Контрольная работа по "Информатике"

Вопрос №4 Основные характеристики ЭВМ

Основные характеристики ЭВМ

К основным характеристикам ЭВМ относятся:

• Быстродействие это число команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду.
• Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, не обеспечивает достоверных оценок. Очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику производительность.
• Производительность это объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени.

Применяются также относительные  характеристики производительности. Фирма  Intel для оценки процессоров предложила тест, получивший название индекс iCOMP (IntelComparativeMicroprocessorPerformance). При его определении учитываются четыре главных аспекта производительности: работа с целыми числами, с плавающей запятой, графикой и видео. Данные имеют 16- и 32-разрядной представление. Каждый из восьми параметров при вычислении участвует со своим весовым коэффициентом, определяемым по усредненному соотношению между этими операциями в реальных задачах. По индексу iCOMP ПМ Pentium 100 имеет значение 810, а Pentium 133-1000.

• Емкость запоминающих устройств. Емкость памяти измеряется количеством структурных единиц информации, которое может одновременно находится в памяти. Этот показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.
• Наименьшей структурной единицей информации является бит- одна двоичная цифра. Как правило, емкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения - байтах (байт равен восьми битам). Следующими единицами измерения служат 1 Кбайт = 210 = 1024 байта, 1 Мбайт = 210 Кбайта = 220 байта, 1 Гбайт =210 Мбайта= 220 Кбайта = 230 байта.
• Емкость оперативной памяти (ОЗУ) и емкость внешней памяти (ВЗУ) характеризуются отдельно. Этот показатель очень важен для определения, какие программные пакеты и их приложения могут одновременно обрабатываться в машине.
• Надежность это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени (стандарт ISO (Международная организация стандартов) 2382/14-78).

Высокая надежность ЭВМ закладывается  в процессе ее производства. Применение сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) резко сокращают число используемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с другом. Модульный принцип построения позволяет легко проверять и контролировать работу всех устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей.

• Точность это возможность различать почти равные значения (стандарт ISO - 2382/2-76).

Точность получения результатов  обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми  структурными единицами представления  информации (байтом, словом, двойным словом).

• Достоверность это свойство информации быть правильно воспринятой.

Достоверность характеризуется  вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности  обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем  решения эталонных задач и  повторных расчетов. В особо ответственных  случаях проводятся контрольные  решения на других ЭВМ и сравнение  результатов.

 

Вопрос №6 Виды информации

Информация - это некоторая  последовательность (налицо упорядоченность) сведений, знаний, которые актуализируемы (получаемы, передаваемы, преобразуемы, сжимаемы или регистрируемы) с помощью  некоторых знаков (символьного, образного, жестового, звукового, сенсомоторного типа). Это приращение, развитие, актуализация знаний, возникающее в процессе целеполагающей интеллектуальной деятельности человека. Никакая информация, никакое знание не появляется сразу - этому предшествует этап накопления, осмысления, систематизации опытных данных, взглядов. Знание - продукт такого процесса. Мышление - необходимый атрибут такого процесса.

Информация может существовать в пассивной (не актуализированной) и активной (актуализированной) форме.

Информация по отношению  к окружающей среде (или к использующей ее среде) бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя.

Входная информация (по отношению  к окружающей среде) - информация, которую  система воспринимает от окружающей среды.

Выходная информация (по отношению к окружающей среде) - информация, которую система выдает в окружающую среду.

Внутренняя, внутрисистемная  информация (по отношению к системе) - информация, которая хранится, перерабатывается, используется только внутри системы т.е. актуализируемая лишь только подсистемами системы. Это несколько идеализированное (особенно с точки зрения физики открытых систем) понятие.

Информация по отношению  к конечному результату проблемы бывает:

• исходная (на начало актуализации этой информации);
• промежуточная (от начала до завершения актуализации информации);
• результирующая (после завершения её актуализации).

Информация по изменчивости при её актуализации бывает:

• постоянная (не изменяемая никогда при её актуализации);
• переменная (изменяемая при актуализации);
• смешанная - условно - постоянная (или условно-переменная).

Возможна также классификация  информации и по другим признакам:

• по стадии использования (первичная, вторичная);
• по полноте (избыточная, достаточная, недостаточная);
• по отношению к цели системы (синтаксическая, семантическая, прагматическая);
• по отношению к элементам системы (статическая, динамическая);
• по отношению к структуре системы (структурная, относительная);
• по отношению к управлению системой (управляющая, советующая, преобразующая, смешанная);
• по отношению к территории, территориально (федеральная, региональная, местная, относящая к юридическому лицу, относящаяся к физическому лицу, смешанная);
• по доступу (открытая или общедоступная, закрытая или конфиденциальная, смешанная);
• по предметной области, по характеру использования (статистическая, коммерческая, нормативная, справочная, научная, учебная, методическая и т.д., смешанная) и другие.

 

Вопрос №18 Архитектура микропроцессора и ее элементы

Архитектура типичной небольшой  вычислительной системы на основе микроЭВМ показана на рис. 2.1 Такая микроЭВМ содержит все 5 основных блоков цифровой машины: устройство ввода информации, управляющее устройство (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) (входящие в состав микропроцессора), запоминающие устройства (ЗУ) и устройство вывода информации.

