Процесс решения задачи на АВМ


После осуществления программирования АВМ, которое заканчивается привязкой схемы моделирования решения задачи к конкретным элементам, операционным усилителям и потенциометрам, следует процесс решения на АВМ. В процессе решения можно выделить несколько основных этапов:

Гибридные ЭВМ


Существуют задачи, для решения которых применение АВМ или ЦВМ отдельно малоэффективно. К таким задачам можно отнести, например, задачу моделирования в реальном масштабе времени описываемых сложными дифференциальными уравнениями динамических систем. Если в решении задачи можно выделить низкочастотные и высокочастотные процессы, то применение только АВМ может привести к большой погрешности времени, а ЦВМ может не обеспечить необходимого Читать далее

Явление семантического разрыва. Методы кодирования данных.


Для того чтобы ввести понятие семантического разрыва необходимо вспомнить основные элементы. ЭВМ (вычислительное средство) – это совокупность некоторых элементов, которые составляют единое целое, а архитектура – это концепция этой взаимосвязи. Организация ЭВМ – это конкретные примеры неких архитектурных принципов соединения (организация ЭВМ универсального назначения и т.д.). Что касается ВС, то под архитектурой мы понимаем общую Читать далее

Семантический разрыв


Семантическим разрывом традиционно называется феномен, определяемый как мера различия принципов, лежащих в основе языковых средств вычислительных систем и тех принципов, которые положены в основу аппаратных средств. Что это означает? Когда мы используем языки высокого уровня, у нас есть абстракции: типы данных (встроенные), они бывают разными (знак, целое, массив и т.д.), для каждого типа данных определяются Читать далее

Последствия семантических разрывов


1. Высокая стоимость программных средств, т.к. необходимо держать постановщика задачи, который преобразует то, чем нам требуется управлять в математическую модель. Также требуется еще ряд специалистов, которые эту математическую модель (абстракцию) смогут интерпретировать в терминах и операциях конкретной ВС, требуется программист. 2. Низкая эффективность и надежность программных средств. Глобальные проблемы мы реализуем в рамках побитовых операций, Читать далее

Теговая архитектура


В различных архитектурах типы данных определяются программой, иначе говоря, типы данных определяются кодом операции, что приводит к необходимости использовать разные команды для обработки различных типов данных. Каждый тип данных предусматривает наличие специального подмножества команд.

Расширенная теговая организация


Основана на двух принципах: 1. Самоопределение данных. Заключается в использовании тега не только для простых типов данных, но и составных (массивы, структуры, объединения).

Объектно-ориентированная архитектура


Объект – это совокупность взаимосвязанных элементов, включающих в себя непосредственно данные (код), а также сведения о состоянии его взаимодействия с другими объектами.

Структура адресного пространства объекта


1. Ссылка на объект представляется в виде дескриптора. 2. Сегмент – это независимое адресное пространство. Понятие сегмента вводится из-за того, что у нас есть объект, который состоит из нескольких сегментов: 1-й сегмент – одно адресное пространство, 2-й сегмент – другое адресное пространство, 3-й сегмент содержит ссылки плюс сами данные. Т.е. мы должны ввести понятие сегмента, Читать далее

Мандатный доступ


Защита сегментов производится с помощью мандатов и доступов. Дескриптор является мандатом, который помимо точки входа в таблицу отображения, содержит требуемый доступ к сегменту. В таблице отображения указывается разрешенный доступ к сегменту. В случае их не противоречия друг к другу разрешается обращение к сегменту.

Стековая архитектура


Это родная архитектура всех языков программирования высокого уровня. В курсе теории автоматов обсуждался вопрос о том, что разрешимыми являются 3 типа языков: контекстные, контекстно-свободные и регулярные. Языки произвольные или типа 0 не разрешимы. Не зная наперед какую-то конкретную грамматику языка, вы никогда не сможете определить принадлежность строки языку.

