Экзаменацмонные вопросы для гр55 Дисциплина «Архитектура эвм»
1.Выбор системы счисления при построении ЭВМ
2.Эволюция вычислительной техники. Основные характеристики и области
применения ЭВМ различных классов
3.Перспективы исследования в области архитектуры ВМ и ВС. Факторы, влияющие на развитие архитектуры ВС. Тенденции развития СБИС.
4.Общие подходы к построению процессоров. Сегментные регистры и адресация памяти. Физический адрес. Адресное пространство памяти. Регистры дескрипторы.
5.Классификация компьютеров параллельного действия по Флинну.
6.Зависимость ускорения вычислений от количества процессоров. Закон Амдала
7.Ускрение вычислений - конвейеризация вычислений
8.Проектирование и разработка на логических элементах четырехразрядного двоичного сумматора. Таблица функционирования, логические формулы и схема сумматора.
9.Проектирование и разработка на логических элементах трехразрядного компаратора для сравнения соответствующих двух двоичных чисел. Таблица функционирования логические формулы и схема компаратора.
10.Проектирование и разработка восьмиразрядного мультиплексора на логических элементах. Таблица функционирования логические формулы и схема мультиплексора
Экзаменацмонные вопросы для гр55 Дисциплина «Архитектура эвм»
1.Выбор системы счисления при построении эвм
Используемая человеком и ВМ система счисления является позиционной. В построении и обработке информации используются двоичная, 16-ричная и десятичная системы счисления. От правильного выбора системы счисления при построении ВМ зависят такие технические характеристики машины, как скорость вычислений, объем памяти, сложность алгоритмов выполнения арифметических операций.
При выборе системы счисления для построения ВМ необходимо учитывать следующее:
основание системы счисления определяет количество устойчивых состояний, которые должен иметь функциональный элемент, выбранный для изображения разрядов числа;
длина числа существенно зависит от основания системы счисления;
система счисления должна обеспечивать простые алгоритмы выполнения арифметических и логических операций.
Десятичная система счисления, столь привычная в повседневной жизни, не является наилучшей с точки зрения ее технической реализации в ВМ. Электронные элементы, обладающие десятью устойчивыми состояниями, будут иметь невысокую скорость переключения и поэтому не смогут обеспечивать соответствующее быстродействие вычислительно машины.
В настоящее время подавляющее большинство компонентов электронных схем, применяемых для построения ВМ, - двухпозиционные. Считается, что более экономичной для построения ВМ использовать троичную систему счисления. Но рационально ли использование троичной системы счисления с точки зрения затрат оборудования? Для оценки затрат оборудования можно использовать показатель экономичности системы в виде формулы:
С = qN,
где q – основание системы счисления; N – количество разрядов, выбранную для записи чисел в этой системе счисления (разрядная сетка машины).
Представленную формулу нужно понимать так: каждый разряд числа представляется не одним элементом с q устойчивыми состояниями, а q элементами, каждый из которых имеет одно устойчивое состояние, то показатель С укажет условное количество оборудования, которое необходимо затратить на представление чисел в ВМ в этой системе счисления.
Максимальное число, которое можно изобразить в системе с основанием q, имеет вид
А(q) max = qN – 1
Из этой формулы можно найти требуемую длину разрядной сетки (количество разрядов для записи числа в ВМ):
N = logq (А(q) max + 1)
Показатель экономичности системы для любой системы счисления примет следующий вид
С = q logq (А(q) max + 1)
Если представить, что q принимает любые значения (как целочисленные и дробные), т.е является непрерывной величиной, то можно рассматривать С как функцию от величины q. Это позволяет получить интересный вывод: если за единицу измерения оборудования принят условный элемент с одним устойчивым состоянием, то для сравнения двух систем счисления можно ввести относительный показатель экономичности F:
Приведенная формула F позволяет сравнивать любую систему счисления с двоичной системой счисления. Функция F является непрерывной и имеет минимум и монотонно возрастает влево и вправо, проходя следующие значения:
q ………2 3 4 6 8
F …….1.000 0,946 1,000 1,148 1,333
На Рис 5.1 представлена зависимость величины F от основания системы счисления
q. Нижняя точка графика соответствует минимуму функции F(q), что соответствует значению q = е. Следовательно, с точки зрения минимальных затрат условного оборудования наиболее экономичной является система счисления с основанием, равным е ≈ 2,72. По такой системе счисления была построена ЭВМ «Сетунь».