Рис. 2.1. Архитектура типового микропроцессора.

Микропроцессор координирует работу всех устройств цифровой системы  с помощью шины управления (ШУ). Помимо ШУ имеется 16-разрядная адресная шина (ША), которая служит для выбора определенной ячейки памяти, порта ввода или порта вывода. По 8-разрядной информационной шине или шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных к микропроцессору и от микропроцессора. Важно отметить, что МП может посылать информацию в память микроЭВМ или к одному из портов вывода, а также получать информацию из памяти или от одного из портов ввода.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) в микроЭВМ содержит некоторую программу (на практике программу инициализации ЭВМ). Программы могут быть загружены в запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) и из внешнего запоминающего устройства (ВЗУ). Это программы пользователя.

Типы  архитектур

Существует несколько  подходов к классификации микропроцессоров по типу архитектуры. Так, выделяют МП с CISC (CompleteInstructionSetComputer) архитектурой, характеризуемой полным набором команд, и RISC (ReduceInstructionSetComputer) архитектурой, которая определяет систему с сокращенным набором команд одинакового формата, выполняемых за один такт МП.

Определяя в качестве основной характеристики МП разрядность, выделяют следующие типы МП архитектуры:

- с фиксированной разрядностью  и списком команд (однокристальные);

- с наращиваемой разрядностью (секционные) и микропрограммным управлением.

Анализируя адресные пространства программ и данных, определяют МП с  архитектурой фон Неймана (память программ и память данных находятся в едином пространстве и нет никаких признаков, указывающих на тип информации в  ячейке памяти) и МП с архитектурой Гарвардской лаборатории (память программ и память данных разделены, имеют  свои адресные пространства и способы  доступа к ним).

Мы рассмотрим более подробно основные типы архитектурных решений, выделяя связь со способами адресации памяти.

Регистровая архитектура  определяется наличием достаточно большого регистрового файла внутри МП. Команды  получают возможность обратиться к  операндам, расположенным в одной  из двух запоминающих сред: оперативной  памяти или регистрах. Размер регистра обычно фиксирован и совпадает с  размером слова, физически реализованного в оперативной памяти. К любому регистру можно обратиться непосредственно, поскольку регистры представлены в  виде массива запоминающих элементов - регистрового файла. Типичным является выполнение арифметических операций только в регистре, при этом команда содержит два операнда (оба операнда в регистре или один операнд в регистре, а второй в оперативной памяти).

1. Стековая архитектура дает возможность создать поле памяти с упорядоченной последовательностью записи и выборки информации.В общем случае команды неявно адресуются к элементу стека, расположенному на его вершине, или к двум верхним элементам стека.
2. Архитектура МП, ориентированная на оперативную память (типа "память-память"), обеспечивает высокую скорость работы и большую информационную емкость рабочих регистров и стека при их организации в оперативной памяти. Архитектура этого типа не предполагает явного определения аккумулятора, регистров общего назначения или стека; все операнды команд адресуются к области основной памяти. С точки зрения важности для пользователя-программиста под архитектурой в общем случае понимают совокупность следующих компонентов и характеристик:

- разрядности адресов  и данных;

- состава, имен и назначения  программно-доступных регистров;

- форматов и системы  команд;

- режимов адресации памяти;

- способов машинного представления  данных разного типа;  
- структуры адресного пространства;

- способа адресации внешних  устройств и средств выполнения  операций ввода/вывода;

- классов прерываний, особенностей  инициирования и обработки прерываний.

 

Вопрос № 21 Рабочий цикл микропроцессора

Функционирование процессоров  в основном состоит из повторяющихся  рабочих циклов, каждый из которых  соответствует выполнению одной  команды программы. Завершив рабочий  цикл для текущей команды, процессор  переходит к выполнению рабочего цикла для следующей команды  программы.

В общем виде команды, выполняемые  процессором, имеют следующий формат:

• КОП Аk
• КОП - код операции, затребованной в команде, Аk - адресный код.

В зависимости от того, сколько  полей содержит адресный код различают команды: безадресные, одноадресные, двухадресные и т.д.

Схема рабочего цикла процессора представлена на рисунке.

На схеме показаны варианты рабочего цикла для четырех групп  команд:

• основных (арифметические, логические и пересылочные операции)
• передачи управления
• ввода-вывода
• системных (устанавливающих состояние процессора, маску прерывания, слово состояния программы и др.)

Рабочий цикл начинается с  распознавания состояния процессора - "счет" или "ожидание". Далее  производится проверка наличия немаскированных  прерываний.

В состоянии "ожидание" никакие программы не выполняются - процессор ждет поступления прерывания, после чего управление передается прерывающей  программе, переводящей процессор  в состояние "счет".

В состоянии "счет" при  наличии немаскированных прерываний происходит выход из нормального  рабочего цикла и переход к  процедуре обработки запросов прерывания.

При отсутствии прерываний в состоянии "счет" последовательно  выполняются этапы рабочего цикла: выборка очередной команды и  определение по коду операции ее группы, подготовка операндов (формирование исполнительных адресов и выборка операндов  из памяти), обработка операндов  в АЛУ и запоминание результата.