|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Описать формат селектора сегмента в МП Intel x 86.Стр 1 из 10Следующая ⇒
Билет №1. Описать формат селектора сегмента в МП Intel x 86. Формат селектора сегмента показан на рис.
TI (Table Indicator) - индикатор таблицы (0=GDT, 1=LDT), RPL (Requested Privilege Level) - запрошенный уровень привилегий. Бит-индикатор таблицы (TI) задает используемую дескрипторную таблицу. Если этот бит очищен, то дескриптор выбирается из таблицы GDT; если же он установлен - то из текущей таблицы LDT. Индекс выбирает один из 8192 дескрипторов в таблице дескрипторов. Индекс умножается на восемь (число байтов в дескрипторе сегмента) и складывается с 32 битным базовым адресом дескрипторной таблицы, который берется из регистра GDTR, либо из регистра LDTR, в зависимости от состояния бита TI. Запрошенный уровень привилегий (RPL): если это поле содержит уровень привилегий с большим значением, чем программа (т.е. привилегированность меньше), то оно переопределяет уровень привилегий программы. Если программа использует менее привилегированный селектор сегмента, то доступ к памяти происходит с меньшим уровнем привилегий. 2.Какие таблицы используются при сегментном преобразовании адреса в защищенном режиме МП Intel x 86? При сегментном преобразовании адреса в используются дескрипторные таблицы. Таблица дескрипторов - это просто таблица преобразования адресов, содержащая базовые 24-разрядные физические адреса сегментов и некоторую другую информацию. То есть каждый элемент таблицы дескрипторов (дескриптор) содержит 24-разрядный базовый адрес сегмента и другую информацию, описывающую сегмент. Таблица глобальная (GTD – одна на всю систему) и локальная (LTD для каждой задачи). Используемая таблица задается в бите-индикаторе таблицы (TI) селектора сегмента. Эти таблицы содержат описания сегментов программ, работающих под управлением операционной системы, т.е. отдельных задач. В каждый данный момент времени процессор может использовать только 3.Какие обращения к памяти осуществляются при выполнении команды LDS SI , [ BX ] в защищенном режиме МП Intel x 86? Дать определение стандартного интерфейса. Назвать основные аспекты стандартного интерфейса. Стандартный интерфейс – совокупность средств, обеспечивающих связь и сопряжение узлов и блоков ЭВМ между сбой. Аспектами стандартизации являются следующие виды совместимости: Функциональная, Электрическая , Механическая Билет №2. Системная шина. Шина расширения и локальная шина. В персональном ЭВМ применяют шинный интерфейс, когда все блоки ЭВМ связаны через общую систему шины(односвязной). Система шин включает в себя: Шину данных Шину управления Шину питания Шина – это набор проводов, для конкретных функций. Важными характеристиками системной шины являются: 1.Количество обслуживаемых устройств. 2.Пропускная способность (максимальная возможная скорость передачи, зависит от разрядности и таковой частоты). В персональных ЭВМ в качестве системной шины используются 2 вида шин: 1.Шины расширений – ШОН, позволяет подключить большое число разнообразных устройств. 2.Локальные шины – высокоскоростные шины, подключаемые к шине МП и обеспечивающая связь МП-основная память, МП-ЖД, МП-видеосистема. Основные характеристики шин EISA, PCI, AGP, USB. Шины расширений: EISA – шина расширений архитектуры промышленного стандарта ШД-32 бит ША – 32-36 бит Рабочая частота 8-33МГц Пропускная способность - 8-32 мб/сек Максимальное число устройств - 15 Локальные шины PCI – локальная шины ШД-32-64 бит ША – 32- бит Рабочая частота 33-66МГц Пропускная способность - 132/284/528 мб/сек AGP ШД-64 бит ША – 32-36 бит Рабочая частота 33-66МГц Пропускная способность - 532 мб/сек FSB ШД-64 бит ША – 32-36 бит Рабочая частота 100МГц Пропускная способность - 800 мб/сек Возвращаемое значение В случае успеха возвращается ненулевое значение. Если функция завершается неудачно, возвращается ноль.
