Запоминающие устройства

Вопросы к экзамену

1. Архитектурные принципы построения ЗВМ. Классификация ЭВМ, процессоров. Особенности архитектуры IA-64.

2. Основные характеристики ЭВМ.

3. Классификация, функции устройств управления.

4. Структуры команд ЭВМ. Адресность ЭВМ. Место адресного сопроцессора в структуре ЭВМ.

5. Этапы исполнения команд; рабочий цикл процессора. Конвейер команд.

6. Схемно-логические устройства управления, принципы построения.

7. Структура, функционирование микропрограммных устройств управления. Виды микропрограммного управления (МПУ) и их сравнительная оценка.

8. Классификация способов адресации микрокоманд и их сравнительная оценка. Реализация переходов.

9. Понятие прерывания программ. Типы прерываний. Характеристики, структуры систем прерываний и их сравнительная оценка.

10. Способы обнаружения запросов, распознавания причин прерывания и способы формирования начального адреса прерывающей программы.

11. Методы определения допустимого момента прерывания. Обработка прерываний на уровне команд и на уровне микрокоманд. Схемы.

12. Организация вхождения в прерывающую программу. Таблица векторов прерываний.

13. Способы возврата из прерываний.

14. Приоритетное обслуживание прерываний.

15. Понятие слова состояния программы (ССП), структура ССП. Методы запоминания и восстановления ССП.

16. Назначение, функции структуры контроллеров прерываний. Примеры.

17. Классификация, характеристики запоминающих устройств. Структура памяти ЭВМ.

18. Способы организации оперативной памяти ЭВМ.

19. Назначение, структурная организация КЭШ-памяти. Место КЭШа в структуре процессора.

20. Алгоритмы свопинга и замещения информации в КЭШе.

21. Организация, хранение, использование страничных таблиц. Стратегия замещения страниц.

22. Странично-сегментная организация памяти. Формирование физических адресов. Особенности сегментно-страничной организация памяти в МП фирмы Intel или AMD.

23. Защита информации в ЭВМ. Защита оперативной памяти.

24. Архитектура и организация ввода-вывода в ЭВМ; виды ввода-вывода.

25. Ввод-вывод с прямым доступом к памяти.

26. Структура и функции контроллера ПДП.

27. Назначение, классификация сопроцессоров ввода-вывода. Управление сопроцессорами. Понятие программы управления сопроцессором ввода-вывода.

28. Структура и работа сопроцессора ввода-вывода в селекторном режиме.

29. Структура и работа сопроцессора ввода-вывода в мультиплексном режиме.

30. Принципы организации контроля функционирования ЭВМ. Классификация методов контроля. Программный контроль.

31. Аппаратные методы контроля арифметических и логических операций.

32. Интерфейсы ЭВМ и систем. Классификация, основные понятия.

33. Принципы организации интерфейсов, структура связей, функциональная организация.

34. Принципы построения, схемы цифро-аналоговых преобразователей код–напряжение. Параметры цифро-аналоговых преобразователей.

35. Алгоритмы работы, схема аналого-цифровых преобразователей напряжение–код.

36. Параметры аналого-цифровых преобразователей.

37. Принципы хранения и размещения информации на магнитных дисках.

38. Принципы хранения и размещения информации на оптических дисках.

Coдepжaниe зaнятий

Общие сведения об ЭВМ

Классификация ЭВМ; супер-ЭВМ, универсальные, мини- микроЭВМ, параллельные системы. Основные характеристики ЭВМ. Проектирование ЭВМ. Архитектурные принципы фон Неймана. Другие виды архитектур. Принцип программного управления. Иерархический принцип организации технических средств ЭВМ.

Процессоры

Основные понятия: Скалярные, суперскалсрные и векторные процессоры; многоблочные архитектуры. RISC и CISC процессоры. Матричные процессоры.

Операционные устройства: Назначение, структуры, основные характеристики операционных устройств. Арифметико-логические устройства (АЛУ), назначение, классификация. Основные характеристики АЛУ. Структурные схемы АЛУ и машинные алгоритмы выполнения арифметических операций над двоичными числами с фиксированной точкой. Структура АЛУ для обработки двоичных чисел с плавающей точкой. Методы повышения производительности АЛУ. АЛУ с конвейерной обработкой операндов.

Устройства управления: Классификация УУ. Понятие операции, микрооперации; цикла, такта. Структуры команд, система адресации ЭВМ. Этапы исполнения команд, рабочий цикл процессора. Конвейер команд. Блок формирования адресов.

Схемно-логические устройства управления: Обобщенная структурная схема схемно-логических УУ; принципы проектирования.

Микропрограммные устройства управления: Макро- и микро- уровни управления. Структуры микрокоманд, методы кодирования микрокоманд и минимизация объема управляющей памяти. Методы адресации микрокоманд. Организация дву- и многонаправленных переходов, циклов, обращений к микроподпрограммам. Методы повышения быстро действия микропрограммных УУ: параллельная выборка микрокоманд, конвейеризация. Сравнительная оценка схемно-логических и микропрограммных УУ.

Микропрограммное управление блоком синхронизации. Переменная длительность такта.

Системы прерывания программ: Понятие прерывания программ, внутренние и внешние прерывания. Характеристики систем прерывания. Структуры систем прерывания. Методы определения допустимого момента прерывания. Способы возврата из прерываний. Приоритетное обслуживание прерываний, управление приоритетами, приоритеты между запросами (источниками) и программами. Понятие слова состояния программы (ССП) и его структура. Запоминание и восстановление ССП. Распознавание причин прерывания и организация вхождения в прерывающую программу. Технические средства обработки прерываний. Примеры структур контроллеров прерываний. Примеры обработки прерываний в ЭВМ.

Запоминающие устройства

Общие положения: Основные характеристики запоминающих устройств. Иерархическая структура памяти ЭВМ. Перспективы развития ЗУ.

Организация оперативной памяти ЭВМ: Организация и управление оперативной памятью ЗВМ. Блочные, (секционированные), многопортовые ЗУ, оперативная память с расслоением обращений. Способы расширения объема оперативной памяти.

Безадресные запоминающие устройства: Стек; аппаратная и программная реализации. Ассоциативные ЗУ. Логическая организация, особенности ассоциативных ЗУ. Согласование пропускной способности процессора и оперативной памяти. Кэш-память; назначение, структурная организация. Основные элементы Кэш-памяти и ее эффективность. Разделение буфера. Алгоритмы свопинга. Замещение информации в Кэш-памяти.

Многопрограммные ЭВМ

Общие положения: Эволюция однопрограммных ЭВМ, причины появления многопрограммных ЭВМ. Режимы работы и формы эксплуатации многопрограммных ЭВМ.

Оперативная память многопрограммных ЭВМ: Динамическое распределение памяти. Понятие виртуальной памяти. Страничная организация памяти. Формирование адресов при страничной организации памяти. Аппаратное обеспечение страничной организации памяти. Обмен страницами между оперативной и внешней памятью. Странично-сегментная организация памяти, формирование адресов. Примеры.

Защита информации: Защита информации в многопрограммных ЭВМ. Способы защиты оперативной памяти. Программные методы защиты; пароли и их классификация.