Козлов Д.

Вопросы к экзамену по дисциплине: «Архитектура эвм и вычислительных систем»

1. Научные предпосылки создания ЭВМ

2. Технические предпосылки и практические потребности создания ЭВМ

3. Эволюция ЭВМ.

4. Основные классы современных ЭВМ

5. Представление чисел в ЭВМ. Системы счисления

6. Представление чисел с фиксированной и плавающей запятой

7. Кодирование символьной информации

8. Виды информации и способы ее представления в ЭВМ.

9. Базовые логические операции и схемы. Таблицы истинности.

10. Логические узлы ЭВМ и их классификация.

11. Основы построения ЭВМ.

12. Структура процессора.

13. Регистры процессора: сущность, назначение, типы.

14. Структура команды процессора.

15. Классификация команд процессора.

16. Производительность ЭВМ.

17. Прерывания и приоритеты.

18. Структура и функционирование арифметико-логического устройства АЛУ.

19. Структура и функционирование устройства управления УУ.

20. Организация оперативной памяти.

21. Виды адресации.

22. Принцип работы динамической памяти.

23. Применение и принцип работы статической памяти.

24. Назначение, функции, модификации Базовой системы ввода/вывода (BIOS).

25. Понятие интерфейса. Классификация интерфейсов.

26. Системная шина и ее параметры.

27. Интерфейсные шины и связь с системной шиной.

28. Внутренние интерфейсы ПК.

29. Интерфейсы периферийных устройств.

30. Внешние интерфейсы компьютера.

37. Классификация вычислительных систем в зависимости от числа потоков команд и данных.

38. Классификация многопроцессорных вычислительных систем с разными способами реализации памяти совместного использования.

39. Классификация многомашинных вычислительных систем.

1) Важнейшую и решающую роль в создании и эволюции ЭВМ сыграла наука «Кибернетика». Кибернетика сравнительно молодая наука, формирование которой началось лишь после второй мировой войны.

Своим появлением кибернетика обязана американскому ученому, профессору Массачусетского технологического института Норберту Винеру. В своей книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» [18], изданной в 1948 году, Н. Винер обосновал концепцию единого подхода к рассмотрению процессов управления в системах различной природы.

Сила этой концепции заключается в том, что оказалось возможным для решения сложных задач управления, кроме общих рассуждений методологического характера, предложить также мощный аппарат количественного описания процессов, основанный на методах прикладной математики.

Кибернетика — наука об общих закономерностях процессов управления в системах . любой природы.

2)Основными техническими предпосылками создания ЭВМ являются развитие электроники и опыт, накопленный в процессе разработки счётных и счётно-аналитических машин на перфокартах. Практические потребности - Любая ЭВМ состоит из арифметическо-логического устройства, способного действовать по правилам, и памяти, где, кроме списков исходных данных, хранятся сами правила. Процессор любой ЭВМ и есть устройство с перестраиваемой по программе логикой действия. Представляя такой процессор в виде черного ящика, можно рассматривать одни элементы памяти как внутренние, а другие — как внешние по отношению к арифметическо-логическому устройству.

Все правильно. Но что же нового принесли с собой микропроцессоры? Если все дело в том, что обычный процессор ЭВМ раньше изготовлялся из многих компонентов, соединяемых между собой навесным монтажом, а теперь его удалось оформить в виде одного кристалла, то это обычная логика развития. Появилась новая технологическая база, и ее использовали в производстве ЭВМ точно так же, как, например, пластмассовые детали там, где это возможно, приходят на смену металлическим.

3) К ПЕРВОМУ ПОКОЛЕНИЮ ЭВМ относятся машины, созданные на рубеже 50-х годов: в схемах использовались ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ. Команд было мало, управление - простым, а показатели объема оперативной памяти и быстродействия - низкими. Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду. Для ввода и вывода использовались печатающие устройства, магнитные ленты, перфокарты и перфоленты.

Ко ВТОРОМУ ПОКОЛЕНИЮ ЭВМ относятся те машины, которые были сконструированы в 1955-65 гг. В них использовались как электронные лампы, так и ТРАНЗИСТОРЫ. Оперативя память была построена на магнитных сердечниках. В это время появились магнитные барабаны и первые магнитные диски. Появились так называемые ЯЗЫКИ ВЫСОКОГО УРОВНЯ, средства которых допускают описание всей последовательности вычислений в наглядном, легко воспринимаемом виде. Появился большой набор библиотечных программ для решения различных математических задач.

ТРЕТЬЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ. Это машины, создаваемые после 60х годов, обладающих единой архитекрурой, т.е. программно совместимых. Появились возможности МУЛЬТИПРОГРАММИРОВАНИЯ, т.е. ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫПОЛНЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ПРОГРАММ. В ЭВМ третьего поколения применялись ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ.

ЧЕТВЕРТОЕ ПОКОЛЕНИЕ ЭВМ. Это нынешнее поколение ЭВМ, разработанных после 1970г. Машины 4го поколения проектировались в расчёте на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программирования для конечного пользователя. В аппаратурном отношении для них характерно использование БОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ как элементной базы и наличие быстродействующих запоминающих устройств с произвольной выборкой, объемом несколько Мбайт. Машины 4-го поколения- многопроцессорные, многомашинные комплексы, работающие на внеш. память и общее поле внеш. устройств. Быстродействие достигает десятков миллионов операций в сек, память - нескольких млн. слов.

Для ЭВМ четвертого поколения характерны:

* Широкое применение языков спецификаций и систем управления базами данных

* Элементы интеллектуального поведения систем обработки данных и устройств

* Сети ЭВМ

* Телекоммуникационная обработка данных

* Применение персональных ЭВМ

ПЕРЕХОД К ПЯТОМУ ПОКОЛЕНИЮ ЭВМ уже начался. Он заключается в качественном переходе от обработки данных к обработке знаний и в повышении основных параметров ЭВМ. Основной упор будет сделан на "интеллектуальность".

4) Архитектура ЭВМ- совокупность общих принципов организации аппаратно программных средств и их хар-ик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении определенного класса задач. Современные ЭВМ подразделяются на Микро ЭВМ(ПК), большие ЭВМ и супер ЭВМ: 1.)Микропроцессоры – процессы, реализуемые в виде интегральных электронных микросхем. На интегральных микросхемах реализуются процессоры и Опер. Память всех современных микро ЭВМ, а так же все блоки больших ЭВМ и супер ЭВМ. 2.)Микро ЭВМ- это полноценные вычислительные машины имеющие не только проц-ор и ОП но и устройства ввода, вывода и накопление информации. 3.)Персональные ЭВМ- это микро ЭВМ имеющие устройства отображения на электронных экранах а так же устройства ввода и вывода данных и устройства подключения к сетям. (Использование магистралей позволяет менять состав и структуру микро ЭВМ добавлять доп.устройства ввода вывода и наращивать функциональные возможности вычислительной машины. Долговременное хранение информации в современных ЭВМ проводится с использованием электронных, магнитных и оптических накопителей.) 4.)Большие ЭВМ- компы высокой производительности с большим объемом внешней памяти. Их используют в качестве серверов сетей ЭВМ и больших хранилищ данных. 5.)СуперЭВМ- это многопроцессорные ЭВМ со сложной архитектурой, обладающие наиболее высокой производительностью и используемые для решения супер сложных вычислительных задач