Шпаргалка по "Архитектуре компьютера"

1. Принципы фон Неймана, их реализация в современных компьютерах.

- Использование двоичной системы исчисления.

- Программное управление, компьютер контролируется командами.

- Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ.

- Ячейки памяти имеют адреса, которые последовательно пронумерованы.

- Возможность условного перехода в процессе выполнения программы.

Самым главным следствием этих принципов можно назвать то, что теперь программа уже не была постоянной частью машины (как например, у калькулятора). Программу стало возможно легко изменить. А вот аппаратура, конечно же, остается неизменной, и очень простой. Таким образом, системные блоки можно собирать по принципу детского конструктора, то есть менять детали на другие, более мощные и современные, модернизируя свой компьютер.

2. Архитектура современных процессоров (регистровая, стэковая)

Регистровая архитектура микропроцессора определяет наличие достаточно большого регистрового файла внутри БИС (больших интегральных схем) микропроцессора. Этот файл образует поле памяти с произвольной записью и выборкой информации. Микропроцессоры с регистровой архитектурой имеют высокую эффективность решения научно-технических задач, поскольку высокая скорость работы СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство) позволяет эффективно использовать скоростные возможности арифметическо-логического блока. Однако при переходе к решению задач управления эффективность таких микропроцессоров падает, так как при переключениях программ необходимо разгружать и загружать регистры СОЗУ.

Стековая архитектура микропроцессора дает возможность создать поле памяти с

упорядоченной последовательностью записи и выборки информации. Эта архитектура эффективна для организации работы с подпрограммами, что необходимо для решения сложных задач управления, или при работе с языками высокого уровня. Хранение адресов возврата позволяет организовать в стеке эффективную обработку последовательностей вложенных подпрограмм. Однако стек на кристалле микропроцессора с малой информационной емкостью

быстро переполняется, а стек большой емкости требует значительных ресурсов. Реализация стека в ОЗУ решает эти проблемы.

3. Архитектура современных процессоров (CISC, RISC)

Для CISC-процессоров характерно:

- сравнительно небольшое число регистров общего назначения;

- большое количество методов адресации;

- многобайтовые команды;

- одна или менее команд выполняются за 1 машинный цикл.

В RISC-архитектуре:

- сокращенный набор команд.

- однобайтовые команды.

- наличие достаточно большого регистрового файла;

- несколько команд выполняется за 1 машинный цикл.

4. Технические характеристики процессоров. Влияние на производительность.

- Архитектура процессора

Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное

соединение основных логических узлов.

- Тактовая частота процессора

Тактовая частота указывает скорость работы процессора в герцах (ГГц) – количество рабочих операций в секунду. Тактовая частота процессора подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя тактовая частота обозначает темп, с которым процессор обрабатывает внутренние команды. Чем выше показатель – тем быстрее внешняя тактовая частота. Внешняя тактовая частота определяет, с какой скоростью процессор обращается к оперативной памяти.

- Размерность технологического процесса (литография)

Размерность технологического процесса измеряется в нанометрах, чем меньше этот показатель, тем лучше.

- Кол-во ядер

- Объём кеша

- Энергопотребление и тепловыделение

- Разрядность шины

Чем больше разрядность, тем больше производительность.  

5. Эволюция поколений компьютеров

I поколение компьютеров

Появились в 1946 году. Первым запоминающим устройством была лампа.

II поколение компьютеров

Появились в 1955 году. В них использовались транзисторы. С появлением памяти на магнитных сердечниках цикл ее работы уменьшился до десятков микросекунд. Для компьютеров этого поколения характерно использование первых языков программирования высокого уровня, которые получили свое развитие в компьютерах следующего поколения.