывода.

4.Концепция  виртуальных устройств.

5.Понятие  интерфейса. 

1. Вычислительные  машины помимо процесса основной памяти образующих её ядро содержит многочисленные периферийные устройства (ПУ), внешние запоминающие устройства (ВЗУ) и УВВ. Передачи информации с периферийного устройства в ЭВМ называется операцией  ввода, передачей из ЭВМ в ПУ – операцией вывода.
2. При разработке систем ввода/вывода ЭВМ особое внимание обращается для решения следующих проблем: должна быть обеспечена возможность реализации машин с переменным составом оборудования (машин с переменной конфигурацией), для объективного и высоко производного оборудования в ЭВМ должны реализовываться одновременная работ процессора над программами и выполнение периферийными устройствами  процессов ввода/вывода, необходимо упростить для пользователя и стандартизировать программирование операции ввода/вывода, обеспечить независимость программирования ввода/вывода от особенности того или иного периферийного устройства. Необходимо обеспечить автоматизированное распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразий ситуаций возникающих в периферийных устройствах (Готовность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы и др.)
3. Стандартизация интерфейсов ввода/вывода привела и возможность гибко изменять конфигурацию вычислительных машин (количество и состав внешних устройств) расширять комплект ЭВМ за счёт подключения новых устройств.
4. Затем появилась концепция виртуальных устройств позволяющая размещать различные типы ЭВМ  и операционные системы. Совместимость распространилась и на работу машин разной конфигурации (можно использовать соответствующее программное обеспечение и при физическом отсутствии необходимых устройств). Изменился принцип работы при отсутствии печатающих устройств файлы направлялись в виртуальное устройство, где и накапливались, а реально распечатывались на другой машине.

В общем случае для организации проведения обмена данными между двумя устройствами требуются специальные устройства:  1.специальные управляющие сигналы и их последовательности, 2.устройство сопряжения, 3. линии связи, 4. программы реализующие обмен. Весь этот комплекс линий и шин сигналов электронных схем алгоритмов и программ, предназначенных для осуществления обмена информации, называется – интерфейсом.