Организация основной памяти вычислительной машины
Запоминающие схемы основной памяти машины организованы в небольшие блоки [доступные как единое целое], которые называются ячейками памяти. Как правило, размер ячейки памяти составляет восемь бит. Для идентификации отдельных ячеек основной памяти машины каждой ячейке присваивается уникальное имя, называемое адресом.
Существуют два основных класса основной памяти:
1)оперативное запоминающее устройство [ОЗУ], называемое также памятью с произвольной выборкой (RAM).коды изменяются, полностью пропадают при выкл питания.
2)постоянное запоминающее устройство [ПЗУ], называемое также памятью только для чтения (ROM). Хранятся стандартные программы, константы, таблицы символов и др., сохраняется при выкл
ОЗУ подразделяются на
1)статическую память [SRAM]
способна хранить информацию в статическом режиме - то есть сколь угодно долго при отсутствии обращений [но при наличии питающего напряжения]. Элементы статической памяти реализуются на триггерах - элементах с двумя устойчивыми состояниями. По сравнению с динамической памятью эти ячейки более сложные и занимают больше места в кристалле, однако они проще в управлении и не требуют регенерации.
2)динамическую [ DRAM].
Благодаря относительной простоте элемента динамической памяти на одном кристалле удается размещать миллионы ячеек и получать самую дешевую полупроводниковую память достаточно высокого быстродействия с умеренным энергопотреблением, используемую в качестве основной памяти компьютера. Но существуют некоторые сложности в управлении динамической памятью
40)Устройства и характеристики внешней памяти вычислительной машины устройствами дополнительной памяти
Популярной технологией хранения данных являются компакт-диски [Compact Disk, CD]. Информация записывается посредством создания изменений на отражающей поверхности диска и считывается с помощью лазерного луча, который отслеживает неравномерности на отражающей поверхности диска во время его вращения.
Flash-память - особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Элемент Flash-памяти не содержит конденсаторов - типичный элемент Flash-памяти состоит из одного транзистора особой архитектуры. Элемент Flash-памяти прекрасно масштабируется, что достигается не только благодаря успехам в миниатюризации размеров транзисторов, но и благодаря конструктивным находкам, позволяющим в одном транзисторе Flash-памяти хранить несколько бит информации.
41. Основные принципы построения вычислительной машины.
1) Двоичного кодирования. Вся инф-я в комп-е передается, хранится и обрабатывается в двоичном виде.
2) Программного управления. Программа представляет собой набор команд, которые процессор выполняет автоматически в определенной послед-ти.
3) Однородности памяти. Разнотипная информация различается по способу использ-я, а не по способу кодир-я.
4) Адресности. Инф-я размещается в ячейках памяти, которые имеют точный адрес. Зная адрес, можно получить доступ к нужной инф-ии в любой момент времени.
42. Система команд центрального процессора
(АК - аккомулятор, М - ячейка с данными, СК - счетчик команд)
1)LOD М (М -> АК)
2)STO М (АК -> М)
3)ADD М (АК+М -> АК)
4)SUB М (АК-М -> АК)
5)JMP М (М -> СК) [команда безусловного перехода]
6)JZ М (АК=0)? => М -> СК) [перейти если ноль]
7)ROL М [содержимое АК сдвинуть циклически влево (в двоичном коде)]
8)ROR М [содержимое АК сдвинуть циклически вправо (в двоичном коде)]
9)XOR М ((М xor АК)->АК [в двоичном коде]
10) OR М ((М or АК)->АК [в двоичном коде]
11) AND М ((М and АК)->АК [в двоичном коде]
12)HLT [остановить]
Архитектура вычислительной машины
Так же это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. Принципы:
1. структура памяти ЭВМ;
2. способы доступа к памяти и внешним устройствам;
3. возможность изменения конфигурации компьютера;
4. система команд;
5. форматы данных;
6. организация интерфейса.
Архитектура ЭВМ(по принципу фон Неймана. Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков информации, пунктирные – управляющих сигналов от процессора к остальным узлам ЭВМ.
