Функции систем ввода – вывода.

Ни одна другая группа команд не различается в разных машинах так сильно, как команды ввода-вывода. В современных персональных компьютерах используются три разные схемы ввода-вывода:

+ программируемый ввод-вывод с активным ожиданием;

+ ввод-вывод с управлением по прерываниям;

+ ввод-вывод с прямым доступом к памяти.

Мы рассмотрим каждую из этих схем по очереди.

Самым простым методом ввода-вывода является программируемый ввод-вывод. Эта схема часто используется в дешевых микропроцессорах, например, во встроенных системах или в таких системах, которые должны быстро реагировать на внешние изменения (системы реального времени). Подобные процессоры обычно имеют одну команду ввода и одну команду вывода. Каждая из этих команд выбирает одно из устройств ввода-вывода. Между фиксированным регистром процессора и выбранным устройством ввода-вывода передается по одному символу. Процессор должен выполнять определенную последовательность команд при каждом считывании и записи символа. Основной недостаток программируемого ввода-вывода заключается в том, что центральный процессор проводит большую часть времени в цикле, ожидая готовности устройства.

Ввод-вывод с управлением по прерываниям - это большой шаг вперед по сравнению с программируемым вводом-выводом, но все же он далеко не совершенен. Дело в том, что прерывание приходится генерировать для каждого передаваемого символа и нужно каким-то образом избавляться от слишком большого числа прерываний.

Решение лежит в возвращении к программируемому вводу-выводу, но только эту работу вместо центрального процессора должен делать кто-то другой. Например, контроллер прямого доступа к памяти (ПДП), имеющий непосредственный доступ к шине.

Режим прямого доступа к памяти – это тот случай, когда это не так. Он применяется в тех случаях, когда нужно перенести большой блок информации из одной области памяти в другую. Либо байт за байтом выдать блок информации на один из портов ввода/вывода. Либо наоборот, получить блок информации байт за байтом из порта ввода/вывода, и записать его в какую ни, будь область памяти.

Процессор. Структура процессора.

Процессором называется устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) процессора выполняет логические и арифметические операции над данными. Характер выполняемых АЛУ операций определяется командами выполняемой программы. В процессоре может быть одно универсальное АЛУ для выполнения всех основных арифметических и логических преобразований данных или несколько специализированных для отдельных видов операций.

Управляющее устройство (УУ) вырабатывает последовательность управляющих сигналов, инициирующих выполнение соответствующей последовательности микрокоманд, обеспечивающей реализацию текущей команды.

Блок управляющих регистров предназначен для временного хранения управляющей информации. Он содержит регистры и счетчики, участвующие в управлении вычислительным процессом.

Регистры — устройства, предназначенные для временного хранения данных ограниченного размера. Важной характеристикой регистра является высокая скорость приема и выдачи данных.

Блок связи (интерфейс процессора) организует обмен информацией процессора с оперативной памятью и защиту участков ОП от несанкционированных данной программой обращений, а также связь процессора с периферийными устройствами и внешним, по отношению к компьютеру, оборудованием

Порты ввода-вывода — это пункты системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается информацией с другими устройствами. Каждый порт имеет адрес — номер порта, соответствующий адресу ячейки памяти, являющейся частью устройства ввода-вывода, использующего этот порт, а не частью основной памяти компьютера.

Билет 26

Нейтронные процессоры.

Нейрон представляет собой элементарный процессор, характеризующийся входным и выходным состоянием, передаточной функцией (функция активации) и локальной памятью.

Состояния нейронов изменяются в процессе функционирования и составляют кратковременную память нейросети. Каждый нейрон вычисляет взвешенную сумму пришедших к нему по синапсам сигналов и производит над ней нелинейное преобразование.

В нейрокомпьютерах используются принципы обработки информации, осуществляемые в реальных нейронных сетях. Эти принципиально новые вычислительные средства с нетрадиционной архитектурой позволяют выполнять высокопроизводительную обработку информационных массивов большой размерности.

Примеры вычислительных систем различных типов. Преимущества и недостатки различных типов вычислительных систем.

Вычислительная система (ВС) — совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации.

Создание ВС преследует следующие основные цели:

 повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных;

 повышение надежности и достоверности вычислений;

 предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

 

Отличительной особенностью ВС по отношению к классическим ЭВМ является наличие в ней нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.

 

Если не вдаваться в подробности, вычислительные системы (ВС) прежде всего можно различать, как:

 многомашинные;

 многопроцессорные.

Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко.

 

Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров