Шпаргалка по "Архитектуре"

1.Есептеу жүйесі архитектурасы мәліметтерді параллель өңдегенде қалай классификацияланады? 
        Көпмашиналы және көппроцессорлы есептеу жүйесінің әрекет тездігін және сенімділігін арттыру құру жолымен шешіледі. Мұндай жүйелер жұмыс кезінде параллель беруді бөлуге және көп мақсатты міндеттер жасауға жол береді.

       Параллель өңдеу – бір мезетте бірнеше нұсқауды орындауға мүмкіндік беретін өңдеу жылдамдығын арттыратын әдіс. Көпміндеттілік – бірнеше бағдарламаны бір мезетте орындатады. Көпміндетті тізбектей өңдеу жүйесі уақытты бөлу тәртібінде ғана жұмыс істейді. Тізбектей өңдеу – берілгендердің өңдеуге түсу кезегімен орындалады. Уақытты бөлу тәртібі – бірнеше пайдаланушының компьютерді (процессорды), бағдарламаларды уақыттың кванттық жүйесімен істеледі.

       Берілгендерді өңдеу және басқару жүйесінің жұмысы, әсіресе нақты уақытпен жұмыс тәртібінде жоғары сенімділік пен дайындықты қажет етеді, ол толығу принципімен сондай комплекстер түрі бағдары негізінде істеледі.  
 

2.Есептеу  жүйесі архитектурасының  орындау тәртібіне  байланысты төрт  класының ерекшеліктеріне  талдау жасап,  сипаттама беріңіз.

    Архитектура түрлері. Негізгі классикалық архитектура  түрлері: жұлдызша, иерархиялық, магистральдық.

    «Жұлдызша»  архитектурасы – орталық құрылғы ОҚ ішкі құрылғымен байланысып олардың жұмысын басқарады (ертеректегі машина модельдері). Классикалық архитектура – мәліметтер ағыны өтетін бір арифметика-логикалық құрылғы (АЛҚ) және программа - бұйрықтар ағыны өтетін бір басқару құрылғысы. Бұл бір процессорлы компьютер.

    Есептеу машиналары бес базалық құрауыштан тұрады және келесідей құрылғылар түрлерінен құралады:

    -орталық  процессор (ОП), қосушы АЛҚ және  басқару құрылғысы БҚ;

    -есте  сақтау құрылғысы – жады, соның  ішінде жедел жады (ЖЖ) және сыртқы  жады СЖ;

    -енгізу  және шығару құрылғылары.

     Иерархиялық архитектура – орталық құрылғы қосымша процессорлармен және (көмекші процессорлары, арналар т.с.с.), басқарушы контроллерлер, сыртқы құрылғылар тобы байланысқан.

     Магистральдық құрылым – өзара әрекет жасайтын процессор (процессорлар) және жады блоктары (ЖЖ), ішкі арналар арқылы байланысатын ІҚ (ІҚ контроллерлері), бәріне ортақ құрылғылар (ДЭЕМ IBM, PC-ұқсас). Осы архитектура түріне жататын ДК архитектурасы:

     - ортақ шина (магистраль) арқылы байланысқан функционалдық блоктар. Физикалық магистраль электрондық схема жалғанатын ұяшығы бар, көп сымды желілерден тұрады. Магистраль сымдарының жиыны жеке топтарға бөлінеді:

     - адрес шинасы, мәліметтер шинасы және басқару шинасы.

     Қосымша құрылғылар компьютерге арнайы контроллерлер – қосымша құрылғыларды басқаратын құрылғы арқылы қосылады. Контроллер – қосымша құрылғыны байланыстыратын құрылғы немесе процессорды берілген құрылғының қызметін тікелей басқарудан босататын, орталық процессормен байланыстыратын арна.

     Барлық  қарастырылған архитектуралар келесідей  базалық түйінен және схемалық элементпен шоғырланған:

     -жады жай уақытта триггер мүмкіндігін қолданады;

     -регистр,  сумматор – толық сумматор немесе  жартылай сумматор; дешифратор. 
 

