- •1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур
- •2. Конвейерная технология обработки команд
- •3. Основные черты суперскалярной обработки
- •4. Классификация архитектуры sisd с краткой характеристикой классов
- •5. Основные характерные черты cisc-архитектуры
- •6. Основные характерные черты risc-архитектуры
- •7. Основные характерные черты vliw-архитектуры
- •8. Основные отличительные черты epic-концепции
- •9. Классификация способов организации simd-архитектуры
- •10. Суть матричного и векторно-конвеерного способов организации simd-архитектуры
- •11. Суть ммх-технологии и потокового simd-расширения
- •12. Почему появились многоядерные структуры процессоров и технологии многопоточности
- •13. Виды производительности компьютера
- •14. Определение энергоэффективности процессора
- •15. Функциональные возможности, области применения, основные производители мэйнфреймов.
- •16. Функциональные возможности, пути развития, современные разработки супер-эвм
- •17. Функциональные возможности, назначение, платформы рабочих станций.
- •18. Классификация микро-эвм
- •19. Классификация серверов
- •20. Блэйд-серверы
- •21. Требования, учитываемые при проектировании серверов
- •22. Основные характеристики пк
- •23. Классификация пк по способу использования и назначению
- •24. Классификация ноутбуков
- •25. Функциональные возможности, назначение, современные разработки льтра-мобильных и планшетных пк
- •26. Классификация, состав, платформы, производители карманных пк
- •27. Встраиваемые и промышленные компьютеры
- •28. Обобщенная структура эвм и основные направления ее развития
- •29. Типы данных ia-32
- •30. Типы данных mmx технологии
- •31. Данные sse технологии
- •32. Типы данных ia-64
- •33. Теги и дескрипторы
- •34. Абсолютные способы формирования исполнительного адреса
- •35. Косвенная адресация операндов
- •36. Реализация адресации операндов «базирование способом суммирования»
- •37. Реализация адресации операндов «базирование способом совмещения» составляющих исполнительного адреса (конкатенации)
- •38. Реализация индексной адресации операндов
- •40. Развитие cisc-системы команд x86 (по годам)
- •41. Новые возможности процессора с введением sse2 и sse3
- •42. Расширения aes-ni и avx
- •43. Особенности архитектуры процессоров x86-64
- •Intel 64
- •44. Обобщенный формат команд x86
- •45. Форматы команд risc процессора
- •46. Особенности системы команд ia-64
- •47. Формат команд ia-64 и структура пакета инструкций
- •48. Характеристики системы прерывания
- •49. Программно-управляемый приоритет прерывающих программ
- •50. Логическая организация центрального процессора эвм
- •51. Функции центрального устройства управления процессора эвм
- •52. Классификация методов построения цуу процессора
- •53. Цуу микропрограммного типа
- •54. Назначение, структура, количество основных функциональных регистров ia-32
- •55. Регистры процессора обработки чисел с плавающей точкой
- •56. Регистры mmx технологии
- •57. Переименование регистров
- •58. Регистровые структуры процессоров x86-64 архитектуры
- •59. Регистровые структуры процессоров ia-64
- •60. Характерные черты современных универсальных микропроцессоров
- •61. Микроархитектура Intel Core
- •62. Особенности микроархитектуры Intel Nehalem
- •63. Декодирование команд х86 в процессоре Intel Nehalem
- •64. Назначение, количество, принцип действия исполнительных устройств Intel Nehalem
- •65. Особенности процессорного ядра amd k10
- •66. Декодирование команд х86 в ядре amd k10
- •67. Количество, назначение, принцип действия исполнительных устройств ядра and k10
- •68. Стратегия развития процессоров Intel
- •69. Особенности микроархитектуры Intel Sandy Bridge
- •70. Модульная структура процессора Intel Nehalem
- •71. Особенности процессоров Intel Westmere
- •72. Иерархическая структура памяти компьютера
- •73. Механизм стековой адресации по способу lifo
- •74. Типовая структура кэш-памяти
- •75. Структура кэш-памяти с прямым распределением
- •76. Принцип работы кэш-памяти с полностью ассоциативным распределением
- •77. Принцип работы кэш-памяти с частично ассоциативным распределением
- •78. Методы обновления строк в основной и кэш-памяти
- •79. Методы замещения строк в кэш-памяти
- •80. Организация многоуровневой кэш-памяти
- •81. Общие принципы организации оперативной памяти компьютера
- •82. Распределение оперативной памяти фиксированными разделами
- •83. Распределение оперативной памяти динамическими разделами
- •84. Распределение оперативной памяти перемещаемыми разделами
- •85. Методы повышения пропускной способности оперативной памяти (организация памяти на ddr sdram)
- •86. Методы повышения пропускной способности оперативной памяти (расслоение обращений)
- •87. Концепция виртуальной памяти
- •88. Страничное распределение виртуальной памяти
- •89. Механизм преобразования виртуального адреса в физический при страничной организации виртуальной памяти