Билет №3. Режимы ввода/вывода? Ввод вывод может происходить в следующих режимах: -Программно-управляемый обмен(синхронный и асинхронный) -С прерыванием -Прямой доступ к памяти Билет №4. Билет №8. Билет №16. 4. Основные требования, для создания USB . USB – универсальная последовательная шина. В основу проекта были положены следующие требования: 1. Пользователи не должны устанавливать переключатели и перемычки на платах и устройствах 2. —//— не должны открывать комп чтобы устанавливать новые устройства вв/выв 3. Все устройства подключаются с помощью 1-го типа кабеля 4. Питание устройство должно получать через кабель 5. Возможность подсоединения к компу до 127 устройств 6. Поддержка устройств реального времени 7. Возможность устанавливать устройства во время работы компа 8. Отсутствие необходимости перезагрузки компа после загрузки нового устройства Для того чтобы использовать USB шину на системной плате установлен USB-контроллер (м/б отдельно или интегрирован в состав чип-сета). В составе контроллера имеется центральный хаб или концентратор который вставляется в разъем главной шины. Корневой хаб содержит разъемы для кабелей куда могут подключаться устройства вв/выв или другие хабы. 5. Где в памяти находится таблица прерываний и сравнение в реальном и защищенном режиме. Таблица прерываний реального режима находится в адресах 0 — 0x400. Таблица прерываний в защищенном режиме содержит дескрипторы обработки прерываний и называется дескрипторной таблицей прерываний(IDT). Базовый адрес и размер таблицы хранится в регистре IDTR. Расположение дескрипторная таблица прерываний определяется содержимым 5-байтового внутреннего регистра процессора IDTR. Формат регистра IDTR полностью аналогичен формату регистра GDTR, для его загрузки используется команда LIDT. Так же, как регистр GDTR содержит 24-битовый физический адрес таблицы GDT и её предел, так и регистр IDTR содержит 24-битовый физический адрес дескрипторной таблицы прерываний IDT и её предел.
Программируемый контроллер прямого доступа в память Intel 8237. Структурная схема. Инициализация. Режимы работы. Пример программирования.
Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access - DMA) используется для выполнения операций передачи данных непосредственно между оперативной памятью и устройствами ввода/вывода, минуя процессор. Управление Системной Шиной берет на себя специальный контроллер – контроллер прямого доступа к памяти (DMA). При использовании DMA процессор не участвует в операциях ввода/вывода, контроллер прямого доступа сам формирует все сигналы, необходимые для обмена данными с устройством. Скорость такого непосредственного обмена значительно выше, чем при традиционном вводе/выводе с использованием центрального процессора и команд INP, OUT. Контроллер прямого доступа реализован на базе микросхемы Intel 8237 и содержит четыре канала. Чаще всего обмен данными происходит между жестким диском и основной памятью. DMA встроен в контроллер ЖД.
Структурная схема Intel 8237
Каждый канал содержит 16-разрядные регистры: • регистр текущего адреса CAR, содержит текущий адрес ячейки памяти при выполнении операции обмена данными с использованием DMA; • регистр циклов прямого доступа к памяти CWR, содержит число слов, предназначенных для передачи минус единица; при выполнении обмена данными регистр работает в режиме вычитания; • регистр хранения базового адреса BAR, используется для хранения базового адреса памяти, используемого при передачи данных; в процессе работы канала DMA содержимое этого регистра не изменяется; • регистр хранения базового числа циклов прямого доступа к памяти WCR; он хранит число циклов DMA, его содержимое также не изменяестя; • регистр режима MR, определяющий режим работы канала. Общий алгоритм ПДП. • Для осуществления прямого доступа к памяти контроллер должен выполнить ряд последовательных операций: • принять запрос (DREQ) от устройства ввода-вывода; • сформировать запрос (HRQ) в процессор на захват шины; • принять сигнал (HLDA), подтверждающий захват шины; • сформировать сигнал (DACK), сообщающий устройству о начале обмена данными; • выдать адрес ячейки памяти, предназначенной для обмена; • выработать сигналы (MEMR, IOW или MEMW, IOR), обеспечивающие управление обменом; • по окончании цикла DMA либо повторить цикл DMA, изменив адрес, либо прекратить цикл.