3. Қандай ішкі интерфейс түрлері сізге таныс? 
             1.  Жүйелілік шина ISA (Industry Standard Architecture). XT(8 бит) және AT(16 бит) стандартты шиналары алғаш рет ДЭЕМ IBM PC/AT-тарда 80286 процессор базасында қолданыла бастады. Бұл жүйелілік шинасында қосымша 36 контакталы екінші кеңейтетін платада қосқыш тетіктің болуы адрестік тармақты 24 биттік тармаққа (24-биттік адрес шинасы) мен 16 биттік берілгендермен параллель түрде 16 бит берілгендер шинасына және 16 МБайт (2 ²⁴= 16 Мбайт) жүйелілік жадқа жете алады. Аппараттық үзіліс жасау тармағының саны осы шинада 15-ке, ал тура мәлімет алу каналы 7-ге жеткізілді. Жүйелілік шина ISA AT толық 8-разрядты ISA XT шинасының бар мүмкіндіктерін иеленді. ISA шинасы процессор жұмысын және әртүрлі тактілік жиіліктегісін синхрондайды. Ол тактілік жиілігі 8/16 МГц пайдалана, беру жылдамдылығының шегін (8 МГц*16 бит=128 Мбит/с), өткізу мүмкіндігін 8Мбайт/с жеткізеді.

      2.   Жаңа жүйелік шина EISA (Extended Industry Standard Architecture),

1988 жылдың  соңында пайда болып, адрестік  кеңістікті 4 Гбайтқа, 32-биттік мәліметтерді  беруді (оның ішінде DMA тәртібінде), жақсартылған үзілістер жүйесін,  автоматты конфигурацияны кеңейту  платасын қамтамасыз етеді. ISA шина  құрылғысы EISA шинасында да жұмыс  істей алады. EISA шинасы арбитр  шинасы арқылы орталық басқаруға  мүмкіндік береді. Сондықтан оған  бірнеше шинаның негізгі құрылғысы  қосылды. Локальді шина дегеніміз – микропроцессор контактасына электрлік сигналдың түсуі. Олар әдетте процессор, жад, жүйелік шинаны буферлеуді, және оның контролері мен бірнеше көмекші схемаларды біріктірді. Типтік мысалға VL-Bus және PCI шинасы жатады.

3.   Локальді шина VL-Bus және PCI шинасын VESA (Video Electronics

Standard Association) ассоциациясы ұсынған, ол видеоадаптердің  жылдамдығын арттыруға, дисклік  сақтағыш контролерін 20-дан 60 МГц  тактлік жиілікте жұмыс  істеуін қамтамасыз етуге арналды. VL-bus шинасы 32 берілгендер тармағын  және үш сыртқы құрылғыны қосуды, оның сеттік адаптер ретінде  пайдаланылуына жол ашты.

4. PCI (Peripheral Component Interconnect) шинасы, сол сияқты VL

bus шинасы  процессор мен сыртқы құрылғыларды 32-биттік берілгендер каналын  33 МГц тактілік жиілікте және 120 МБайт/с максимальді өткізу  мүмкіндігіне ие етті. 80486 процессорымен  жұмыс PCI шинасына өнімділік көрсеткіші VL-bus шинасымен деңгейін бірдей  етеді. Алайда PCI шинасы процессорлық тәуелсіз де, ал VL-bus шинасы 80486 процессорымен бірге ғана қолданылады. Бұған Pentium, Alpha, R4400 және PowerPC-тер жатады.

5. PCMCIA (Personal Computer Мemory Card International Association) —

халықаралық стандарт ассоциациясы ДЭЕМ-ларына жад карталарын жасайды. Бұл стандартты интерфейс анықтайды, кіші мөлшерлі жалпақ  жад картасы ДЭЕМ-дар мен портативті қолға ұстауға болатын компьютерлерге де қойылады. 
 