Система программирования FORTH


FORTH является стеково-ориентированной системой. В стеке могут находиться объекты, то есть каждую ячейку стека занимает объект, в более сложных случаях указатель на объект. Имеется входной поток, откуда черпаются данные. Входной поток по модели магазинного автомата является входной очередью. Во входном потоке расположены слова (лексемы языка), то есть входной поток является последовательностью слов.

Объектно-ориентированный FORTH


Недостатками система программирования FORTH являются: 1. Наличие только простых типов данных, с которыми работает виртуальная машина; 2. Бесконтекстное употребление слов.

Классификация Флинна (1966г.)


Процесс вычисления можно представить как взаимодействие последовательности команд программы (потока команд) с соответствующей ей последовательностью данных (поток данных), вызываемая этой последовательностью команд. Рис.6.10. Процесс вычисления

Классификация Скилликорна (1989г.)


Предполагается рассматривать архитектуру любого компьютера, как абстрактную структуру, состоящую из четырех компонентов: 1). Процессор команд IP – функциональное устройство, работающее как интерпретатор команд. 2). Процессор данных DP – функциональное устройство, работающее как преобразователь данных в соответствии с операциями, получаемыми от IP.

Архитектуры перспективных процессоров


Два подхода к повышению производительности процессоров: 1). Конвейеризация. 2). Распараллеливание во времени. Процессор с конвейеризацией команд Время исполнения произвольной команды разобьем на 6 частей:

Архитектура со сверхдлинным командным словом (VLIW)


Принцип: Распараллеливание выполнение операций, то есть в одном командном слове кодируется несколько различных действий по преобразованию данных, что создает предпосылки для выполнения нескольких операций в одно и то же время. Рис.6.19. Принцип архитектуры VLIW

Суперскалярная архитектура


Принцип: Реализовывается динамическая оптимизация кода процессором. Имеется два подхода к отображению параллелизма задачи на среднеблочном уровне: 1). Имеется явное указание на параллелизм в специальных полях команды. 2). Никакого указания на параллелизм в системе команд не содержится, но в процессоре содержится несколько параллельно работающих ОБ.

Структура УБ, позволяющего нам изменять микропрограммы, используемые при функционировании процессора.


Управляющий автомат с хранимой в памяти логикой работы — это последовательностное устройство вырабатывающее распределенные во времени управляющие функциональные сигналы, задаваемые содержимым микропрограммной памяти.

Управляющий блок с хранимой в памяти логикой работы


Анализируя название темы возникает такой вопрос: Зачем нам логику работы УБ хранить в памяти? Самым сложным в современных процессорах является его логика работы. Логика заключается в том, что процессор на себя берет функции поддержки операционной системы. Чем больше времени проходит, тем усложняется сложность тех операций или команд, которые выполняет процессор, но сами операции, тот набор Читать далее

Пути повышения использования памяти микропрограмм


Пути повышения использования памяти микропрограмм: 1. Вариация: может оказаться неудобным такое кодирование адреса микропрограмм, потому что у нас интуитивно ощущается не эффективное использование памяти микропрограмм.

Разрядность микропрограммной памяти


Хотелось бы еще сократить разрядность микропрограммной памяти поэтому здесь мы применяем несколько способов формирования управляющих функциональных сигналов: 1. Горизонтальное микропрограммирование(в схеме РгМк)

Система команд


У нас будут команды двух-, одно- или нульместные. Основной формат команды будет 8-ми битный. 1. Двухоперандная команда:

Недостатки архитектуры RISC


· Значительная загрузка локального интерфейса процессора(двунаправленная шина данных D, шина управления C, шина адреса A) · Сложность программирования · Значительная доля времени на дешифрацию команды: команды очень маленькие и их очень много и он получается на каждую операцию выполняет дешифрацию 18 команд.

Окна Питерсона­­


В связи с тем что аппаратная реализация стека которая делается в тех процессорах, что мы изучали путем взаимодействия процессора и основной памяти, то есть процессор в процессе выполнения команды вызова и возврата из процедуры обращается к основной памяти для записи или считывания сохраняемых или восстанавливаемых адресов, то для RISC процессора такое не годится, потому что Читать далее