- •1. Два подхода к формированию понятия «архитектура компьютера»
- •Вопрос 2. Архитектура фон неймана: принципы, проблемы и способы их решения
- •7. Графический процессор
- •Вопрос 3. Типы команд и техника (методы) адресации
- •Вопрос 4. Иерархия памяти: регистровая, кэш, оперативная главная и вспомогательная
- •Вопрос 5. Организация кэш-памяти.
- •Вопрос 8. Семантический разрыв между архитектурными решениями компьютеров и его программным окружением
- •Вопрос 9. Компьютеры в режиме управления технологическим процессом
- •Вопрос 10. Cisc- и risc-архитектуры
- •Вопрос 11. Компьютеры со стековой архитектурой
- •Вопрос 12: нейрокомпьютеры
- •14. Процессоры с микропрограммным управлением.
- •Вопрос 15. Методы повышения эффективности функционирования компьютеров
- •16. Многоядерный процессор
- •Вопрос 21. Ортогональная память. Вс с комбинированной структурой.
- •Вопрос 17. Организация системы прерываний.
- •Вопрос 18. Vliw-архитектура.
- •19. Конвейеризация. Predication и speculation. Конвейерные системы.
- •Вопрос 20. Матричные компьютеры.
- •Вопрос 23. Топологии локальных сетей
- •Вопрос 24. Архитектура программного обеспечения.
- •Вопрос 31. Классификация ошибок. Программные методы контроля ошибок
- •Вопрос 32. Управление процессами в многопроцессорных и однопроцессорных компьютерах
- •Вопрос 33. Информационные модели систем параллельногодействия: мультипроцессоры и мультикомпьютеры.
- •Вопрос 35. Программное обеспечение для мультикомпьютеров.
- •Вопрос 37. Алгоритмы выбора маршрутов для доставки сообщений.
- •Вопрос 39. Основные подходы к проектированию языков параллельного программирования
- •40. Языки параллельного программирования.
- •Вопрос 41. Преобразование последовательных программ в последовательно-параллельные
- •Вопрос 42. Планирование в мультисистемах.
- •25. Кодирование данных с симметричным представлением цифр.
- •26. Кодирование данных в системах с отрицательным основанием.
- •30 Алгоритм деления в системе с отрицательным основанием.
- •27 Кодирование данных с помощью вычетов.
- •13. Искусственные нейронные сети. Обучение сетей.
Вопрос 15. Методы повышения эффективности функционирования компьютеров
Рассмотрим некоторые способы повышения эффективности.
Хранение информации в виде самоопределяемых данных
Обычно информация о типе хранимых в памяти данных содержится в командах программы. Однако в ячейке памяти, где хранятся данные, можно указать и тип данных, дополнив их некоторым набором бит — тегом. Этот принцип организации памяти получил название теговый.
Какие преимущества даёт тег? Известно, что в IBM 370 имеется 15 различных команд ADD, формат одной из них требует двух 4-битовых полей для указания длины обоих операндов. Использование тегов позволило бы ограничиться одной командой, а тип подлежащих сложению операндов и их длину компьютер мог бы определить путём анализа содержимого тегов.
Существуют два типа тегов: статические, содержимое которых определяется перед выполнением программы, и динамические — с наполнением его содержания во время вычислений и периодическим обновлением.
Использование тегов позволяет выявить некоторые ошибки. Например, выявится ошибка сложения операндов различных типов (строка и, например, число с плавающей точкой).
Теги позволяют повысить скорость обработки команд. Это происходит, во-первых, из-за того, что в этом случае не требуется генерация компилятором отдельных наборов команд для преобразования данных, а, во-вторых, отпадает необходимость в извлечении из памяти и декодировании команд преобразования данных.
Хотя все данные требуют наличия дополнительных полей, но за счёт многократного к ним обращения, а также благодаря устранению избыточности информации в кодах операций команд в машинах с теговой организацией памяти потребуется меньший объём для хранения программ и данных, чем в компьютерах с традиционной архитектурой. Проведённые эксперименты с программами на языке Cobol показали, что при числе обращений к операнду больше 3,5 раза, теговая организация уже становится выгодной и по объёму памяти. Среднее же число обращений к одному операнду в некоторых наборах программ обработки экономической информации больше магического числа 10,4 (магическим числом в математической статистике называется оценка математического ожидания случайной величины, не являющаяся статистически значимой — прим. ред.).
Наряду с тегами во многих машинах используются дескрипторы. Это дополнительная информация, играющая роль косвенного адреса ячейки памяти с данными. В таких компьютерах команды содержат ссылки на дескрипторы, которые, в свою очередь, ссылаются на области памяти, хранящие значения операндов команд.
Области санкционированного доступа
Средства обеспечения доступа используются для защиты данных. Для защиты памяти выделяются домены - области санкционированного доступа как локальное адресное пространство, определяющее адреса, которые могут формироваться или использоваться некоторым набором команд. Имеется в виду, что область памяти защищается и от случайного обращения, и от несанкционированного доступа.
Одноуровневая память
Данные в программу обычно передаются через фактические параметры или через ввод-вывод (имеющий, например, файловую структуру). Разная организация данных на различных носителях информации может быть неприемлемой для одного и того же модуля.
Решение проблемы требует унификации ЗУ, чтобы программист оперировал одинаковой адресацией вне зависимости от организации ЗУ. В этом случае файлы станут элементами одноуровневой памяти, функции перемещения данных между различными уровнями возлагаются на соответствующее программное обеспечение и аппаратуру, что несколько напоминает виртуальную память. Однако одноуровневая память в отличие от виртуальной распространяется на все запоминающее пространство системы, а не только обеспечивает вопросы связанные с недостатком оперативной памяти.
Достоинства одноуровневой памяти: сравнительно низкая стоимость программного обеспечения; независимость адресации от принципа организации памяти.
Трудности, возникающие при этом: создание встроенного в архитектуру компьютера механизма иерархии ЗУ; восстановление памяти;