     4. Процессорлардың қандай түрлерін білесіз? 
Процессорлар жасалу жиынтығы мен нұсқауды орындауына қарай 4 класқа бөлінеді, одан ЭЕМ-ның даму тізбегін де байқай аламыз.

     Барлығынан  бұрын CISC процессоры жасалды. Одан кейін процессорлардың өңдеу жылдамдығын арттыру мақсатында RISC өмірге келді. Соңын ала ұзын нұсқаулардың жиынтығының шектеулі мөлшерін пайдаланатын MISC процессорларының тұжырымдамасы жасалды. Ізінше өте ұзын нұсқаулармен жұмыс істейтін VLIW прорцессорлары пайда болды.

     CISC (Complete Instruction Set Computer) – дәстүрлі архитектура,  ол орталық процессор микробағдарламалармен  микропроцессорлардың толық нұсқаулар  жиынтығымен жұмыс істейді. Олар  әртүрлі ұзындықтардағы, кері кодтау  мен орындаудың, адрестеу әдістері  күрделі электрондық тізбесін  құрайды. 1974 ж. John Cocke (IBM Research) жаңа ыңғайлы  ұсыныс жасады, олар орталық процессорға  берілетін нұсқауларды айтулы  азайтатын тәсіл ұсынды.

     RISC (Redused (Restricted) Instruction Set Computer) – процессоры, әлдеқайда жеңіл жай нұсқаулардың  қысқартылған жиынтығымен ғана  жұмыс істей алады. Мұндай аппараттық  архитектуралық тәсіл нәтижесінде  аз шығынмен кері кодтауға, өте  аз санды үйлестіру тактісінде  нұсқауларды орындауға мүмкіндік  туғызды. Бұл артықшылық регисторларды  бір ізге салуға жол ашты. RISC-тің  бірінші процессоры корпорацияда 1979 ж. жасалды, IBM 801 шифрін иемденді. Бұл машиналардың негізгі идеясы  баяу жадының жылдамдығы жоғары регистрлардан бөліп, регистрлар терезесін пайдалануда еді. Бұл үш процессор көптеген  жағынан бірдей еді. Олардың бәрі өңдеу нұсқауларын жадпен жұмыс нұсқауларынан бөлектейтін архитектуралы болып, конвейерлік өңдеуге көшуге тірек болды.

      MISC – процессоры ұзын нұсқаулардың  шағын жиынтығымен жұмыс істейді.  Процессорлардың разрядтылығын  арттыру бірнеше нұсқаулардың  өлшемі 128 биттік бір сөзге біріктіру  идеясына алып келді. Бір сөзбен  әрекет етуден процессор бірден  бірнеше нұсқауды орындай алатын  болды. Бұл компьютердің өнімділігінің  артуына, қатарынан мәліметтер  ағынының бірнешесін өңдеуге  мүмкіндік берді.

     VLIW -  процессоры өте жоғары разрядты  нұсқаулар жүйесімен жұмыс істеуге  арналған. VLIW технологиясының идеясы  бағдарламаны орындар алдында  толық талдау жасайтын, жоспарлаудың  арнайы компиляторын жасауда  болды. Әрі нұсқаулар тобының тізбектес әрекеттерінің тармақтарын тауып, параллель орындатты. Әрбір мұндай топ бір өте ұзын нұсқау құрды. Бұл екі міндетті шешті. Біріншісі, бір такті ағымында топталған қысқа нұсқауларды орындай алды, екіншіден – процессордың құрылымын оңайлатты. Бұл технология HP, Intel корпорациясының еңбегі арқасында өмірге жолдама алды. 

     5.Нұсқау  регистрі мен нұсқау  адресі есептегішінің  айырмашылығын айтыңыз. 
         Нұсқау регистрі  (НР) – процессордың кезекті циклы кезінде орындалатын ағымдағы нұсқауды сақтауға арналады, олар нұсқау адресінің регистрі, нұсқау адресінің есептегіш регистрі, ағымды нұсқау адресі болуы мүмкін.  
         Нұсқау адресі есептегіші регисторының мәліметі бойынша кезекті нұсқау адресін оперативтік жадыдан алып, нұсқауды нұсқауды оқу регистріне жібереді.

