Шпаргалка: Архитектуре ЭВМ

18 Видеосистема ЭВМ. Принципы работы. Области применения

Видеокарта (видеоадаптер) Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные об изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные об яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора. С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти. За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров: МDA (монохромный); СGA (4 цвета); ЕGA (16 цветов);VGА (256 цветов). В настоящее время применяются видеоадаптеры SVGА, обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16,7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640x480, 800x600,1024x768, 1152x864; 1280x1024 точек и далее). Разрешение экрана является одним из важнейших параметров видеоподсистемы. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на экране, но тем меньше размер каждой отдельной точки и, тем самым, тем меньше видимый размер элементов изображения. Использование завышенного разрешения на мониторе малого размера приводит к тому, что элементы изображения становятся неразборчивыми и работа с документами и программами вызывает утомление органов зрения. Использование заниженного разрешения приводит к тому, что элементы изображения становятся крупными, но на экране их располагается очень мало. Если программа имеет сложную систему управления и большое число экранных элементов, они не полностью помещаются на экране. Это приводит к снижению производительности труда и неэффективной работе. Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально возможное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в первую очередь, от количества установленной на нем видеопамяти. Кроме того, оно зависит и от установленного разрешения экрана. При высоком разрешении экрана на каждую точку изображения приходится отводить меньше места в видеопамяти, так что информация о цветах вынужденно оказывается более ограниченной. Минимальное требование по глубине цвета на сегодняшний день- 256 цветов хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Coloг) Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн. цветов (резких Тruе Соlоr). Работа в полно цветном режиме Тruе Со1оr с высоким экранным разрешением требует значительных размеров видеопамяти. Современные видеоадаптеры способны также выполнять функции обработки изображения, снижая нагрузку на центральный процессор ценой дополнительных затрат видеопамяти. Еще недавно типовым считались видеоадаптеры с объемом памяти 2-4 Мбайт, но уже сегодня обычным считается объем 16 Мбайт. Видеоускорение - одно из свойств видеоадаптера, которое заключается в том, что часть операций по построению изображений может происходить без выполнена математических вычислений в основном процессоре компьютера, а чисто аппаратным путем - преобразованием данных в микросхемах видеоускорителя. Видеоускорители могут входить в состав видеоадаптера (в таких случаях говорят о том, что видео карта обладает функциями аппаратного ускорения), но могут поставляться в виде отдельной платы, устанавливаемой на материнской плате и подключаемого к видеоадаптеру. Различают два типа видео ускорителей - ускорители плоской (2D) и трехмерной (3D) графики. Первые наиболее эффективны для работы с прикладными программами (обычно офисного применения) и оптимизированы для операционной системы Windows, а вторые ориентированы на работу мультимедийных развлекательных программ, в первую очередь компьютерных игр и профессиональных программ обработки трехмерной графики. Обычно в этих случаях используют разные математические принципы автоматизации графических операций, но существуют ускорители, обладающие функциями и двумерного, и трехмерного ускорения.

24 Различные стандарты для локальных сетей

Различные стандарты для локальных сетей. IEEE 802.1D- описывает логику работы мостов и коммутаторов; 802.1H, 802.1Q, 802.1P- для назначения приоритетов трафика на канальном уровне; 802.2- управление логической передачей данных и связь с сетевым уровнем; 802.3- Стандарт технологии Ethrnet; 802.4- стандарт технологии Artnet; 802.5- стандарт технологии Token Ring или маркерное кольцо; 802.6- стандарт для сетей мегаполиса; 802.7- стандарт для широкополосной передачи; 802.8- стандарт для волоконно-оптических сетей; 802.9- стандарт для передачи голоса; 802.10- сетевая безопасность; 802.11- Стандарт для беспроводных сете(радио); 802.12- стандарт для сетей с доступом по требованию с приоритетом.

27 Понятие маршрутизации

Задача маршрутизации состоит в выборе маршрута для передачи данных от отправителя к получателю. Осн. цель: 1 минималь. задержка пакета данных при передаче; 2 максималь. пропускная способность сети; 3 максималь. защита пакета от угроз безопасности; 4 минималь. стоимость передачи пакета адресату. Способы маршрутиз-ии: централизация, распределение, смешанное. Методы марш-ии: простая(при выборе маршрута не учит-ся изменение от нагрузки), фиксированная (учит-ся топология сети и не учит-ся изменение нагрузки на сеть), адаптированная(принято решение о движении пакета с учетом изменения топологии и нагрузки на сеть).

