Blog

Концепция хранимой программы: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Если разделить память на память программ и память данных мы получим Гарвардскую архитектуру

Вид материала

Документы

Содержание

Определение конфигурации с помощью BIOS

Подобный материал:

1.Билет 1. IBM PC-совместимый компьютер представляет собой реализацию так называемой фон-неймановской архитектуры вычислительных машин. Эта архитектура была представлена Джоном фон Нейманом еще в 1945 году и имеет следующие основные признаки. Машина состоит из блока управления, арифметико-логического устройства (АЛУ), памяти и устройств ввода/вывода. В ней реализуется концепция хранимой программы: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Если разделить память на память программ и память данных мы получим Гарвардскую архитектуру. Выполняемые действия определяются блоком управления и АЛУ, которые вместе являются основой центрального процессора. Центральный процессор выбирает и исполняет команды из памяти последовательно, адрес очередной команды задается "счетчиком адреса" в блоке управления. Этот принцип исполнения называется последовательной передачей управления. Данные, с которыми работает программа, могут включать переменные - именованные области памяти, в которых сохраняются значения с целью дальнейшего использования в программе. Фон-неймановская архитектура - не единственный вариант построения ЭВМ, есть и другие, которые не соответствуют указанным принципам (например, потоковые машины). Однако подавляющее большинство современных компьютеров основано именно на этих принципах, включая и сложные многопроцессорные комплексы, которые можно рассматривать как объединение фон-неймановских машин. 2. Debug.exe- Программа отладчик ,которую используют для проверки и отладки выполняемых файлов. Использовалась при операционной системе MS-DOS. Под более поздние версии операционных систем работает через эмулятор MS-DOS и имеет ограниченные возможности. Вызывается через командную строку DEBUG или DEBUG [[диск:][маршрут]имя_файла [параметры]]. Например DUBUG C:\...\My.com. Данная программа является консольным приложением и предназначена для создание или изменения кода файлов. С помощью неё можно создавать простые приложение под MS-DOS и отслеживать их работу. Данный отладчик находится на самом низком уровне компиляторов assembler. Но обладает неплохими возможностями такими как просмотр и изменение памяти и получение состояния регистров. Команды: Команды:1)Работа с файлами -N -N Путь_Имя_Файла. С помощью этой команды можно загружать и сохранять файлы. Сокращённо от слова Name. -L Загрузка файла.Сокращённо от слова Load. 2)Отображение и изменение значений регистров -R Выдаёт содержание всех регистров. 3)Дамп памяти -D Выдаёт содержимое памяти. Сокращённо от слова Dump. 4)Дизассемблирование -U Команда преобразования кода в инструкции ассемблера. Сокращённо от слова Unassemble. 5)Ассемблирование -A Преобразования инструкции ассемблера в машинный кода. Сокращённо от слова Assemble. 6)Компиляция -G Запуск исполнения программы. Сокращённо от слова Go. -G =[Адрес_Начала_Работы] .Начиная с этого адреса начинается компиляция. -G =100 7)Трассировка -T Команда имеет сходство с командой (-G) Go ,но отличается тем что выводит значения регистров поле каждой инструкции. Сокращённо от слова Trace.	2.Билет 1.Общая классификация архитектур ЭВМ по признакам наличия параллелизма в потоках команд и данных. Была предложена в 70-е годы Майклом Флинном (Michael Flynn). Все разнообразие архитектур ЭВМ в этой таксономии Флинна сводится к четырем классам: ОКОД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных (SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream). ОКМД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и множественным потоком данных (SIMD, Single Instruction, Multiple Data). МКОД — Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD, Multiple Instruction Single Data). МКМД — Вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных (MIMD, Multiple Instruction Multiple Data). Типичными представителями SIMD являются векторные архитектуры. К классу MISD ряд исследователей относит конвейерные ЭВМ, однако это не нашло окончательного признания, поэтому можно считать, что реальных систем — представителей данного класса не существует. Класс MIMD включает в себя многопроцессорные системы, где процессоры обрабатывают множественные потоки данных. Отношение конкретных машин к конкретному классу сильно зависит от точки зрения исследователя. Так, конвейерные машины могут быть отнесены и к классу SISD (конвейер — единый процессор), и к классу SIMD (векторный поток данных с конвейерным процессором) и к классу MISD (множество процессоров конвейера обрабатывают один поток данных последовательно), и к классу MIMD — как выполнение последовательности различных команд (операций ступеней конвейера) на множественным скалярным потоком данных (вектором). 2.