- •90. Сегментное распределение виртуальной памяти
- •91. Странично-сегментное распределение виртуальной памяти
- •92. Механизм преобразования виртуального адреса в физический при странично-сегментном распределении памяти с использованием tlb
- •93. Методы ускорения процессов обмена информацией между оп и внешним запоминающими устройствами
- •94. Характеристики интерфейсов
- •95. Классификация интерфейсов
- •96. Программно-управляемая передача данных в компьютере
- •97. Прямой доступ к памяти в компьютере
- •98. Системная организация эвм на базе чипсетов компании Intel
- •99. Классификация mimd-систем по способу взаимодействия процессоров
- •100. Сильносвязанные и слабосвязанные многопроцессорные системы
1. Показать развитие и классификацию однопроцессорных архитектур
Архитектура - общая функциональная и структурная организация машины, определяющая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Исторически первыми появились однопроцессорные архитектуры. Классическим примером однопроцессорной архитектуры является архитектура фон Неймана со строго последовательным выполнением команд: процессор по очереди выбирает команды программы и также по очереди обрабатывает данные. По мере развития вычислительной техники архитектура фон Неймана обогатилась сначала конвейером команд, а затем многофункциональной обработкой и получила обобщенное название SISD (Single Instruction Single Data — один поток команд, один поток данных). Основная масса современных ЭВМ функционирует в соответствии с принципом фон Неймана и имеет архитектуру класса SISD.
Данная архитектура породила CISC, RISC и архитектуру с суперскалярной обработкой.
2. Конвейерная технология обработки команд
Процедура выполнения команд процессором включает несколько характерных этапов. В простейшем случае можно выделить как минимум четыре этапа обработки команд: выборка , декодирование, выполнение операции и запись результата .
Каждый этап в процессоре выполняется за один такт. При последовательной обработке команд , выполнение следующей команды начинается только после завершения предыдущей команды. Это приводит к низкой производительности и простоям аппаратуры процессора.
Для улучшения этих характеристик используется параллельное выполнение нескольких команд путем совмещения в каждом такте различных этапов их обработки. После выборки n команды во 2-ом такте идет ее декодирование и выборка n + 1 команды. В третьем такте выполняется n-ая команда, декодируется n + 2 и осуществляется выборка n + 3 команды и т. д. Такая организация работы процессора называется конвейерной обработкой.
Приостанов работы конвейера вызывает любая команда условного перехода в программе или взаимозависимость команд, т. е. использование следующей командой результатов предыдущей команды.
В реальных процессорах конвейер обработки команд сложнее и включает большее количество ступеней. Причина увеличения длины конвейера заключается в том, что многие команды являются довольно сложными и не могут быть выполнены за один такт процессора, особенно при высоких тактовых частотах. Поэтому каждая из четырех стадий обработки команд (выборка, декодирование, выполнение и запись) может состоять из нескольких ступеней конвейера. Собственно, длина конвейера – это одна из наиболее значимых характеристик любого процессора. Чем больше длина конвейера, тем большую частоту можно использовать в процессоре.
Для обеспечения непрерывности вычислительного процесса в структуре ЦП используется блок прогнозирования переходов и устройство выполнения переходов.
3. Основные черты суперскалярной обработки
В аппаратуру процессора закладываются средства, позволяющие одновременно выполнять две или более скалярные операции, т. е. команды обработки пары чисел. Суперскалярная архитектура базируется на многофункциональном параллелизме и позволяет увеличить производительность компьютера пропорционально числу одновременно выполняемых операций.
Реализация суперскалярной обработки заключается в чисто аппаратном механизме выборки из буфера инструкций несвязанных команд и параллельном запуске их на исполнение.
Суперскалярная аппаратура динамически строит план вычислений на основе последовательного кода программ. Хотя такой подход и увеличивает сложность физической реализации, скалярный процессор создает план, используя преимущества тех факторов, которые могут быть определены только во время выполнения.
Этот метод хорош тем, что он «прозрачен» для программиста, составление программ для подобных процессоров не требует никаких специальных усилий, ответственность за параллельное выполнение операций возлагается в основном на аппаратные средства.
Суперскалярная обработка широко используется в современных процессорах корпораций Intel, Advanced Micro Devices (AMD), International Business Machines (IBM), Sun Microsystems и др.