- •1. История цвм, поколения цвм.
- •2. Классификация эвм.
- •3. Принципы работы цвм по Фон-Нейману, основные определения.
- •4. Понятия об архитектуре и структуре цвм.
- •5. Основные технические характеристики цвм.
- •Установка охлаждения;
- •Уменьшение размеров;
- •Оптимизация алгоритмов вычисления.
- •10. Формат числа с плавающей запятой, его особенности.
- •11. Двоично-десятичный формат числа.
- •12. Прямой, обратный и дополнительный коды двоичных чисел, упрощенные правила перевода чисел в обратный и дополнительный коды.
- •13. Модифицированные коды двоичных чисел, их реализация в цвм.
- •27. Система команд процессора, формат команды.
- •28. Упрощенная структурная схема типового 16-разрядного процессора, назначение его частей.
- •31. Понятия о cisc и risc архитектуре процессора, отличия.
- •32. Организация прерываний вычисления в типовом процессоре.
- •34. Поколения процессоров фирмы Intel: характеристики, отличия, основные тенденции.
- •35. Классификация современных процессоров.
- •36. Классификация запоминающих устройств.
- •37. Принципы построения постоянного и оперативного запоминающих устройств.
- •38. Назначение и принципы построения кеш-памяти.
- •39. Принципы построения внешних запоминающих устройств.
- •40. Понятие об интерфейсах современных аппаратных средств вычислительной техники.
- •41. Классификация многопроцессорных вычислительных систем по взаимодействию команд и данных.
- •42. Классификация многопроцессорных вычислительных систем по распределению оперативной памяти.
- •43.Основные методы обслуживания средств вычислительной техники
39. Принципы построения внешних запоминающих устройств.
40. Понятие об интерфейсах современных аппаратных средств вычислительной техники.
Интерфейс - это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных
для передачи информации между компонентами ЦВМ и включающих в
себя электронные схемы, линии, шины и сигналы адресов, данных и
управления, алгоритмы передачи сигналов и правила интерпретации
сигналов устройствами.
Типы интерфейсов:
системные интерфейсы − связывают отдельные части ЦВМ;
интерфейсы периферийных устройств − связывают периферийные устройства с
ЦВМ.
Параметры интерфейсов:
пропускная способность - количество информации, которая может быть передана
через интерфейс в единицу времени;
максимальная частота передачи информационных сигналов через интерфейс;
максимальная длина линий связи;
общее число проводов (линий) в интерфейсе;
информационная ширина интерфейса - число бит или байт данных, передаваемых
параллельно через интерфейс;
время передачи отдельного слова и блока данных с учетом продолжительности
процедур подготовки и завершения передачи;
топология соединения и др.
Основные требования к современным системам ввода-вывода:
универсальность состава устройств ввода-вывода, что дает возможность выбрать
конфигурацию ЦВМ в соответствии с назначением, легко добавлять новые устройства
и отключать те, которые не нужны;
параллельность во времени работы процессора над вычислительной частью
программы и выполнение периферийными устройствами процедур ввода-вывода, что
дает эффективность использования оборудования компьютера;
стандартизация программирования операций ввода-вывода, обеспечение
независимости программирования ввода-вывода от особенностей того или иного
периферийного устройства (простота реализации программирования);
автоматическое распознавание и реакция процессора на многообразие ситуаций,
возникающих в УВВ (готовность устройства, отсутствие носителя, различные
нарушения нормальной работы и др.).
Задачи интерфейсных схем (контроллеров):
обеспечение функциональной и электрической совместимости сигналов и протоколов
обмена модуля и системной магистрали;
преобразование внутреннего формата данных модуля в формат данных системной
магистрали и обратно;
обеспечение восприятия единых команд обмена информацией и преобразование их
в последовательность внутренних управляющих сигналов.
41. Классификация многопроцессорных вычислительных систем по взаимодействию команд и данных.