3.Билет 1. Связь между процессором и другими устройствами МПС может осуществляться по принципам радиальных связей, общей шины или комбинированным способом. В однопроцессорных МПС, особенно 8- и 16-разрядных, наибольшее распространение получил принцип связи "Общая шина", при котором все устройства подключаются к интерфейсу одинаковым образом Все сигналы интерфейса делятся на три основные группы - данных, адреса и управления. Многочисленные разновидности интерфейсов "Общая шина" обеспечивают передачу по раздельным или мультиплексированным линиям (шинам). Обмен информацией по интерфейсу производится между двумя устройствами, одно из которых является активным, а другое - пассивным. Активное устройство формирует адреса пассивных устройств и управляющие сигналы. Активным устройством выступает, как правило, процессор, а пассивным - всегда память и некоторые ВУ. Однако, иногда быстродействующие ВУ могут выступать в качестве задатчика (активного устройства) на интерфейсе, управляя обменом с памятью. Концепция "Общей шины" предполагает, что обращения ко всем устройствам МПС производится в едином адресном пространстве, однако, в целях расширения числа адресуемых объектов, в некоторых системах искусственно разделяют адресные пространства памяти и ВУ, а иногда даже и памяти программ и памяти данных 2.	4.Билет 1. Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией. Микропроцессор выполняет следующие основные функции: 1)чтение и дешифрацию команд из основной памяти; 2)чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств; 3)прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств; 4)обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств; 5)выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.Микропроцессоры характеризуются: 1)тактовой частой, определяющей максимальное время выполнения переключения элементов ЭВМ; 2)Разрядностью, т.е максимальным числом одновременно обрабатываемых двоичных разрядов; 3) Архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессоры вкл в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд по времени, наличие доп устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы. Микроархитектура микропроц-а - это аппаратная организация и логическая структура микропроц-а: регистры, управляющая схема, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их информационные каналы. Микроархитектура – это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроц-а. Основные характеристики микропроцессоров: • разрядность; • быстродействие • потребляемая мощность; • технология (уровень логических сигналов); • архитектурные особенности: система операций, способы адресации, наличие и организация подсистем прерываний и ПДП, объем и организация СОЗУ, конвейер операций, аппаратная поддержка системы виртуальной памяти и т.п.; • структурные особенности: количество и назначение шин (стандарт интерфейса), внутренняя структура; • число источников питания; • число БИС в комплекте 2.
5.Билет 1.RISC-процессоры характеризуются след особенностями: 1)удалены сложные и редко используемые инструкции; 2)все инструкции имеют одинаковую длину, что позволяет повысить скорость обработки команд; 3)отсутствуют инструкции, позволяющие работать напрямую с памятью, все данные загружаются из памяти в регистр и наоборот; 4)отсутствуют операции работы со стеком ((регистр)); 5)применение конвертера параллельных вычислений; 6)большинство операций производится за один такт микропроц-а.. Тактовая частота RISC-процессоров выше, чем у CISC-процессоров. Кроме того есть возможность работы различных его устройств на различных частотах. CISC-процессоры – это процессоры с полным набором команд. Процессорная архитектура, основанная на усложнённом наборе команд. Типичными представителями CISC является семейство микропроцессоров Intel x86 (хотя уже много лет эти процессоры являются CISC только по внешней системе команд).Характеризуется следующим набором свойств:1)Нефиксированным значением длины команды.2)Арифметические действия кодируются в одной команде.3)Небольшим числом регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию. VLIW (англ. Very long instruction word — «очень длинная машинная команда») — архитектура процессоров с несколькими вычислительными устройствами. Характеризуется тем, что одна инструкция процессора содержит несколько операций, которые должны выполняться параллельно. В процессорах VLIW задача распределения решается во время компиляции и в инструкциях явно указано, какое вычислительное устройство должно выполнять какую команду. VLIW можно считать логическим продолжением идеологии RISC, расширяющей её на архитектуры с несколькими вычислительными модулями. Так же, как в RISC, в инструкции явно указывается, что именно должен делать каждый модуль процессора. Из-за этого длина инструкции может достигать 128 или даже 256 бит. 2.	6.Билет 1. Конве́йер — это способ организации вычислений, используемый в современных процессорах и контроллерах с целью ускорения выполнения инструкций (увеличения числа инструкций, выполняемых в единицу времени). Применительно к процессорам, является приемом, используемым при разработке компьютеров и других цифровых электронных устройств для увеличения их инструкционной пропускной способности (количеству инструкций, которые могут быть выполнены за определенный временной промежуток). Идея заключается в том, чтобы разделить обработку компьютерной инструкции на последовательности независимых шагов, с сохранением результатов в конце каждого шага. Это позволяет управляющим цепям компьютера получать инструкции со скоростью самого медленного шага обработки, но такое решение намного быстрее, чем выполнение всех этих шагов эксклюзивно для каждой инструкции. 2. Debug.exe- Программа отладчик ,которую используют для проверки и отладки выполняемых файлов. Использовалась при операционной системе MS-DOS. Под более поздние версии операционных систем работает через эмулятор MS-DOS и имеет ограниченные возможности. Вызывается через командную строку DEBUG или DEBUG [[диск:][маршрут]имя_файла [параметры]]. Например DUBUG C:\...\My.com. Данная программа является консольным приложением и предназначена для создание или изменения кода файлов. С помощью неё можно создавать простые приложение под MS-DOS и отслеживать их работу. Данный отладчик находится на самом низком уровне компиляторов assembler. Но обладает неплохими возможностями такими как просмотр и изменение памяти и получение состояния регистров. Команды: Команды:1)Работа с файлами -N -N Путь_Имя_Файла. С помощью этой команды можно загружать и сохранять файлы. Сокращённо от слова Name. -L Загрузка файла.Сокращённо от слова Load. 2)Отображение и изменение значений регистров -R Выдаёт содержание всех регистров. 3)Дамп памяти -D Выдаёт содержимое памяти. Сокращённо от слова Dump. 4)Дизассемблирование -U Команда преобразования кода в инструкции ассемблера. Сокращённо от слова Unassemble. 5)Ассемблирование -A Преобразования инструкции ассемблера в машинный кода. Сокращённо от слова Assemble. 6)Компиляция -G Запуск исполнения программы. Сокращённо от слова Go. -G =[Адрес_Начала_Работы] .Начиная с этого адреса начинается компиляция. -G =100 7)Трассировка -T Команда имеет сходство с командой (-G) Go ,но отличается тем что выводит значения регистров поле каждой инструкции. Сокращённо от слова Trace.