Для ЦП Контроллер прямого доступа (КПД) к памяти представлен как 16 адресованных портов в/в данных. ЦП может записывать в них и считывать с них. При программировании в контроллер заносится общее слово режима работы во все 4 канала, затем П-УВВ и УВВ-П, задается уменьшение или увеличение адреса. При завершении инициализации контроллер может обслуживать запросы DRQi или Рг. запросов. Контроллер формирует запрос HRQ. У ЦП есть команда LOCK (команда блокировки), которая запрещает подтверждение захвата шины. Если LOCK отсутствует, то после завершения текущего цикла шины, контроллер получает HLDA. ЦП отключается от системной шины, передает управление контроллеру ПД к памяти(КПД становится «хозяином» системной шины). По окончании обмена подсистема DMA возвращает процессору право управления шиной.
Режимы обслуживания. В активном цикле обслуживание подсистемы DMA возможно в одном из четырех режимов. Окончание обслуживания распознается по переходу регистра счетчика слов из 0000Н в FFFFН. При этом возникает сигнал окончания счета (TC), который может вызвать авто инициализацию, если она запрограммирована, или маскирование канала при ее отсутствии. Одновременно с TC вырабатывается выходной сигнал -EOP. Во время автоинициализации первоначальные значения регистров текущего адреса и счетчика восстанавливаются из соответствующих базовых регистров. После автоинициализации канал готов выполнять другое обслуживание подсистемы DMA без вмешательства CPU, как только обнаружится достоверный DREQ. Режим память-память Этот режим предназначен для передачи блоков данных из одного адресного пространства памяти в другое с минимальными программными и временными затратами, но в PC AT не используется. В данном режиме могут работать только нулевой и 1-й каналы контроллера. Эта передача инициируется программной установкой REQ для канала 0. Адрес ячейки памяти-источника данных задают в CAR0, а ячейки-приемника - в CAR1. Байт данных, считанный из памяти, заносится во временный регистр (TR) и затем из TR считывается в ячейку-приемник. Когда значение счетчика слов канала 1 станет равным FFFFh, обслуживание заканчивается.
Параллельные интерфейсы. Стандарты. Программируемый параллельный периферийный адаптер Intel 8255 (К580ВВ55). Структурная схема. Режимы работы. Управляющие слова. Примеры применения.
Параллельный интерфейс — для каждого бита передаваемой группы используется своя сигнальная линия, и все биты группы передаются одновременно за один квант времени. Примеры: параллельный порт подключения принтера (LPT-порт, 8 бит), интерфейс ATA/ATAPI (16 бит), SCSI (8 или 16 бит), шина PCI (32 или 64 бита); Последовательный интерфейс — используется лишь одна сигнальная линия, и биты группы передаются друг за другом по очереди; на каждый из них отводится свой квант времени (битовый интервал). Примеры: последовательный коммуникационный порт (COM-порт), последовательные шины USB и FireWire, PCI Express, интерфейсы локальных и глобальных сетей.
