Ответы на экзаменационные вопросы на тему Ответы на экзаменационные вопросы 110227-03

Содержание


1. Основы построения и функционирования вычислительных машин: общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин, информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональная и структурная организация, память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода вывода, периферийные устройства, режим работы, программное обеспечение. 3
2. Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов: многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы, типовые вычислительные структуры и программное обеспечение, режимы работы. 15
3. Физические основы вычислительных процессов 22



1. Основы построения и функционирования вычислительных машин: общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин, информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональная и структурная организация, память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода вывода, периферийные устройства, режим работы, программное обеспечение.

1. Общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин
Архитектура– это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
Перечень тех наиболее общих принципов построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре: • структура памяти ЭВМ; • способы доступа к памяти и внешним устройствам; • возможность изменения конфигурации компьютера; • система команд; • форматы данных; • организация интерфейса.
В основу построения ЭВМ положены общие принципы, сформулированные в 1945г. Американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.
Машины, построенные по этим принципам называют ФОН-НЕЙМАНОВСКИМИ. При всем разнообразии существующих сегодня компьютеров их архитектура остается фон-неймановской
Принципы фон-Неймана:
Принцип двоичного кодирования – Согласно этому принципу вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.
Принцип программного управления – Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности.
Принцип однородности памяти -Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что храниться в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Нал командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресности – Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы в последствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.
2. Информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональная и структурная организация память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода вывода, периферийные устройства, режим работы

Информация в ЭВМ кодируется, как правило, в двоичной или в двоично-десятичной системе счисления. Система счисления – это способ наименования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. В зависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на позиционные и непозиционные. В позиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе. В непозиционной системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе. Количество (Р) различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления. Значения цифр лежат в пределах от 0 до Р-1. В общем случае запись любого смешанного числа в системе счисления с основанием Р будет представлять собой ряд вида


где нижние индексы определяют местоположение цифры в числе (разряд):
положительные значения индексов – для целой части числа (т разрядов);
отрицательные значения – для дробной (s разрядов).
Двоичная система счисления имеет основание Р = 2 и использует для представления информации всего две цифры: 0 и 1. Существуют правила перевода чисел из одной системы счисления в другую, основанные, в том числе и на соотношении (1).
Формы представления двоичных чисел
В вычислительных машинах применяются две формы представления двоичных чисел:
– естественная форма или форма с фиксированной запятой (точкой);
– нормальная форма или форма с плавающей запятой (точкой).
С фиксированной запятой все числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением запятой, отделяющей целую часть от дробной.
Эта форма наиболее проста, естественна, но имеет небольшой диапазон представления чисел и поэтому не всегда приемлема при вычислениях. Если в результате операции получится число, выходящее за допустимый диапазон, происходит переполнение разрядной сетки, и дальнейшие вычисления теряют смысл. В современных ЭВМ естественная форма представления используется как вспомогательная и только для целых чисел. С плавающей запятой каждое число изображается в виде двух групп цифр. Первая группа цифр называется мантиссой, вторая – порядком, причем абсолютная величина мантиссы должна быть меньше 1, а порядок – целым числом. В общем виде число в форме с плавающей запятой может быть представлено так: N = ± MP± r, где М-мантисса числа (|М| < 1); r – порядок числа (r – целое число); Р – основание системы счисления. Нормальная форма представления имеет огромный диапазон отображения чисел и является основной в современных ЭВМ.
Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.
Основные функции определяют назначение ЭВМ:
– обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами.
Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др.
Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.
Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.
Персоналный компьютер – это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и ун