7.Билет 1. Различают статическое и динамическое распараллеливание последовательных программ. Чаще всего используют статическое распараллеливание последовательных программ (распараллеливание до выполнения программы), которым мы и ограничимся. При динамическом распараллеливании последовательных программ программа анализируется в процессе исполнения, на основе этого анализа принимается решение о назначении различных операторов различным устройствам для параллельной обработки. Распараллеливание программ можно осуществлять на уровне задач, процедур, операторов, операций и микроопераций. Целесообразность того или иного уровня распараллеливания решаться в каждом отдельном случае в зависимости от структуры вычислительной системы, языка программирования и цели распараллеливания. 2.	8.Билет 1. Суперскалярная архитектура - Способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора путем увеличения числа исполнительных устройств. Появление этой технологии привело к существенному увеличению производительности. В то же время существует определенный предел роста числа исполнительных устройств, при превышении которого производительность практические перестает расти, а исполнительные устройства простаивают 2. Команда безусловного перехода jmp Синтаксис команды безусловного перехода : jmp [модификатор] адрес_перехода - безусловный переход без сохранения информации о точке возврата. Адрес_перехода представляет собой адрес в виде метки либо адрес области памяти, в которой находится указатель перехода. Всего в системе команд микропроцессора есть несколько кодов машинных команд безусловного перехода jmp. Их различия определяются дальностью перехода и способом задания целевого адреса. Дальность перехода определяется местоположением операнда адрес_перехода. Этот адрес может находиться в текущем сегменте кода или в некотором другом сегменте. В первом случае переход называется внутрисегментным, или близким, во втором — межсегментным, или дальним.
9.Билет 1. Мультискалярная архитектура - несколько параллельно работающих арифметических конвейеров, одновременно выполняющих несколько машинных операций, благодаря чему появляется возможность за один такт МП выполнять более одной машинной операции 2. Микропроцессор имеет 18 команд условного перехода (см. “Описание команд”). Эти команды позволяют проверить: 1)отношение между операндами со знаком (“больше — меньше”);2)отношение между операндами без знака (“выше — ниже”)2; 3)состояния арифметических флагов zf, sf, cf, of, pf (но не af). Команды условного перехода имеют одинаковый синтаксис: jcc метка_перехода . Как видно, мнемокод всех команд начинается с “j” — от слова jump (прыжок), cc — определяет конкретное условие, анализируемое командой. Что касается операнда метка_перехода, то эта метка может находится только в пределах текущего сегмента кода, межсегментная передача управления в условных переходах не допускается.	10.Билет 1. 2.
11.Билет 1. Способы адресации:1)Подразумеваемый операнд - В команде может не содержаться явных указаний об операнде; в этом случае операнд подразумевается и фактически задается кодом операции команды . 2)Подразумеваемый адрес - В команде может не содержаться явных указаний об адресе участвующего в операции операнда или адресе, по которому должен быть размещен результат операции, но этот адрес подразумевается. 3)Непосредственная адресация - В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд. При непосредственной адресации не требуется обращения к памяти для выборки операнда и ячейки памяти для его хранения. Это способствует уменьшению времени выполнения программы и занимаемого ею объема памяти. Непосредственная адресация удобна для хранения различного рода констант. 4)Прямая адресация - Адрес указывается непосредственно в виде некоторого значения, все ячейки располагаются на одной странице. Преимущество этого способа в том, что он самый простой, а недостаток — в том, что разрядность регистров общего назначения процессора должна быть не меньше разрядности шины адреса процессора. 5)Относительная (базовая) адресация - При этом способе адресации исполнительный адрес определяется как сумма адресного кода команды и базового адреса, как правило хранящегося в специальном регистре — регистре базы. Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресного кода команды обеспечить доступ к любой ячейке памяти. 6)Укороченная адресация - В адресном поле командного слова содержатся только младшие разряды адресуемой ячейки. Дополнительный указательный регистр. Адресация с регистром страницы, является примером сокращённой адресации. При этом, вся память разбивается на блоки-страницы. Размер страницы диктуется длиной адресного поля. 7)Регистровая адресация - Регистровая адресация является частным случаем укороченной. Применяется, когда промежуточные результаты хранятся в одном из рабочих регистров центрального процессора. Поскольку регистров значительно меньше чем ячеек памяти, то небольшого адресного поля может хватить для адресации. 8)Косвенная адресация - Адресный код команды в этом случае указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда или команды. Косвенная адресация широко используется в малых и микроЭВМ, имеющих короткое машинное слово, для преодоления ограничений короткого формата команды (совместно используются регистровая и косвенная адресация). 9)Адресация слов переменной длины - Эффективность вычислительных систем, предназначенных для обработки данных, повышается, если имеется возможность выполнять операции со словами переменной длины. В этом случае в машине может быть предусмотрена адресация слов переменной длины, которая обычно реализуется путем указания в команде местоположения в памяти начала слова и его длины. 