Понятие архитектуры высокопроизводительной системы является достаточно
широким, поскольку под архитектурой можно понимать и способ параллельной обработки
данных, и организацию памяти, и топологию связи между процессорами, и способ исполнения системой арифметических операций. Попытки систематизировать все множество архитектур впервые были предприняты в конце 60-х годов и продолжаются по сей день. Общепринята удачная классификация ВС, которую предложил в 1966 г. Г.Флин (США). Основным определяющим архитектурным параметром он выбрал взаимодействие потока команд и потока данных (операндов и результатов). В связи с этим четыре архитектурных класса:
SISD = Single Instruction stream and Single Data stream − одиночный поток команд и
одиночный поток данных;
SIMD = Single Instruction stream and Multiple Data − одиночный поток команд и
множественный поток данных;
MISD = Multiple Instruction stream and Single Data stream − множественный поток
команд и одиночный поток данных;
MIMD = Multiple Instruction stream and Multiple Data stream − множественный поток команд и множественный поток данных.
SISD. К этому классу относятся последовательные компьютерные системы, содержащие один или несколько центральных процессоров, каждый из которых выполняет несвязанные потоки инструкций на разных пространствах данных. Может применяться конвейерная обработка. Примерами компьютеров с архитектурой SISD могут служить большинство рабочих станций Compaq, Hewlett-Packard и Sun Microsystems.
SIMD. Эти системы обычно имеют большое количество процессоров, от 1024 до 16384, которые могут выполнять одну и ту же инструкцию относительно разных данных.
Основные классы SIMD-систем:
векторные компьютеры − за счет использования специальных векторных
центральных процессоров (массив ПЭ процессорных элементов) манипулируют с
массивами независимых данных (как множество скалярных машин обрабатывают
отдельные элементы таких массивов).
матричные компьютеры − расширение принципа векторных ВС, используют
матричные процессоры − векторные, дополнительно позволяющие организовать
обработку матриц (за счет специально организованной системы пересылки данных
между ПЭ). При работе векторные процессоры обрабатывают данные практически параллельно, что
делает их в несколько раз более быстрыми, чем при работе в скалярном режиме.
Примерами векторных систем являются:
ПС-2000, ПС-2100 (1980-е годы) - отечественные векторные ВС; допускают
организацию матричной обработки; проблемно-ориентированные ВС для задач
обработки геофизической информации, информации со спутников в интересах
геологии, картографии, обработки изображений, моделирования поведения среды и
т.д.
ILLIAC-1V (США, 1972 г.) − имеет матричную архитектуру, предназначен для
научных исследований.
К типу MISD принято относить векторный конвейер. На векторном конвейере
производится последовательная обработка одного потока данных многими
обрабатывающими устройствами (ступенями, станциями) конвейера.
Представители:
Crey 1 − США (отечественный аналог − «Электроника ССБИС»);
ВС «Украина» реализующая макроконвейер; в ней задача, решаемая циклически,
«разрезается» на последовательные этапы, закрепляемые за отдельными
процессорами; запускается конвейер многократного выполнения цикла,
составляющего задачу.
MIMD. Системы этой архитектуры параллельно выполняют несколько потоков
инструкций над различными потоками данных (архитектура соответствует более полному и
независимому распараллеливанию).
К этому типу относятся, например, все многопроцессорные вычислительные комплексы
(МВК) семейства «Эльбрус».
К этому классу архитектуры относятся векторно-конвейерные компьютеры (PVP −
Parallel Vector Process – параллельная архитектура с векторными процессорами), например, суперкомпьютер CRAY Y-MP C90.
Наиболее популярные современные вычислительные системы PVP-архитектуры:
CRAY X1 − SMP-архитектура; пиковая производительность системы в стандартной конфигурации может составлять десятки Tflops;
Fujitsu-VPP5000 (vector parallel processing) − MPP-архитектура; пиковая
производительность системы может достигать 1249 Gflops, максимальная емкость
памяти – 8 Тбайт; система масштабируется до 512;
NEC SX-6 − NUMA-архитектура; пиковая производительность системы может
достигать 8 Tflops; система масштабируется с единым образом операционной системы
до 512 процессоров.