- •Оглавление
- •Введение (новый весь раздел)
- •Архитектуры, характеристики, классификация эвм
- •Однопроцессорные архитектуры эвм
- •Конвейерная обработка команд из раздела 3.5
- •Cуперскалярная обработка из раздела 1.1.1 с дополнением
- •Архитектура sisd
- •Vliw-архитектура
- •Simd-архитектура
- •Многоядерные структуры процессора и многопотоковая обработка команд
- •Технические и эксплуатационные характеристики эвм
- •Классификация эвм
- •Классификация эвм по назначению
- •Классификация эвм по функциональным возможностям
- •Функциональная и структурная организация эвм
- •Обобщенная структура эвм и пути её развития
- •Типы данных
- •Структура и форматы команд эвм
- •Способы адресации информации в эвм
- •2.4.1. Абсолютные способы формирования исполнительного адреса
- •2.4.2. Относительные способы формирования исполнительных адресов ячеек памяти
- •Примеры форматов команд и способов адресации
- •Форматы команд и способы адресации в интеловских процессорах
- •Форматы команд и способы адресации в risc-процессорах
- •Особенности системы команд ia-64
- •Раздел 2.6 перенесен из раздела 3.6 предыдущего пособия
- •Принципы организации системы прерывания программ
- •ФункциональнаЯ и структурнаЯ организация центрального процессора эвм
- •НИзменен номер азначение и структура центрального процессора
- •Назначение, классификация и организация цуу
- •Регистровые структуры процессоров amd64 (Intel64)
- •Регистровые структуры процессоров ia-64
- •Структурная организация современных универсальных микропроцессоров
- •Стратегия развития процессоров Intel
- •Особенности многоядерной процессорной микроархитектуры Intel Core
- •Микроархитектура Intel Nehalem
- •Семейство процессоров Intel Westmere
- •Микроархитектура amd к10
- •Современное состояние и перспективы развития микропроцессоров для Unix-серверов
- •Микропроцессоры семейства Ultra sparc
- •Микропроцессор ibm power 7
- •Микропроцессор Intel Itanium 9300 (Tukwila)
- •Микропроцессор Intel Nehalem ex
- •Принципы организации подсистемы памяти эвм и вс
- •Иерархическая структура памяти эвм
- •Организация стека регистров
- •Способы организации кэш-памяти
- •Типовая структура кэш-памяти
- •Способы размещения данных в кэш-памяти
- •Методы обновления строк основной памяти и кэша
- •Методы замещения строк кэш-памяти
- •МУбран абзац ногоуровневая организация кэша
- •Принципы организации оперативной памяти
- •Общие положения
- •Методы повышения пропускной способности оп
- •М Изменён номер етоды управления памятью
- •ОИзменен номер рганизация виртуальной памяти
- •Методы ускорения процессов обмена между оп и взу
- •ОрганизациЯ системНого интерфейса и вВода-вывода информации
- •Общая характеристика и классификация интерфейсов
- •Способы организации передачи данных
- •Системная организация компьютеров на базе современных чипсетов
- •Системная организация на базе чипсетов компании Intel
- •Системная организация на базе чипсета amd
- •Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы
- •Архитектуры вычислительных систем
- •Сильносвязанные многопроцессорные системы
- •Слабосвязанные многопроцессорные системы
- •Список литературы
- •Организация эвм и систем
Введение (новый весь раздел)
В последнее десятилетие в России бурно осуществляется информатизация и компьютеризация всех сфер человеческой деятельности. Компьютеры или электронные вычислительные машины (ЭВМ), оснащенные специальным программным обеспечением, являются технической базой и инструментом для вычислительных, информационных и автоматизированных систем.
При изучении дисциплины «Организация ЭВМ» в процессе подготовки бакалавров по направлению «Информатика и вычислительная техника» и дипломированных специалистов по специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» студенты используют знания, умения и навыки, полученные по дисциплинам «Информатика», «Дискретная математика», «Теория информации», которые являются пререквизитами данной дисциплины.
Целью дисциплины «Организация ЭВМ» является освоение теоретических основ функциональной и структурной организации ЭВМ, включающих архитектуры ЭВМ, технические характеристики, классификации, особенности организации различных типов ЭВМ и ее составных частей (процессора, памяти, ввода-вывода), а так же современное состояние и тенденции развития средств вычислительной техники.
В результате изучения этой дисциплины студент должен уметь применять полученные знания для решения практических задач: проводить анализ всего многообразия типов ЭВМ, осуществлять анализ параметров основных технических средств ЭВМ, выбирать, комплексировать и тестировать аппаратных средств вычислительных систем. Он должен владеть навыками конфигурирования компьютеров различного назначения.
Знания, умения и навыки, полученные при изучении дисциплины «Организация ЭВМ», необходимы для освоения ряда других дисциплин: «Операционные системы», «Периферийные устройства», «Сети и телекоммуникации» и др.
В процессе освоения дисциплины у студентов формируются компетенции, дающие им возможность разрабатывать технические задания на оснащение отделов, лабораторий, офисов компьютерным оборудованием, осуществлять наладку и обслуживание этого оборудования.
В предлагаемом вниманию читателя учебном пособии рассматриваются современные проблемы, связанные с функциональной и структурной организацией ЭВМ и её составных частей. Учебное пособие состоит из шести глав.
В первой главе даются основные понятия и определения, относящиеся к ЭВМ, подробно рассматриваются однопроцессорные архитектуры компьютеров (SISD, SIMD, CISC, RISC, VLIW, EPIC), приводятся технические и эксплуатационные характеристики, классификации ЭВМ с кратким описанием истории развития, современного состояния и функциональных особенностей различных типов компьютеров (мэйнфреймов, супер-ЭВМ, рабочих станций, серверов, персональных компьютеров и т. д.).
Вторая глава посвящена изложению основ функциональной и структурной организации ЭВМ. В ней содержится описание типов данных, используемых в процессорах интеловской архитектуры (IA-32, IA-64, MMX, SSE, SSE2 и др.), способов адресации данных, структур и форматов команд CISC- и RISC-процессоров, обобщенной структуры ЭВМ.
В третьей главе излагаются основы функциональной и структурной организации центрального процессора ЭВМ: определяется состав и назначение основных устройств процессора; описываются регистровые структуры процессоров IA-32, x86-64, IA-64, особенности многоядерных микроархитектур Intel Core, Intel Nehalem; структуры универсальных микропроцессоров Intel Nehalem, Intel Westmere, AMD K10.
В четвертой главе описываются принципы организации подсистемы памяти компьютера. Рассматривается иерархическая структура памяти компьютера; способы организации кэш-памяти; принципы организации оперативной памяти и методы повышения её пропускной способности. Особое внимание уделяется реализации виртуальной памяти.
В пятой главе рассматриваются особенности организации системного интерфейса и ввода-вывода информации: даётся общая характеристика и классификация интерфейсов; описываются способы организации передачи данных и системной организации компьютеров на базе чипсетов Intel и AMD.
В шестой главе кратко описываются архитектуры и классификации многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем (MISD, MIMD, SMP, MPP и др.).
В Приложении 1 приведены контрольные вопросы для самопроверки.