10)Стековая адресация - Стековая память, реализующая безадресное задание операндов, особенно широко используется в микропроцессорах и Мини-ЭВМ.11)Автоинкрементная и автодекрементная адресации - При автоинкрементной адресации сначала содержимое регистра используется как адрес операнда, а затем получает приращение, равное числу байт в элементе массива. При автодекрементной адресации сначала содержимое указанного в команде регистра уменьшается на число байт в элементе массива, а затем используется как адрес операнда. Автоинкрементная и автодекрементная адресации могут рассматриваться как упрощенный вариант индексации — весьма важного механизма преобразования адресных частей команд и организации вычислительных циклов, поэтому их часто называют автоиндексацией.12)Индексация - Для реализуемых на ЭВМ методов решения математических задач и обработки данных характерна цикличность вычислительных процессов, когда одни и те же процедуры выполняются над различными операндами, упорядоченно расположенными в памяти. Поскольку операнды, обрабатываемые при повторениях цикла, имеют разные адреса, без использования индексации требовалось бы для каждого повторения составлять свою последовательность команд, отличающихся адресными частями. 2. Функция DOS 02h — Записать символ в STDOUT с проверкой на Ctrl-Break. Эта функция при выводе на экран обрабатывает некоторые управляющие символы — вывод символа BEL (07h) приводит к звуковому сигналу, символ BS (08h) приводит к движению курсора влево на одну позицию, символ НТ (09h) заменяется на несколько пробелов, символ LF (0Ah) опускает курсор на одну позицию вниз, и CR (0Dh) приводит к переходу на начало текущей строки. Если в ходе работы этой функции была нажата комбинация клавиш Ctrl-Break, вызывается прерывание 23h, которое по умолчанию осуществляет выход из программы. Функция DOS 06h — Записать символ в STDOUT без проверки на Ctrl-Break. Эта функция не обрабатывает управляющие символы (CR, LF, HT и BS выполняют свои функции при выводе на экран, но сохраняются при перенаправлении вывода в файл) и не проверяет нажатие Ctrl-Break. Можно заменить в программе dosoutl.asm команду MOV АН,2 на MOV АН,6 и перекомпилировать этот пример, чтобы получить более полную таблицу символов. Функция DOS 09h — Записать строку в STDOUT с проверкой на Ctrl-Break. Действие этой функции полностью аналогично действию функции 02h, но выводится не один символ, а целая строка, как в программах hello-1.asm и hello-2.asm. Функция DOS 40h — Записать в файл или устройство. Эта функция предназначена для записи в файл, но, если в регистр ВХ поместить число 1, функция 40h будет выводить данные на STDOUT, а если ВХ = 2 — на устройство STDERR. STDERR всегда выводит данные на экран и не перенаправляется в файлы. На этой функции основаны используемые в С функции стандартного вывода — фактически функция С fputs() просто вызывает это прерывание, помещая свой первый аргумент в ВХ, адрес строки (второй аргумент) — в DS:DX и длину — в СХ. функция DOS вывода на экран — недокументированное прерывание 29h. INT 29h: Быстрый вывод символа на экран. В большинстве случаев INT 29h просто немедленно вызывает функцию BIOS «вывод символа на экран в режиме телетайпа», так что никаких преимуществ, кроме экономии байт при написании как можно более коротких программ, она не имеет.	12.Билет 1. Регистр процессора — сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная прежде всего для хранения промежуточных результатов вычисления (регистр общего назначения) или содержащая данные, необходимые для работы процессора — смещения базовых таблиц, уровни доступа и т. д. (специальные регистры). Регистр представляет собой цифровую электронную схему, служащую для временного хранения двоичных чисел. В процессоре имеется значительное количество регистров, Доступ к значениям, хранящимся в регистрах, как правило, в несколько раз быстрее, чем доступ к ячейкам оперативной памяти (даже если кэш-память содержит нужные данные), но объём оперативной памяти намного превосходит суммарный объём регистров. Разные регистры процессора имеют разное назначение. Регистры общего назначения используются для операций с данными (байтами, словами и двойными словами). Адресные регистры служат для хранения в них адресов, по которым процессор находит данные в памяти. Существуют специальные регистры для самопроверок процессора. Интересен флаговый регистр. Его биты служат как бы флажками, которые включаются или выключаются в особых случаях. Когда от меньшего числа отнимают большее, то занимают одну единичку в старшем разряде. На этот случай во флатовом регистре есть специальный флажок, который включается при таком событии. Есть там флажки, которые включаются при переполнении регистров или при их обнулении, а также еще несколько специальных флажков. У каждого типа процессоров свой состав регистров, и у каждого и регистра свое назначение. Состав регистров процессора и их назначение называются архитектурой процессора. Чем сложнее процессор, тем сложнее его архитектура. В процессорах современных компьютеров несколько десятков регистров. Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления. Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например: 1)сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции ; 2)счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти; регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов. 2. Средства BIOS BIOS предоставляет возможность переключения экрана в различные текстовые и графические режимы. Режимы отличаются друг от друга разрешением (для графических) и количеством строк и столбцов (для текстовых), а также количеством возможных цветов. Функции DOS вывода на экран позволяют перенаправлять вывод в файл, но не позволяют вывести текст в любую позицию экрана и не позволяют изменить цвет текста. DOS предполагает, что для более тонкой работы с экраном программы должны использоваться видеофункции BIOS. BIOS (базовая система ввода-вывода) — это набор программ, расположенных в постоянной памяти компьютера, которые выполняют его загрузку сразу после включения и обеспечивают доступ к некоторым устройствам, в частности к видеоадаптеру. Все функции видеосервиса BIOS вызываются через прерывание 10h. INT 10h, АН = 00 — Установить видеорежим; Функция установки графического режима: AH = 00h, AL = требуемый режим Вот некоторые из них: 1) 00 – 40x25 текстовый чёрно-белый; 2) 01 – 40x25 текстовый 16-цветный; 3) 02 – 80x25 текстовый 16 оттенков серого; 4) 03 – 80x25 текстовый 16-цветный; 5) 04 – 320x200 графический 4-цветный; 6) 05 – 320x200 графический 4-цветный;7)06 – 640x200 графический чёрно-белый; 8)07 – 80x25 текстовый монохромный; 9)0D – 320x200 графический 16-цветный;10)0E – 640x200 графический 16-цветный; 11) 0F – 640x350 графический монохромный;12)11 – 640x480 графический чёрно-белый;13)12 – 640x480 графический 16-цветный;14)13 – 320x200 графический 256-цветный
13.Билет 1. 2.	14.Билет 1. 2.