IEEE 1284, LPT (англ. Line Print Terminal; также параллельный порт, порт принтера) — международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера. В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления). В основе данного стандарта лежит интерфейс Centronics и его расширенные версии (ECP, EPP). Название LPT образовано от наименования стандартного устройства принтера LPT1 (Line Printer Terminal или Line PrinTer) в операционных системах семейства MS-DOS
Структурная схема программируемого периферийного адаптера
Режим 0 (простой ввод/вывод)
Работа в этом режиме позволяет организовать простой ввод или вывод для каждого из трех каналов, если все три порта в режиме 0. Данные просто записываются или считываются из выбранного канала. Таким образом, основные особенности функционирования микросхемы в режиме 0 следующие: • два 8-битовых канала (каналы A и B) и два 4-битовых канала (старшая и младшая половинки канала C); • каждый канал может быть независимо от других запрограммирован на ввод или вывод; таким образом, всего может быть 16 различных комбинаций ввода/вывода; • выходы имеют память, входы работают без буферной памяти.
Режим 1 (стробируемый ввод/вывод)
Этот режим служит для однонаправленного обмена данными по выбранному каналу с периферийным устройством. Для управления передачей или приемом по каналу A используется младшая тетрада канала C, канал B управляется старшей тетрадой канала C. STB –входной управляющий сигнал, по которому данные от внешнего устройства записываются в порт. ACK – выходной сигнал, информирующий внешнее устройство, что данные поступили в порт но еще не считаны ЦП IRQ – выходной сигнал, информирующий ЦП о том, что данные готовы для чтения
Режим 2 (двунаправленной шины (А), объединяет строб ввод и вывод) В этом режиме возможен обмен данными по 8-битовой двунаправленной шине данных. Управление обменом данными, а также направление передачи задается с помощью управляющих сигналов аналогичным режиму 1 способом. Возможно также генерирование сигналов прерываний и запрета разрешения.
Пример применения подключение принтера по интерфейсу ИРПРМ(Centronics): Data – (вых) передаваемые данные STB – (вых) строб данных ACK – (вх) подтверждение приема данных Busy – (вх) сигнал занятости принтера
Алгоритм вывода 1-го символа на печать: 1. проверить готовность принтера, готов -2, иначе -1. 2. Выдача байта данных 3. Формирование строба STB=0 4. Ожидание сигнала подтверждения 5. Снятие строба STB=1
USB – универсальная последовательная шина. Основные свойства и характеристики. Организация шины. Древовидная структура. Кадры управления, изохронные кадры, кадры передачи больших массивов данных и кадры прерывания. Типы пакетов: маркеры, пакеты данных, пакеты квитирования и специальные пакеты.
Рассмотренные последовательный и параллельные порты имеют недостатки: нельзя подключать и отключать устройства во время работы компьютера. После инициализации нового устройства нужно выполнить сброс устройства. Ддя добавления нового порта нужно снять крышку компа чтобы получить доступ к шине расширений. 1993 -- разр. стандарт USB, лишенная этих недостатков IBM,Intel,Microsoft В основу проекта были положены следующие требования: 1.Пользователи не должны устанавливать переключатели и перемычки на платах и устройствах 2.--//-- не должны открывать комп чтобы устанавливать новые устройства вв/выв 3.Все устройства подключаются с помощью 1-го типа кабеля 4.Питание устройство должно получать через кабель 5.Возможность подсоединения к компу до 127 устройств 6.Поддержка устройств реального времени 7.Возможность устанавливать устройства во время работы компа 8.Отсутствие необходимости перезагрузки компа после загрузки нового устройства
Для того чтобы использовать USB шину на системной плате устанав. USB-контроллер (м/б отдельно или интегрирован в состав чип-сета). В составе контроллера имеется центральный хаб или концентратор который вставляется в разъем главной шины. Корневой хаб содержит разъемы для кабелей куда могут подключаться устройства вв/выв или другие хабы
В первоначальных версиях кабель состоял из 4 проводов: по 2 м передаваемые/принимаемые данные, 1 – питание, 1 – земля. Со стандарта 3.0 добавились 4 линии связи дополнительно. Каждое устройство связано через дополнительный хаб с корневым хабом отдельным каналом который можно разбить на 16 каналов. Ровно каждую мс, 1/8 мс в новых, центральный хаб передает каждому устройству новый кадр, начинающийся с пакета синхронизации.
