Ассоциативные, Матричные, ДНК клеточные коммуникационные

Билет №22

Вопрос№1 Форма представления числа с плавающей точкой. Понятие Мантисса, порядок.

Эта форма (нормальная или полулогарифмическая) позволяет представлять в компьютере любые (целые, дробные или смешанные) числа. Число в форме с плавающей точкой записывается в виде двух частей: мантиссы и порядка. Мантисса включает в себя значащие разряды числа, а порядок указывает положение точки. При этом мантисса записы­вается как дробное число с фиксированной точкой, а порядок – как целое число с фиксированной точкой.

Знак мантиссы является знаком всего числа, а знак порядка определяет, содержит ли число целую часть.

Вопрос№2 Основные команды процессора: арифметические и логические команды, команды перемещения, сдвига, сравнения.

общем случае система команд процессора включает в себя следующие четыре основные группы команд:

· команды пересылки данных;

· арифметические команды;

· логические команды;

· команды переходов.

Команды пересылки данных не требуют выполнения никаких операций над операндами. Операнды просто пересылаются (точнее, копируются) из источника в приемник.

Арифметические команды выполняют операции сложения, вычитания, умножения, деления, увеличения на единицу, уменьшения на единицу и т.д.

Логические команды производят над операндами логические операции, например, логическое И, логическое ИЛИ, исключающее ИЛИ, очистку, инверсию.

Команды переходов предназначены для изменения обычного порядка последовательного выполнения команд. С их помощью организуются переходы на подпрограммы и возвраты из них, всевозможные циклы, ветвления программ, пропуски фрагментов программ и т.д. Команды переходов всегда меняют содержимое счетчика команд. Переходы могут быть условными и безусловными. Именно эти команды позволяют строить сложные алгоритмы обработки информации.

К основным командам относятся – команды операций с фиксированной запятой работают с кодами в регистрах процессора или в памяти как с обычными двоичными кодами. Команда сложения (ADD) вычисляет сумму двух кодов. Команда вычитания (SUB) вычисляет разность двух кодов. Команда умножения (MUL) вычисляет произведение двух кодов.

Вопрос№3 Классификация систем с несколькими процессорами. МКОД (Множественный поток команд и одиночный поток данных).

По-видимому, самой ранней и наиболее известной является классификация архитектур вычислительных систем, предложенная в 1966 году М.Флинном [1,2]. Классификация базируется на понятии потока, под которым понимается последовательность элементов, команд или данных, обрабатываемая процессором. На основе числа потоков команд и потоков данных Флинн выделяет четыре класса архитектур: SISD,MISD,SIMD,MIMD.

SISD (single instruction stream / single data stream) - одиночный поток команд и одиночный поток данных. К этому классу относятся, прежде всего, классические последовательные машины, или иначе, машины фон-неймановского типа, например, PDP-11 или VAX 11/780. В таких машинах есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно друг за другом и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком данных. Не имеет значения тот факт, что для увеличения скорости обработки команд и скорости выполнения арифметических операций может применяться конвейерная обработка - как машина CDC 6600 со скалярными функциональными устройствами, так и CDC 7600 с конвейерными попадают в этот класс.

SIMD (single instruction stream / multiple data stream) - одиночный поток команд и множественный поток данных. В архитектурах подобного рода сохраняется один поток команд, включающий, в отличие от предыдущего класса, векторные команды. Это позволяет выполнять одну арифметическую операцию сразу над многими данными - элементами вектора. Способ выполнения векторных операций не оговаривается, поэтому обработка элементов вектора может производится либо процессорной матрицей, как в ILLIAC IV, либо с помощью конвейера, как, например, в машине CRAY-1.