Классификация программного обеспечения
Системное программное обеспечение - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ
45)Точность вычислений на компьютере
1. Машинная эпсилон εm наименьшее из чисел, удовлетворяющих условию 1+ε>1, т.е. εm=min{ε: 1+ε>1}.
εm при округлении методом отсечения εm=2-m+1, а при округлении методом дополнения - εm=2-m, где m - количество разрядов, отведенное для хранения мантиссы числа в представлении с плавающей точкой.
2. Машинный ноль X0 - наименьшее представимое на компьютере положительное число, т.е. для любого другого представимого на компьютере числа χ будет выполняться неравенство: 0< X0 ≤ | χ |.
X0=2-2k, где k - количество разрядов, отведенное для хранения порядка числа в представлении с плавающей точкой.
3. Машинная бесконечность X∞ - наименьшее из чисел удовлетворяющих неравенству | χ | < X∞, где - χ любое число, которое можно представить на компьютере.
X∞=22k - 1, где k - количество разрядов, отведенное для хранения порядка числа в представлении с плавающей точкой.
4. Шаг, с которым возможно представление чисел в компьютере: h, с которым возможно представление чисел в компьютере: h=2 K - m, где K - порядок числа, m - количество разрядов, отведенное для хранения мантиссы числа в представлении с плавающей точкой.
46) Классификация компьютерных сетей.
По степени географического распространения:
1)Локальные (сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия).
2)Глобальные (сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга, более протяженные коммуникации).
3)Городские (сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города).
По масштабу производственного подразделения:
1)Сети отделов (сети, которые используются сравнительно небольшой группой сотрудников(100-150), работающих в одном отделе предприятия).
2)Сети кампусов (сети, объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах отдельного здания или пределах одной территории, покрывающей площадь в несколько квадратных километров).
3)Корпоративные сети (сети, которые объединяют большое количество компьютеров на всех территориях отдельного предприятия).
47) Требования, предъявляемые к компьютерным сетям:
Главное требование - обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к локальным ресурсам всех компьютеров сети.
а) Производительность - характеризуется такими показателями, как интервал времени между запросом пользователя к сетевой службе и получением ответа на этот запрос, объем данных передаваемых по сети в единицу времени.
б) Надежность (способность скрыть от пользователя отказ ее отдельных элементов) и безопасность (способность системы защитить данные от несанкционированного доступа).
в) Расширяемость (возможность сравнительно легко добавлять отдельные элементы сети, наращивать отдельные сегменты сети и заменять существующую аппаратуру более мощной).
г) Масштабируемость (сеть позволяет наращивать количество компьютеров и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается).
д) Прозрачность - свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
е) Управляемость сети (возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети).
ж) Совместимость (сеть способна включать в себя разнообразное аппаратное и программное обеспечение).
48) Концепция распределения ресурсов сети.
Взаимодействие компьютеров в сети: Клиент(запрашивает) <---> Сервер(отвечает)
Программный сервер - программный модуль, который постоянно находится в режиме ожидания запросов, поступающих по сети от других компьютеров. Главная задача - обслуживать запросы на доступ к ресурсам своего компьютера.
Программный клиент - программный модуль, который должен вырабатывать запросы к удаленным ресурсам и передавать их по сети на нужный компьютер.
Пара модулей "клиент - сервер" обеспечивает совместный доступ только к одному типу ресурсов, например к файлам.
В сети могут выполняться и распределенные пользовательские программы – сетевые приложения. Но не всякое приложение, выполняемое в сети, является сетевым. Существует большое количество популярных приложений, которые не являются распределенными и целиком выполняются на одном компьютере сети.
Термины "клиент" и "сервер" используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет - клиентом. Иногда один и тот же компьютер может играть роль и сервера, и клиента.
В зависимости от концепции распределения ресурсов сети делятся на:
1) Одноранговые сети (не более 10 компьютеров, все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер.)
2) Сети на основе сервера (сеть в которой есть выделенный сервер).