Режимы работы таймера Возможны шесть режимов работы таймера. Они разделяются на три типа: · режимы 0, 4 - однократное выполнение функций. · режимы 1, 5 - работа с перезапуском. · режимы 2, 3 - работа с автозагрузкой •Режим 0. Программируемая задержка. После загрузки режима работы и начального значения счетчика на входе, появится 0. После подачи сигнала разрешения счета отсчитывается интервал NT, где N – нач. значения, T – период и сигнал выхода генерируется 1.
•Режим 1. Программный одновибратор. Этот режим перезагружен, т.е. начальные значения фиксируются во вх. Регистре и при каждом фронте CE перезаписываются в счетчик. Загрузка нового значения не влияет на значение текущего счета. •Режим 2. Программный делитель частоты. Счётчик непрерывно уменьшает своё значение от исходной величины до нуля, при этом на выходе канала удерживается высокий уровень. Когда содержимое счётчика стало равным нулю, на выходе канала на один период синхронизации устанавливается низкий уровень, после чего счётчик автоматически перезагружается исходным значением, на выходе вновь устанавливается 1 и отсчёт начинается заново. Таким образом, частота синхронизации, подаваемая на вход канала, делится на исходное значение счётчика. Перезагрузка счётчика новым значением во время счёта возымеет действие только со следующего счёта. Положительный перепад на линии CE начинает отсчёт заново. Минимально допустимое начальное значение счётчика равно 2. •Режим 3. Генератор меандра. Для генерации сигналов звуковой частоты применяется генератор Меандра. •Режим 4. Импульс с программируемым запуском. •Режим 5. Импульс с аппаратным запуском. Выходной сигнал такой же, как и у режима 4, а CE – режим 1 Организация клавиатуры. Контроллер клавиатуры. Порты клавиатуры. Прерывание от клавиатуры. Буфер клавиатуры. Скан-коды клавиш. ASCII-коды символов. Функции BIOS, DOS, Win32 API для работы с клавиатурой.
Клавиатура – это датчики нажатых клавиш, объединенных в матрицу. Внутри клавиатуры имеется микроконтроллер, который определяет нажатие клавиши.
Скан-коды клавиш Сканкоды клавиатуры являются условными кодам клавиш. Каждой клавише клавиатуры соответствует особый номер - сканкод. Именно сканкод передается по проводу в компьютер. Нажатие клавиши приводит от передачи клав. к компьютеру от одной последовательности scan кодов, или от 1 до 6. При нажатии обычных клавиш 1, 3 f1-f10 передается 1 байт содерж scan-код(84 клав), другие клавиши посылаются посл. кодовых пар.(первый байт E0). При каждом получении кодов контроллер прерываний формирует запрос прерываний IRQ1, которому соответствует прерывание int 9. Обработчик прерыв считывает scan-код и обраб. Результат обраб помещает в буфер клавиатуры, расположенной в основной памяти. В случае переполнения очередное слово не записывается и передается звуковой сигнал. ASCII-коды символов ASCII (англ. American Standard Code for Information Interchange) — американский стандартный код для обмена информацией. ASCII представляет собой кодировку для представления десятичных цифр, латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов. Таблицы ASCII кодов Ниже предоставленные таблицы ascii кодов символов. Если вы не совсем понимаете, как их использовать, наберитесь терпения и прочтите последний пункт статьи. Контроллер клавиатуры – это устройство, которое отвечает за обработку данных полученных от клавиатуры компьютера Предназначен для управления клавиатурой, управ. аппаратным сбросом, связан с клав. последовательным интерфейсом. Контроллер расположен в адресном пространстве 60h, 64h. Прерывание от клавиатуры Функции прерывания 16h (int 16h) У этой точки входа есть несколько функций: • AH = 00h (10h,20h) – Эта функция считывает из буфера клавиатуры AH=scan-код и продвигает AL=asci код. Если буфер пуст, то ожидает нажатие клавиши. • AH = 01h(11h,21h) – возвращает состояние буфера клавиатуры. ZF=1–буфер