26 OSI Уровни OSI (Open System Interconnection)

В этой модели рассматриваются: Уровень 1. Физический уровень (управление физическим каналом). Физический уровень выполняет передачу битов по физическим каналам, таким, как витая пара, оптоволоконный кабель или радиоволны. На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электрических сигналов.

Уровень 2. Канальный уровень (управление информационным каналом) обеспечивает передачу кадра данных между любыми узлами в сетях с типовой топологией либо между двумя соседними узлами в сетях с произвольной топологией, отвечает за установление соединения и корректность доставки данных по физическим каналам. В протоколах канального уровня заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, часто называют МАС-адресами (Media Access Control, управление доступом к среде). Часть канального уровня требует аппаратной реализации, в операционной системе он, как правило, представлен драйвером сетевой карты..

Уровень 3. Сетевой уровень (управление сетью). Сетевой уровень в первую очередь должен предоставлять средства для решения следующих задач: доставки пакетов в сети с произвольной топологией; структуризации сети путем надежной локализации трафика; согласования различных протоколов канального уровня. Сетевой уровень позволяет передавать данные между любыми, произвольно связанными узлами сети (при этом не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных). Это достигается благодаря наличию адресации – каждый узел в сети имеет свой уникальный идентификатор. Реализация протокола сетевого уровня подразумевает наличие в сети специального устройства – маршрутизатора. Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей (по крайней мере две). Уровень 4. Транспортный уровень (управление передачей). обеспечивает передачу данных между любыми узлами сети с требуемым уровнем надежности. Для этого на транспортном уровне имеются средства установления соединения, нумерации, буферизации и упорядочивания пакетов. Уровень 5. Сеансовый уровень. Сеансовый уровень предоставляет средства управления диалогом, позволяющие фиксировать, какая из взаимодействующих сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации в рамках процедуры обмена сообщениями. Уровень представления В отличии от нижележащих уровней, которые имеют дело с надежной и эффективной передачей битов от отправителя к получателю, Представительный уровень (управление представлением). В отличии от нижележащих уровней, которые имеют дело с надежной и эффективной передачей битов от отправителя к получателю, уровень представления имеет дело с внешним представлением данных. На этом уровне могут выполняться различные виды преобразования данных, такие как компрессия и декомпрессия, шифровка и дешифровка данных.

Уровень 7. Прикладной уровень (управление сервисом).– это в сущности набор разнообразных сетевых сервисов, предоставляемых конечным пользователям и приложениям. Примерами таких сервисов являются, например, электронная почта, передача файлов, подключение удаленных терминалов к компьютеру по сети.

4 Представление ЭВМ в целых и вещественных чисел, машинные коды

Целые числа могут представляться в ПК со знаком или без знака.

Целые числа без знака обычно занимают в памяти 1 или 2 байта и принимают в однобайтовом формате значения от 00000000 до 11111111, а в двубайтовом от 00000000 00000000 до 11111111 11111111

Целые числа со знаком обычно занимают в памяти ПК 1,2,4 байта при этом самый левый(старший) разряд содержит информацию о знаке числа. Знак + кодируется 0, а знак – единицей.

Применяется 3 формы записи целых чисел со знаком: прямой код, - в знаковый разряд помешается цифра 1 а в разряд цифровой части числа двоичный код его абсолютной величины. Обратный – получается инвертированием всех цифр двоичного кода абсолютной величины числа включая разряд знака 0 заменяют 1,а 1 на 0, дополнительный код получается образованием обратного кода с последующим прибавлением единицы к младшему разряду.

Система вещественных чисел в математических вычислениях предполагается непрерывной и бесконечной т.е. не имеющей ограничений на диапазон и точность представлений чисел. Однако в ПК числа х-ся в регистрах и ячейках памяти с ограниченным количеством разрядов. Вследствие этого система вещественных чисел, представимых в машине является дискретной и конечной. При написании вещественных чисел в программах вместо привычной запятой принято ставить точку. для отображения вещественных чисел которые могут быть как маленькие так и очень большие используется форма записи чисел с порядком основания системы счисления.