15.Билет 1. 2.	16.Билет 1. 2.
17.Билет 1. Страничная память — способ организации виртуальной памяти, при котором единицей отображения виртуальных адресов на физические является регион постоянного размера (т. н. страница). Поддержка такого режима присутствует в большинстве 32битных и 64битных процессоров. Такой режим является классическим для почти всех современных ОС, в том числе Windows и семейства UNIX. Широкое использование такого режима началось с процессора VAX и ОС VMS с конца 70х годов (по некоторым сведениям, первая реализация). В семействе x86 поддержка появилась с поколения 386, оно же первое 32битное поколение. Решаемые задачи: 1)поддержка изоляции процессов и защиты памяти путём создания своего; 2)собственного виртуального адресного пространства для каждого процесса; 3)поддержка изоляции; 4)области ядра от кода пользовательского режима; 5)поддержка памяти «только для чтения» и; 6)неисполняемой памяти; 7)поддержка отгрузки давно не используемых страниц в область подкачки на диске; 8)поддержка отображённых в память файлов, в том числе загрузочных модулей; 9)поддержка разделяемой между процессами памяти, в том числе с копированием-по-записи для экономии физических страниц; 10)поддержка системного вызова fork() в ОС семейства UNIX 2. Кадровый буфер (англ. framebuffer) (другие названия: буфер кадра, видеобуфер, фреймбуфер) — реальное или виртуальное электронное устройство, или область памяти для кратковременного хранения одного или нескольких кадров в цифровом виде перед его отправкой на устройство видеовывода. Буфер может быть использован для выполнения над кадром различных предварительных операций, организации стоп-кадра, устранения мерцания изображения и др. Обычно кадр хранится в виде последовательности цветовых значений каждого пиксела изображения. Цветовые значения чаще всего хранятся в следующих форматах: одноразрядный (монохромный; 1 бит), 4/8-битный (палитровый), 16-битный (High Color) и 24-битный (True Color); также может присутствовать альфа-канал. Размер памяти, необходимый для хранения одного кадра, зависит от разрешения и глубины цвета.	18.Билет 1. Иерархическая структура памяти ЭВМ: ОЗУ - оперативное запоминающее устройство; СОЗУ - сверхоперативное запоминающее устройство; ВЗУ - внешнее запоминающее устройство Самая распространенная и чаще всего используемая компьютерную память - это RAM (Память прямого доступа) - оперативная память Вашего компьютера. Память прямого доступа (RAM) так называется, потому что Вы можете получить доступ к любой ячейке памяти в любое время для любой информации, как для восстановления, так и для хранения, если Вы знаете адрес ячейки, в которой хранится необходимая информация. Например, мы работаем с электронными таблицами Excel и хотим изменить значение в ячейке A1 со 100 на 90. Для того, чтобы сделать это, компьютеру нужно знать, где на чипе RAM размещено содержимое этой ячейки. Как только изменение сделано, компьютер заменяет содержимое в оперативной памяти со 100 на новое значение 90 и оставляет последнее значение, пока пользователь не изменит значение снова или непосредственно не закроет электронную таблицу. Как только это происходит, содержимое в оперативной памяти потеряно. Хорошо, если перед закрытием окна пользователь сохранил электронную таблицу на жестком диске компьютера. Оперативная память также может быть классифицирована на различные типы. Во-первых, есть SRAM - статическая память прямого доступа. Этот вид памяти обычно используется для кэш-памяти компьютеров. Затем есть DRAM - динамическая память прямого доступа. Этот вид памяти имеет ячейки памяти со спаренными транзистором и конденсатором, которым нужна постоянная замена. Также существует DRAM EDO - память с усовершенствованным выходом. Это очень быстрая память, которая не дожидается конца обработки первого бита, а переходит к следующему биту. Кроме того, существует SDRAM - синхронная динамическая память прямого доступа. Этот вид памяти основан на факте, что в большинстве случаев данные хранятся в последовательности, и поэтому становится возможным очень быстрый метод доступа к памяти. Обычно скорость такой памяти составляет около 528 мегабит в секунду, что чрезвычайно быстро. 2. Последовательный порт (англ. Serial port), серийный порт или COM-порт[1] (произносится «ком-порт», от англ. Communication port) — двунаправленный последовательный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией. Последовательным данный порт называется потому, что информация через него передаётся по одному биту, бит за битом (в отличие от параллельного порта). Хотя некоторые другие интерфейсы компьютера — такие как Ethernet, FireWire и USB — также используют последовательный способ обмена, название «последовательный порт» закрепилось за портом, имеющим стандарт RS-232C, и предназначенным изначально для обмена информацией с модемом. Наиболее часто для последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232C. Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем.