пуст, иначе ZF=0 • AH = 02h(12h,22h) – чтение сост флагов клавиатуры AL=0:417h AH=0:418h Если вызвать функцию 02 прерывания 16h, то в регистре AL будут установлены флаги соответствующие состоянию так называемых shift-клавиш. Структура видеосистемы ЭВМ. Видеоадаптер. Видеобуфер. Представление текстовых данных в видеобуфере. Байт атрибута. Дисплейные страницы. Загрузка шрифтов. Основные функции DOS, BIOS, Win32 API для вывода на экран в текстовом режиме. Прямая работа с видеопамятью. Загрузка шрифтов В MS-DOS средствами BIOS поддерживается работа с растровыми шрифтами. Функции BIOS позволяют получать и устанавливать пользовательские шрифты, а также получать шрифты из знакогенератора видеоадаптера. Все устанавливаемые шрифты имеют одинаковую ширину 8 точек, а высота может иметь три фиксированных значения - 8, 14 или 16 точек. Конкретное значение высоты шрифта определяется видеорежимом, для которого загружается шрифт. Высота шрифта 8 точек соответствует видеорежиму с 50/43 строками, высота 14 точек - видеорежиму с 25 строками для EGA, а высота 16 точек - видеорежиму VGA с 25 строками
Таблица шрифта представляет собой массив, каждый элемент которого описывает один символ. Максимальное количество элементов в таблице - 256 (так как на экране возможно отображение не более 256 различных символов одновременно). Если требуется загрузить только некоторые символы (подфункция 00h), то элементов может быть меньше. Символ в каждом элементе таблицы описывается построчно. Так как ширина символа постоянна и равна 8 точкам, то каждая строка символа кодируется 8 битами, т.е. одним байтом. Установленный бит (1) означает, что соответствующая точка символа отображается на экране цветом текста, а сброшенный бит (0) означает, что точка отображается цветом фона (цвет текста и фона задаётся в видеопамяти байтами атрибутов символа - 4 бита на цвет текста и 4 бита на цвет фона). Количество байт в элементе таблицы шрифта равно количеству строк в символе. Так, например, для шрифта высотой 16 точек каждый элемент таблицы занимает 16 байт
Функции работы со шрифтами
Видеокарта, видеоадаптер, видеоконтроллер, или адаптер дисплея, является устройством, непосредственно формирующим изображение на мониторе. Как и любой другой контроллер устройства, видеокарта может быть выполнена как внешнее или внутреннее (интегрированное, встроенное) на материнскую плату оборудование.
Все видеокарты содержат видеобуфер, физические адреса которого находятся на плате адаптера, но входят в общее адресное пространство оперативной памяти компьютера. В нем хранится текстовая или графическая информация, выводимая на экран.
Видеосистема компьютера состоит из трех компонент: • монитор (называемый также дисплеем); • видеоадаптер; • программное обеспечение (драйверы видеосистемы).
Видеосистемы предназначены для оперативного отображения информации, доведения ее до сведения оператора ЭВМ. Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Параллельные системы. Внутрипроцессорный параллелизм. Суперскалярные процессоры и VLIW-процессоры (с очень длинным командным словом). Многопоточность. Многоядерность (гомогенная и гетерогенная). Сопроцессоры.
Параллельные вычислительные системы — это физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах.
Одним из путей повышения пропускной способности процессора является выполнение большего числа операций за то же время. Другими словами, использование параллелизма.
Низкоуровневый параллелизм достигается, в частности, выдачей (issue) нескольких команд за один тактовый цикл. Процессоры, в которых реализуется этот принцип, делятся на две категории: суперскалярные и VLIW (Very Long Instruction Word – процессоры со сверхдлинным словом). Суперскалярные процессоры способны за один такт вызывать для выполнения несколько команд (обычно от 2 до 6), что определяется как аппаратной реализацией, так и последовательностью команд.