Машинные коды естественные и эспоциональные подразумевает запись числа в нормализованном виде т.е. не ноль.

Если ноль то положительное

Если 1 то отрицательное

Дополнительный код отрицательного числа путём инвертирования разрядов и их увеличения нка 1 исходных разрядов.

Модифицированный код отличается от дополнительного 2 цифрами! 00 полож 11 отрицательное.

5 Логические основы ЭВМ. Построение функциональных схем узлов ЭВМ с помощью алгебры логики

Информационно–логические основы построения.

1.Предствление информации в ЭВМ связано с свойствами счисления формами представления чисел.

Информация в ЭВМ кодируется как правило в двоичной или в доично–десятичной системе. Для систем исчисления важно две вещи: фиксированная или плавающая запятая. Существенный момент для создания ПК являются логические основы его построения. В основе создания компьютеров лежит алгебра логики. Для анализа и синтеза схем ЭВМ при алголитмизации и программировании решений задач используется математика. Аппарат алгебра + логика. Алгебра логики — это раздел математической логики, значение всех элементов которой (функции и аргументы) определены в элементном множестве {0,1}. Алгебра логики оперирует с логическими высказываниями.

Логические высказывания это любое предложение в отношении которого имеет смысл утверждение о его истинности или ложности. При этом важно, не может быть что высказывания одновременно истинное и ложное.

ОПЕРАЦИИ

Логическое сложение (дизъюнкция) ИЛИ

логическое умножение (конъюнкция) И

а + ¬ а = 1

а * ¬ а = 0

¬ 0 = 1

Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т.е. путем выполнения последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задач. Алгоритм решения задачи, заданной в виде последовательности команд на языке вычислительных машин (в кодах машины) называется машинной программой. Машинная команда — это элементарная инструкция машине выполняемая автоматически, без каких либо указаний или объяснений.

Операционная часть команды — это группа разрядов в команде предназначенных для представления кодов в команде машины.

14 Прерывание. Виды прерываний. Обработка прерываний

Система прерываний предназначена для того, чтобы центр. процессор, выполняя свою работу имел возможность реагировать на события, наступление кот. не предполог-ся. Прерывания бывают внутренними- м.б. программные и аппаратурные; и внешними- поступающ. от внешних источников. Внутренние прерывания вызываются событиями, кот. связаны с работой процессора и явл-ся синхронными с его операциями(пример: возник из-за арифмет. переполнения, при сложении и вычитании чисел с фиксир. точкой, при попытке деления на ноль). Внеш. прерывания вызываются асинхронными событиями, кот. происходят вне прерывания процесса(пример: прерывание от таймера или от системы вв/в). Обработка прерываний. 1 Внекот. фиксир. ячейку заносятся хар-ки произошедшего прерывания. 2 Запоминается состояние прерванного процесса. Это состояние опред-ся значением счетчика команди словом состояния процессора. 3 В счётчик команд занос-ся адрес, кот. явл-ся уникальным для каждого типа прерываний. Всего м.б. 256 видов прерываний, кажд. из кот. имеет свой номер 2-х разрядное 16-ричное число. 4 Обраб-ся прерывание. 5 Возобновляется нормальная работа. Шаги 1-3 обычно реализ-ся аппаратной частью, 4-5 – ОС. Прерыв-я бывают аппаратур-е, логич-ие и программные. Аппар-е выраб-ся устройствами , требующими внимания микропроцессора. Запросы на лог. прерывания выраб-ся внутри микропроцессора при появлении внештатных операций. Запрос на прогр-е прерывания формир-ся по команде INTn, где n- номер вызываемого прерывания. Первым действием проги обраб-ки прерываний явл. запоминание той части состояния процесса, кот. еще не была заполнена. Затем прога обработки прер-я д. идентифицировать прер-е , т.е. определить, какое прер-е поступило. Затем необходимо выполнить те действия, кот. соответ. прерыванию. После обработки прер-я необход-о обеспечить возобновление нормальной работы. При наличии нескольких источников запросов прерывания, часть из нихм. поступать одндвременно, поэтому устан-ся опред. порядок или приоритет обслуж-я поступаюш. запросов. Сущ. возможность разрешать или запрещать прер-я опред. видов.