19.Билет 1. 2.	20.Билет 1. 2.
21.Билет 1. 2.	22.Билет 1. Применение в ЭВМ обмена данными с внеш устройствамив режиме ПДП всегда требует предварительной обработки, а именно для каждого внеш устройства необх выделить обл памяти , используемую при обмене и указать её размер, т.е количество записываемых в память и чмтаемых из памяти слов. Пред началом обмена с внеш устройством проц должен выполнить программу загрузки. Эта программа обесп запись в указанные регистры начального адреса, выделенным внеш устройствам, и размера памяти в байтах или словах. Перед началом сеанса ввода данных из внеш устройства проц загружает в регистры его конроллера след информацию: 1)в счетчик байт – количество принимаемых байт данных; 2) в регистр адреса – начальный адрес памяти для вводимых данных, тем самым контроллер подготавливается к операции ввода данных из внеш устройства. Формируя сигнал «Вывод» контроллер ПДП обесп запись байта из своего регистра в память ЭВМ. Сигнал ПДП используется в контроллере и для модификации счетчика байт и регистра адреса. По каждому сигналу ПДП из содержимого счетчика байт данных вычитается единица и как только содержимое счетчика станет = 0 контроллер прекратит формирование сигналов ПДП. 2. INT 16H: сервис клавиатуры. Это - интерфейс прикладного уровня с клавиатурой. Нажатия клавиш на обрабатываются асинхронно на заднем плане. когда клавиша получена от клавиатуры, она обрабатывается прерыванием INT 09H и помещается в циклическую очередь. AH сервис 00H читать (ожидать) следующую нажатую клавишу выход: AL = ASCII символ (если AL=0, AH содержит расширенный код ASCII ) AH = сканкод или расширенный код ASCII 01H проверить готовность символа (и показать его, если так) выход: ZF = 1 если символ не готов. ZF = 0 если символ готов. AX = как для подфункции 00H (но символ здесь не удаляется из очереди). 02H читать состояние shift-клавиш. определить, какие shift-клавиши нажаты в данный момент, находится ли клавиатура в состоянии NumLock, и т.п. выход: AL = статус клавиатуры -- см. флаги клавиатуры
23.Билет 1. Большое разнообразие вычислительных систем породило естественное желание ввести для них какую-то классификацию. Эта классификация должна однозначно относить ту или иную вычислительную систему к некоторому классу, который, в свою очередь, должен достаточно полно ее характеризовать. 1)SISD (Single Instruction Single Data) - единственный поток команд и единственный поток данных. По сути дела это классическая машина фон Неймана. К этому классу относятся все однопроцессорные системы. 2)SIMD (Single Instruction Multiple Data) - единственный поток команд и множественный поток данных. Типичными представителями являются матричные компьютеры, в которых все процессорные элементы выполняют одну и ту же программу, применяемую к своим (различным для каждого ПЭ) локальным данным. Некоторые авторы к этому классу относят и векторно-конвейерные компьютеры, если каждый элемент вектора рассматривать как отдельный элемент потока данных. 3)MISD (Multiple Instruction Single Date) - множественный поток команд и единственный поток данных. М. Флинн не смог привести ни одного примера реально существующей системы, работающей на этом принципе. Некоторые авторы в качестве представителей такой архитектуры называют векторно-конвейерные компьютеры, однако такая точка зрения не получила широкой поддержки. 4)MIMD (Multiple Instruction Multiple Date) - множественный поток команд и множественный поток данных. К этому классу относятся практически все современные многопроцессорные системы. 2. Прерывание INT 10H обеспечивает управление всем экраном. В регистре AH устанавливается код, определяющий функцию прерывания. Команда cохраняет содержимое регитров BX, CX, DX, SI и BP. Ниже описывается все возможные функции. AH=00: Установка режима. Данная функция позволяет пере ключать цветной монитор в текстовый или графический режим. Установка pежима для выполняемой в текущий момент программы осуществляется c помощью INT 10H. При установке происходит очистка экрана. Содержимое регистра AL может быть следующим:1) 00 40 х 25 черно-белый текстовый режим;2)01 40 х 25 стандартный i6-цветовой текстовый режим;3)02 80 х 25 черно-белый текстовый режим;4)03 80 х 25 стандартный 16-цветовой текстовый режим;5)04 320 х 200 стандартный 4-цветовой графический режим;6)05 320 х 200 черно-белый графический режим;7)06 640 х 200 черно-белый графический режим;8)07 80 х 25 черно-белый стандартный монохромный;9)08 - 0A форматы для модели PCjr;10)0D 320 х 200 16-цветовой графический режим (EGA);11)0E 640 х 200 16-цветовой графический режим (EGA);12)0F 640 х 350 черно-белый графический режим (EGA);13)10 640 х 350 64-цветовой графический режим (EGA	24.Билет 1. SIMM (англ. Single In-line Memory Module) — модули памяти с однорядным расположением контактов, широко применявшиеся в компьютерных системах в 1990-е годы. Имели несколько модификаций, среди которых наибольшее распространение получили три. Первая — 30-контактный модуль, имевший объем от 256 КБайт до 16 МБайт и восьмиразрядную шину данных, дополняемую (иногда) девятой линией контроля четности памяти. Применялся в 286, 386 машинах. В случае процессоров 286, 386SX модули ставились парами, на 386DX — по четыре штуки одинаковой емкости. DIMM (англ. Dual In-line Memory Module, двухсторонний модуль памяти) — форм-фактор модулей памяти DRAM. Данный форм-фактор пришёл на смену форм-фактору SIMM. Основным отличием DIMM от предшественника является то, что контакты, расположенные на разных сторонах модуля являются независимыми, в отличие от SIMM, где симметричные контакты, расположенные на разных сторонах модуля, замкнуты между собой и передают одни и те же сигналы. Кроме того, DIMM имеет 64 (без контроля чётности)или 72 (с контролем по чётности или коду ECC) линии передачи данных, в отличие от SIMM c 32 линиями. 2. INT 21H: Это прерывание служит главным входом большинства функций DOS. Базовые функции для прерывания DOS INT 21H. Код функции устанавливается в регистре AH: 00 Завершение программы (аналогично INT 20H). 01 Ввод символа с клавиатуры с эхом на экран. 02 Вывод символа на экран. 03 Ввод символа из асинх. коммуникационного канала. 04 Вывод символа на асинх. коммуникационный канал