Многопоточность Позволяет процессору одновременно управлять несколькими программными потоками, тем самым маскируя простои. Общая идея: если программный поток 1 блокируется, процессор может обеспечить полную загрузку аппаратуры, запустив программный поток 2. Многоядерность (гомогенная и гетерогенная) 1.Гомогенная архитектура — все ядра процессора одинаковы и выполняют одни и те же задачи. 2.Гетерогенная архитектура — ядра процессора выполняют разные задачи. Сопроцессор — специализированный процессор, расширяющий возможности центрального процессора компьютерной системы[, но оформленный как отдельный функциональный модуль. Физически сопроцессор может быть отдельной микросхемой или может быть встроен в центральный процессор . Различают следующие виды сопроцессоров: 1)математические сопроцессоры общего назначения, обычно ускоряющие вычисления с плавающей запятой, 2)сопроцессоры ввода-вывода (например — Intel 8089), разгружающие центральный процессор от контроля за операциями ввода-вывода или расширяющие стандартное адресное пространство процессора, 3)сопроцессоры для выполнения каких-либо узкоспециализированных вычислений. Сопроцессор расширяет систему инструкций центрального процессора, поэтому для его использования программа (компилируемая без интерпретации и вызова внешних библиотек) должна содержать эти инструкции.
Понятие о многопроцессорных и многомашинных вычислительных системах (мультипроцессоры и мультикомпьютеры). Классификация параллельных вычислительных систем по Флинну. Конвейерная (магистральная) обработка. Векторная обработка. Матричные системы.
Многомашинная ВС (ММС) содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою оперативную память и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит, в конечном счете, путем взаимодействия операционных систем машин между собой. Вычислительная система называется многопроцессорной (МПС), если она содержит несколько процессоров, работающих с общей ОП (общее поле оперативной памяти) и управляется одной общей операционной системой.
Классификация параллельных вычислительных систем по Флинну.
SISD (single instruction, single data) – системы с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных. SIMD (single instruction, multiple data) – системы с одиночным потоком команд и множественным потоком данных. MISD (multiple instruction, single data) – системы с множественным потоком команд и одиночным потоком данных.
MIMD (multiple instruction, multiple data) - системы с множественным потоком команд и множественным потоком данных.
Конвейерная (магистральная) обработка - способ выполнения команд процессором, при котором выполнение следующей команды начинается до полного окончания выполнения предыдущей команды (в предположении отсутствия ветвления).. Векторная обработка. Векторизация— вид распараллеливания программы, при котором однопоточные приложения, выполняющие одну операцию в каждый момент времени, модифицируются для выполнения нескольких однотипных операций одновременно. Матричные системы. Матричные вычислительные системы - наиболее распространенные представители класса SIMD, лучше всего приспособленные для решения задач, характеризующихся параллелизмом независимых данных. Матричная система состоит из множества процессорных элементов, работающих параллельно и обрабатывающих свой поток данных.
Многопроцессорные вычислительные системы с общей памятью: с однородным доступом к памяти (UMA), неоднородным доступом (NUMA) и доступом только к кэш-памяти (COMA). Массово-параллельные и кластерные многокомпьютерные системы. Закон Амдала. Понятие о грид-технологиях и облачных вычислениях.
Для дальнейшей систематики мультипроцессоров учитывается способ построения общей памяти. Первый возможный вариант – использование единой (централизованной) общей памяти. Такой подход обеспечивает однородный доступ к памяти (UMA) и служит основой для построения векторных параллельных процессоров (PVP) и симметричных мультипроцессоров (SMP).