10 Регистры процессора, система команд процессора

Регистры- спец. ячейка внутри процессора. Размер регистра опред. разрядностью. Все регистры делятся на 4 группы: 1 Универсальные или регистры общего назначения- хранят данные. А, В, С, D, кажд. из этих регистров можно использовать для хранения данных. При этом можно работать как со всем регистром так и с его половиной. Каждый из этих универс. регистров можно использовать как специальный. А- регистр- аккумулятор- для ввода-вывода данных в микропроцессор, а при умножении и делении в нем хран-ся первое число, участвующее в операции и результат операции после завершения. В- для хранения начального адреса поля памяти при работе с массивом. С- регистр-счётчик- для подсчёта числа повторений в циклических операциях. D использ-ся как расширение регистра аккумулятора при работе с 32-х разрядными числами и для хранения порта при операциях ввода-вывода. 2 Сегментные- для хранения начальных адресов полей памяти SS, DS, ES, CS.; 3 Регистры смещения- для хранения относит. адресов ячеек памяти внутри сегментов- адресные регистры IP, SP, BP. 4 Регистр флагов- регистр- признаков CF, PF, AFG, ZT. Стек – это область памяти, обращение к кот. происходит без адреса, т.е. в нулевую ячейку. Система команд- совокупность всех возможных команд, кот. может выполнять процессор. Кажд. команда хран-ся в ячейке памяти и имеет свой адрес. Все команды, кроме безадресной имеют одинаковую структуру, состоящ. из одинак. частей. 1 –код операции, определяющий, какую именно команду надо выполнить; 2 – адресная часть- опред-ет, где хран-ся операнды и куда нужно поместить результат операции. Сущ. базовая система команд, в кот. входят след-ие группы: 1 команды пересылки данных(MOV, IN. OUT), 2 Арифмет. команды(сложение, умножение, инкремент, декремент.), 3 Логические команды, 4 Команды обработки строковых данных, команды передачи управления(прерывания, условный и безусловный переход, переход с возвратом). 5 Команды управления(внеш. синхрониз-я). Параллельные регистры- запись числа в них осущ-ся параллельным кодом, т.е. во все разряды регистра одновременно. Последовательные- характериз-ся послед. записью числа, начиная с младшего или старшего разряда путём сдвига кода тактирующими импульсами. Паралл-послед-е- имеет входа как для параллельной так и для последовательной записи кода числа.

16 Накопители. Классификация. Принципы работы. Области применения

На гибком магнитном диске имеется индексный маркер, кот. отмечает начало каждого оборота диска. Инф-я записывается вдоль треков\дорожек. Нумерация начинается с внешнего трека с 0, кажд. трек разбит на сектора. Все дорожки разбиты на одинак. кол-во секторов. Сектор- Минималь блок инф-ии, кот. м.б. записан или считан с диска. Нумерация секторов начинается с 1. 1 сектор=512байт. Если накопитель имеет несколько рабочих поверхностей, то все дорожки, расположенные др. над др. на всех рабочих поверхностях образуют цилиндр. Кластер- группа смежных секторов. Файл на диске занимает целое число кластеров. Время доступа к инф-ии на диске склад-ся из: время перемещения магн. головки на нужную дорожку, время установки головки и затухания ее колебания, время ожидания, когда нужный сектор окажется под голоакой. ЖМД. Внеш. дорожка такого диска длиннее внутренней, поэтому использ-ся метод зонной записи. Все пространство диска делится на зоны. ЖД использ. 2 режима обмена данными с ОП: PIO и DMA. ЖД хар-ся скоростью вращения 7200об\мин. DVD- в этих дисках использ-ся однослойный SL и двухслойный DL, односторонняя SS и двухсторонняя DS запись. Накопители на магнитно-оптических дисках: CC-W – однократная запись CC-Е – перезаписываемая. Эти накопители м.б. внутренними и внешними. Отлич-ся высокой степенью надежности. Односторонние диски применяются для резервного копирования, при обработке графики и при видеомонтаже. ГД HD- запись с высокой плотностью, ED- сверхвысокая плотность. Стандартный формат: 80 дорожек на каждой стороне, на каждой дорожке 18 секторов по 512 байт или до 11 секторов по 1 кб. Флоппидиски- со сверх высокой плотностью записи. Ёмкость- 20-120 Мб. ZIP-дисководы: внутренние и внешние 100 и 250 Мб. Низкая надёжность.