25.Билет 1. Принципы работы и архитектура симметричных многопроцессорных систем (SMP) Как и для любой сложной системы, для обеспечения работы многопроцессорной системы с высокой производительностью нужно создать специальную конфигурацию. По сравнению с однопроцессорными компьютерами, в такой системе применяется более сложное программное и аппаратное обеспечение, которое предоставляет дополнительные возможности, но требует приложить дополнительные усилия для обеспечения согласованности. Поскольку можно предложить различные варианты конфигурации многопроцессорной системы, каждая из которых имеет свои преимущества, существует множество разнообразных архитектур многопроцессорных систем. В этом разделе приведены основные правила создания многопроцессорных систем и описано, каким образом эти правила учтены в реальных системах. Когерентность кэша (англ. cache coherence) — свойство кэшей, означающее целостность данных, хранящихся в локальных кэшах для разделяемого ресурса. Когерентность кэшей — частный случай когерентности памяти (en:memory coherence). 2. Регистр DX - это единственный регистр, которые может использоваться в качестве указателя адреса ввода-вывода в инструкциях IN и OUT. Фактически, кроме использования регистра DX нет другого способа адресоваться к портам ввода-вывода. уникальные качества регистра DX относятся к операциям деления и умножения.	26.Билет 1.В системах MPP используются сотни процессоров, каждый из которых поддерживается собственной памятью и собственной копией операционной системы. Каждая из этих независимых вычислительных единиц называется узел. Узлы обмениваются данными с помощью специальных высокоскоростных соединений. Системы MPP отличаются от др систем, поскольку все узлы находятся под управлением одной программы. Для того чтобы MPP-вычисления правильно работали, программное обеспечение должно поддерживать разделение тех функций и данных, с которыми оно работает, на сотни процессоров. Это требование предполагает наличие специальных навыков и не слишком широко распространенных инструментов и методов программирования. MPP используется в научной сфере, а также в системах для ведения бизнеса – для хранения данных и поддержки принятия решений. В обеих областях применения блоки данных анализируются по отдельности, а результаты обобщаются позже, что почти идеально соответствует способу вычислений при MPP. Массовая параллельная обработка обладает преимуществами создания исключительно мощных вычислительных систем из готовых процессоров и компонентов. Системы MPP часто используют микросхемы из других архитектур. 2. Регистр CX - Специализация регистра CX - использование в качестве счетчика. Используется для задания количества циклов в программе.
27.Билет 1. Типы параллелизма: Параллелизм на уровне битов Эта форма параллелизма основана на увеличении размера машинного слова. Увеличение размера машинного слова уменьшает количество операций, необходимых процессору для выполнения действий над переменными, чей размер превышает размер машинного слова. К примеру: на 8-битном процессоре нужно сложить два 16-битных целых числа. Для этого вначале нужно сложить нижние 8 бит чисел, затем сложить верхние 8 бит и к результату их сложения прибавить значение флага переноса. Итого 3 инструкции. С 16-битным процессором можно выполнить эту операцию одной инструкцией. Параллелизм на уровне инструкций Компьютерная программа — это, по существу, поток инструкций, выполняемых процессором. Но можно изменить порядок этих инструкций, распределить их по группам, которые будут выполняться параллельно, без изменения результата работы всей программы. Данный приём известен как параллелизм на уровне инструкций. Продвижения в развитии параллелизма на уровне инструкций в архитектуре компьютеров происходили с середины 1980-х до середины 1990-х. Параллелизм данных Основная идея подхода, основанного на параллелизме данных, заключается в том, что одна операция выполняется сразу над всеми элементами массива данных. Различные фрагменты такого массива обрабатываются на векторном процессоре или на разных процессорах параллельной машины. Распределением данных между процессорами занимается программа. Векторизация или распараллеливание в этом случае чаще всего выполняется уже на этапе компиляции — перевода исходного текста программы в машинные команды. Роль программиста в этом случае обычно сводится к заданию настроек векторной или параллельной оптимизации компилятору, директив параллельной компиляции, использованию специализированных языков для параллельных вычислений. Параллелизм задач (многопоточность) Стиль программирования, основанный на параллелизме задач, подразумевает, что вычислительная задача разбивается на несколько относительно самостоятельных подзадач и каждый процессор загружается своей собственной подзадачей. 2.	28.