Рисунок 1Архитектура многопроцессорных систем с общей (разделяемой) памятью: системы с однородным (а) и неоднородным (б) доступом к памяти
Массово-параллельная архитектура — класс архитектур параллельных вычислительных систем. Особенность архитектуры состоит в том, что память физически разделена. Система строится из отдельных узлов, содержащих процессор, локальный банк оперативной памяти, коммуникационные процессоры или сетевые адаптеры, иногда — жёсткие диски и другие устройства ввода-вывода. Доступ к банку оперативной памяти данного узла имеют только процессоры из этого же узла. Узлы соед Главным преимуществом систем с раздельной памятью является хорошая масштабируемость: в отличие от SMP-систем, в машинах с раздельной памятью каждый процессор имеет доступ только к своей локальной памяти, в связи с чем не возникает необходимости в потактовой синхронизации процессоров. Кластер — группа компьютеров, объединённых высокоскоростными каналами связи, представляющая с точки зрения пользователя единый аппаратный ресурс. «Кластер — это разновидность параллельной или распределённой системы, которая: 1.состоит из нескольких связанных между собой компьютеров; 2.используется как единый, унифицированный компьютерный ресурс».
Зако́н Амдала — иллюстрирует ограничение роста производительности вычислительной системы с увеличением количества вычислителей
«В случае, когда задача разделяется на несколько частей, суммарное время её выполнения на параллельной системе не может быть меньше времени выполнения самого длинного фрагмента».
Формула
Грид-вычисления — это форма распределённых вычислений, в которой «виртуальный суперкомпьютер» представлен в виде кластеров, соединённых с помощью сети, слабосвязанных гетерогенных компьютеров, работающих вместе для выполнения огромного количества заданий (операций, работ). Эта технология применяется для решения научных, математических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов. Грид-вычисления используются также в коммерческой инфраструктуре для решения таких трудоёмких задач, как экономическое прогнозирование, сейсмоанализ, разработка и изучение свойств новых лекарств. Облачные вычисления — технология распределённой обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Интернет-сервис. Билет №1. Описать формат селектора сегмента в МП Intel x 86. Формат селектора сегмента показан на рис.
TI (Table Indicator) - индикатор таблицы (0=GDT, 1=LDT), RPL (Requested Privilege Level) - запрошенный уровень привилегий. Бит-индикатор таблицы (TI) задает используемую дескрипторную таблицу. Если этот бит очищен, то дескриптор выбирается из таблицы GDT; если же он установлен - то из текущей таблицы LDT. Индекс выбирает один из 8192 дескрипторов в таблице дескрипторов. Индекс умножается на восемь (число байтов в дескрипторе сегмента) и складывается с 32 битным базовым адресом дескрипторной таблицы, который берется из регистра GDTR, либо из регистра LDTR, в зависимости от состояния бита TI. Запрошенный уровень привилегий (RPL): если это поле содержит уровень привилегий с большим значением, чем программа (т.е. привилегированность меньше), то оно переопределяет уровень привилегий программы. Если программа использует менее привилегированный селектор сегмента, то доступ к памяти происходит с меньшим уровнем привилегий. 2.Какие таблицы используются при сегментном преобразовании адреса в защищенном режиме МП Intel x 86? При сегментном преобразовании адреса в используются дескрипторные таблицы. Таблица дескрипторов - это просто таблица преобразования адресов, содержащая базовые 24-разрядные физические адреса сегментов и некоторую другую информацию. То есть каждый элемент таблицы дескрипторов (дескриптор) содержит 24-разрядный базовый адрес сегмента и другую информацию, описывающую сегмент. Таблица глобальная (GTD – одна на всю систему) и локальная (LTD для каждой задачи). Используемая таблица задается в бите-индикаторе таблицы (TI) селектора сегмента. Эти таблицы содержат описания сегментов программ, работающих под управлением операционной системы, т.е. отдельных задач. В каждый данный момент времени процессор может использовать только 3.Какие обращения к памяти осуществляются при выполнении команды LDS SI , [ BX ] в защищенном режиме МП Intel x 86? |
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 342; Нарушение авторского права страницы