       Нұсқау мынандай әрекет (қосу, азайту, салыстыру, ВУ-ға сұраныс салу, т.б.) кодтардан тұрады, онда сәйкес  мәліметтер сақталған регистр  нөмірі (кей машиналарда – сөз  адресі, оперативтік жад ұяшығы) болады. Операндтар адресі А1, А2  және т.б. нұсқауды орындауға  қатысты (сандар, жолдар, басқа да  бағдарлама нүсқауы) болуы мүмкін. 

6. Бір, екі, үш  адрестік нұсқауларға  мысал келтіріңіз. 
  Бір, Екі  және үш адресті машиналар (нұсқаулар жүйесі) бар. Үш адресті машиналарда екі санды қосу бір нұсқаумен ғана орындалады (А1-ден санды алу, А2-дегі санға қосу, нәтижесін А3-ке жазу). Екі адрестіде екі нұсқау қажет болады (А1-ден санды алу, оны сан регистрына қою, А1-ден санды алып, сан регистріндегіге қосу, нәтижесін А2-ге жазу). Бір адресті машинаға 3 нұсқау қажет болады. Cондықтан ЭЕМ-ларын дамыту үрдісі, олардың разрядтылығын аттыруға негізделген. Нұсқаулардың типтік құрылымы: 

 
 
 

7.Нұсқаудың  адрестік бөлігі  қандай ақпарат  түрін сақтайды? 
       Нұсқау – міндетті түрде орындайтын әрекеттің жазбасы. Әрбір нұсқау – әрекет кодынан (ӘКП) басталады, ол нұсқау құрылымын анықтайтын белгілі форматтағы код, ұзындығы, адрестің орналасу әдісін көрсететін қажетті адрестен тұрады. Әр түрлі нұсқаулардың ұзындығы бірдей болуы да болмауы да мүмкін. ӘКП разрядының саны сол, не басқа да машинаның әрекетті орындау санымен анықталып, мынандай формуламен есептеледі: M=2ⁿ, мұндағы М – әрекет саны, n – АЛҚ-дағы разряд саны. 
          Нұсқаулар арифметикалық, логикалық, енгізу/шығару, берілгендерді беру болып бөлінеді. Әрбір нұсқау компьютерде бір немесе бірнеше тактіде орындалуы мүмкін. Өзара байланысқан тізбектес нұсқаулар тізбесі макронұсқаулар деп аталады.Макронұсқауларды пайдалану бағдарламалау ісін жеңілдетеді.

     Қысқа нұсқауды орындау  (тұрақты нүктелі арифметика, логикалық әрекет) кәдімгі бес тактіден тұрады:

     -нұсқауды таңдау;

     -әрекет кодын кері ашу (декодирование);

     -адресті генерациялау және жадтан берілгендерді таңдау;

     -әрекетті орындау;

     -жадқа нәтижені жазу. 

8.Нұсқау дегеніміз не? Нұсқау нені сипаттайды? 
         Абстрактылы орталық құрылғының негізгі түсініктемесі мен құрылымына, қызмет аясына тоқталайық (ЭЕМ-ның 1-2 буынының). Нұсқау – міндетті түрде орындайтын әрекеттің жазбасы. Әрбір нұсқау – әрекет кодынан (ӘКП) басталады, ол нұсқау құрылымын анықтайтын белгілі форматтағы код, ұзындығы, адрестің орналасу әдісін көрсететін қажетті адрестен тұрады. Әр түрлі нұсқаулардың ұзындығы бірдей болуы да болмауы да мүмкін. ӘКП разрядының саны сол, не басқа да машинаның әрекетті орындау санымен анықталып, мынандай формуламен есептеледі: M=2ⁿ, мұндағы М – әрекет саны, n – АЛҚ-дағы разряд саны.