Билет 1. Транспьютер (англ. transputer) — элемент построения многопроцессорных систем, выполненный на одном кристалле большой интегральной схемы, продукт английской компании INMOS Ltd. (ныне — подразделение STMicroelectronics). Термин транспьютер происходит от слов Transistor и Computer. Такой генезис должен, по мнению разработчиков, подчёркивать возможность построения сложных вычислительных комплексов на базе транспьютеров, где их роль уподоблялась бы роли транзисторов, выступающих основным элементом при проектировании электронных схем. Другая интерпретация: trans-put-er — тот, кто передаёт, указывает на присутствие встроенных скоростных устройств ввода/вывода для обмена с соседними процессорами. Параллельная система может создаваться из набора транспьютеров, которые функционируют независимо и взаимодействуют через последовательные каналы связи. конструктивно транспьютерная матрица, являющаяся основным элементом систолических транспьютерных МВД , может быть реализована посредством серийных транспьютерных плат исследований в область практической реализации. 2. Определение конфигурации с помощью BIOS Во время инициализации системы BIOS опрашивает порты, к которым подключены перемычки, и определяет содержимое ячеек памяти CMOS, содержащие информацию о конфигурации компьютера. Результат записывается в область данных BIOS, откуда программа может его извлечь с помощью прерываний BIOS. Сведения о наличии основных устройств компьютера записывается в область данных BIOS с адресом 0000:0410 размером в двухбайтовое слово - слово конфигурации. С помощью прерывания INT 11h программа может получить в регистре AX слово конфигурации из указанной выше области данных BIOS.
29.Билет 1. При параллельной передачи данных все биты одного и более байтов передаются одновременно по разным проводам. 2.	30.Билет 1. под последовательной передачей данных понимают процесс передачи данных по одному биту за один промежуток времени, последовательно один за одним, по одному коммуникационному каналу или компьютерной шине. В отличие от параллельной передачи данных, при которой несколько бит пересылаются одновременно, по линии связи из нескольких параллельных каналов. Последовательная передача всегда используется при связи на дальние расстояния и в большинстве компьютерных сетей, так как стоимость кабеля и трудности синхронизации делают параллельную передачу данных не эффективной. При передаче данных на короткие расстояния, последовательные компьютерные шины также используются все чаще, так как и здесь недостатки параллельных шин перевешивают их преимущества в простоте. Развитие технологии для обеспечения целостности сигнала от передатчика до приемника, и достаточно высокая скорость передачи данных делают последовательные шины конкурентоспособными. Пример этому переход от шины PCI к шине PCI Express. 2.
31.Билет 1. Микроконтроллер (англ. Micro Controller Unit, MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ и ПЗУ. По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи. Использование одной микросхемы вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров. Микроконтроллеры являются основой для построения встраиваемых систем, их можно встретить во многих современных приборах, таких как телефоны, стиральные машины и т. п. Большая часть выпускаемых в мире процессоров — микроконтроллеры. Большое распространение получили микроконтроллеры с RISC-архитектурой (англ. Reduced Instruction Set Computer — вычисления с упрощённым набором команд). Упрощённый набор команд позволяет выполнять большинство инструкций за один такт, что обеспечивает высокое быстродействие даже при относительно низкой тактовой частоте. 2. Универсальные регистры Регистры сдвига выполняют обычно как универсальные последовательно-параллельные микросхемы. Это связано с необходимостью записи в регистр параллельного двоичного кода при преобразовании параллельного кода в последовательный. Переключение регистра из параллельного режима работы в последовательный и наоборот осуществляется при помощи мультиплексора (коммутатора). Использование коммутатора позволяет входы триггеров регистра либо подключать к внешним выводам микросхемы, либо подключать к выходу предыдущего триггера. В этой схеме для переключения регистра из последовательного режима работы в параллельный используется вывод V. Подача на этот вход единичного потенциала превращает схему в параллельный регистр. При этом на входы ключей, подключенных к информационным входам D, подаётся единичный потенциал. Это приводит к тому, что сигналы с входов параллельной записи данных поступают на входы логических элементов “ИЛИ”, а на входы ключей, подключенных к выходам предыдущих триггеров, подаются нулевые потенциалы. То есть на выходах этих ключей будут присутствовать нулевые потенциалы, и они не будут мешать работе. Подача на вход V нулевого потенциала приводит к отключению входов параллельных данных от входов триггеров. Сигналы же с выхода предыдущего триггера свободно проходит через верхние логические элементы “И” на вход последующего триггера, так как на его второй вход подаётся единичный потенциал. Инверторы на входах V и C использованы для усиления входного сигнала по току. В результате входной ток микросхемы будет равен не суммарному току четырёх логических элементов “И”, а входному току инвертора.	32.Билет 1. 2. В PC-совместимых компьютерах, термином BIOS принято называть firmware компьютера — набор встроенных программ для старта, проверки, настройки устройств и загрузки ОС, записанных в ПЗУ (англ. ROM) компьютера. Для компьютеров на базе иных платформ для обозначения встроенного ПО, используются другие термины. Например в архитектуре SPARC, firmware может называться PROM, или Boot (см. OpenBoot). Расшифровка аббревиатуры «BIOS» восходит к более узкому значению — базовой системе ввода-вывода (англ. Basic Input-Output System) — части firmware, для обеспечения ОС API для доступа к устройствам компьютера.