MISD (multiple instruction stream / single data stream) - множественный поток команд и одиночный поток данных. Определение подразумевает наличие в архитектуре многих процессоров, обрабатывающих один и тот же поток данных. Однако ни Флинн, ни другие специалисты в области архитектуры компьютеров до сих пор не смогли представить убедительный пример реально существующей вычислительной системы, построенной на данном принципе. Ряд исследователей [3,4,5] относят конвейерные машины к данному классу, однако это не нашло окончательного признания в научном сообществе. Будем считать, что пока данный класс пуст.

Билет№23

Вопрос№1 Понятия потока команд и потока данных. Уровни программного обеспечения вычислительных систем.

Понятия - одиночных и множественных потоков команд и данных, четыре класса вычислительных систем ОКОД, ОКМД, МК^ЛД и МКМД введены М. Дж. Флинном.

Под потоком команд понимается последовательный ряд команд, выполняемых системой, а под потоком данных - последовательный ряд данных, вызываемых потоком команд, включая промежуточные результаты. Множественность и число потоков определяются как максимально возможное число одновременных операций (команд) или операндов (данных), находящихся в одинаковой стадии обработки.

Вопрос№2 Двоичное кодирование текстовой информации

Для того чтобы информацию сохранить, ее надо закодировать. Для кодирования в ПК используют электрические сигналы: 0 или 1. Двоичное кодирование – запись информации с использованием только двух символов: 0 и 1. Обработкой информации занимается процессор, которому удобно работать с группой из 8 бит = 1 байту. В байте важна позиция, которую занимает 0 или 1.

Кодирование символов

За каждым символом (буквой, пробелом, знаком препинания, цифрой) закрепляется двоичный код определенной длины. Значения кодов устанавливается двумя таблицами, т.е. таблицами, в которых записано, каким кодом должен кодироваться каждый символ:

Ø стандартом ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией) – это первые 128 кодов (0 – 127, т.е. от 00000000 до 01111111), они обязательны для всех стран и компьютеров – это международный стандарт;

Ø национальным стандартом с 128 по 255 код т. е. с 10000000 по 11111111.

Вопрос№3 Архитектура процессора. Режим работы процессора.

Архитекту́ра проце́ссора — количественная составляющая компонентов микроархитектуры вычислительной машины (процессора компьютера) (например, регистр флагов или регистры процессора), рассматриваемая IT-специалистами в аспекте прикладной деятельности.

Real Mode (RМ) – режим реальной адресации, соответствующий работе системы с CPU 8086, используется только в MS DOS. Область адресов, доступных системе (1 Мбайт), не защищена. Реализованы двадцать адресных линий, режим однопользовательский. Однако при этом работают 32-битовые регистры CPU. По умолчанию используются все имеющиеся команды, длина операндов 16 бит. Для работы с 32-разрядными операндами и использования дополнительных режимов адресации применяют специальный префикс переадресации. 32-разрядный адрес не превышает границы сегмента 64 Кбайт (0000H-FFFFH), в противном случае констатируется особая ситуация - 13Н. Для обеспечения доступа к адресному пространству шириной до 1 Мбайт в работе участвуют линии А [19/02], BEO#-BE3#. Исполнительный адрес всегда соответствует физическому, страничный механизм отключен. Все сегменты могут находиться в состоянии записи, считывания или выполнения.

 

Protected Mode (РМ) – режим виртуальной адресации (защищенный режим).

Виртуальная адресация – это способ организации доступа к информации, при котором большая ее часть располагаются не в физическом ОЗУ, а в устройствах внешней памяти (УВП), откуда она периодически подкачивается в ОЗУ (swapping), что создает иллюзию расширения его размеров.

При включении ПЭВМ первоначально принимает RM. Для перевода в РМ используют системные команды LMSW, SMSW. При установке бита PF=1 в MSW CPU переходит в РМ, в котором реализуется доступ к 4 Гбайт ОЗУ в 32-битовом адресном физическом пространстве исполнительных адресов. Доступ к 64 Тбайт памяти реализуется в виртуальном (логическом) адресном пространстве.

Билет24