Выборочные ответы к государственному экзамену факультета ВМС специальности 2201 Билет №17 вопрос №1 Структура и компоновка ОЗУ основных моделей СМ ЭВМ. Данный вопрос рассмотрим на примере модулей памяти модели СМ 1810. Модуль оперативный запоминающий МОЗ 256 СМ. Он предназначен для приема, хранения и выдачи оперативной информации в качестве встроенной оперативной памяти в составе микроЭВМ СМ 1810. Модуль имеет следующие технические характеристики: Объем – 256 Кб Разрядность – 8 и 16 бит Порядок обращения – произвольный Выполняемые операции – запись слова (ЗПС), чтение слова (ЧТС), запись байта (ЗПБ), чтение байта (ЧТБ) Цикл обращения – при операциях ЧТС, ЗПС, ЧТБ не более 0,7 мкс, при операции ЗПБ не более 1,4 мкс Модуль обеспечивает коррекцию одинарной и обнаружение двойной ошибки. На рис. показана структурная схема модуля. Узел приема осуществляет формирование адреса обращения к требуемой ячейке памяти при обращении к модулю со стороны интерфейса И41, узел обработки данных осуществляет прием и выдачу данных на (из) интерфейса И41. В его состав входит корректор, обеспечивающий при операциях записи формирование контрольных разрядов накопителя. При операциях чтения корректор формирует признаки одинарной и двойной ошибки и в случае одинарной ошибки производит коррекцию данных и выдачу их через соответствующий буферы на интерфейс И41. Узел управления формирует сигналы управления другими узлами модуля и соответствующую диаграмму. В его состав входит контроллер памяти КМ1810ВТ03, осуществляющий формирование управляющих сигналов для динамических микросхем памяти, прием и мультиплексирование адресов строки и столбца, а также формирует режим регенерации. Узел накопителя предназначен для записи, хранения и выдачи информации представляет собой матрицу микросхем памяти К565РУ5 (64К х 1). Матрица содержит два ряда по 22 микросхемы. Разряд данных включает в себя по одной микросхеме из каждого ряда; таким образом, в матрице всего по 16 информационных и 6 контрольных разрядов. Полная емкость накопителя 128К х 22 бит, где К=1024бит Узел портов диагностики осуществляет прием и выдачу информации о диагностики модуля и состоит из портов ввода-вывода, в которых хранится информация о работоспособности модуля. В состав СМ1810 входит еще один модуль оперативной памяти МОЗ 4М, который отличается от МОЗ256 большей емкостью (до 4 Мбайт). Остальные параметры МОЗ 4М аналогичны МОЗ 256. МОЗ 4М состоит из пяти плат, которые устанавливаются в соответствующие места 1810.40 и 1810.41. Из них одна плата выполняет функции контороллера памяти, остальные четыре платы – функции накопителя. Платы накопителя полностью взаимозаменяемы и служад для наращивания накопителя блоками по 1 Мбайт до 4х. Минимальная емкость МОЗ 4М – 1 Мбайт. Билет №3 вопрос №1 Общая характеристика микропроцессора. Функции и структурная схема МП. Развитие технологии и схемотехники БИС привело к появлению в середине 70 – х годов нового типа интегрального электронного прибора, представляющего собой функционально законченное устройство обработки цифровой информации, управляемое хранимой в памяти программой и конструктивно выполненного в виде одного или нескольких БИС и СБИС. Такой прибор получил название микропроцессора, так как по своим логическим функциям и структуре напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ, а именно дешифрация и выполнения команд микропрограммы, организация обращения к оперативной памяти, в нужных случаях инициирование работы каналов и периферийных устройств, восприятие и обработка запросов, поступающих из устройств машины и внешней среды. По выполняемым функциям микропроцессор является центральной частью объекта, управляющим взаимодействием ее устройств. Отличия от процессора можно сформулировать следующим образом: - меньшая разрядность обрабатываемых данных, меньшая точность вычислений; упрощенная система арифметико-логических команд; меньшими объемами прямоадресуемой памяти, выполнением операций адресной арифметики операций по обмену данными с внешними устройствами с помощью одного и того же АЛУ, надо отменить, что перспективные модели МП лишены этих отличий. Структурная схема микропроцессора. Основными особенностями организации современных микропроцессоров и микро-ЭВМ является: А) Модульная структура, в которой модули являются функционально законченными устройствами Б) Магистральная организация связей между модулями, при которой общие шины используются разными модулями В) Микропрограммное управление Г) Байтовая адресация памяти и побайтовая обработка данных Д) Использование внутренних сверхоперативных регистров, см. Рис В структуре можно выделить три основные части: центральный процессор, блок управления и постоянная память микропрограмм. Центральный процессор содержит АЛУ, сверхоперативную память в виде программно доступных общих регистров и функциональные регистры – командный, индексный, адресный, указатель стека и программный счетчик. АЛУ состоит из двоичного сумматора, сдвигающего регистра, двух регистров операндов и регистра результата. Схемы АЛУ выполняют команды сложения, вычитания, логическое И, ИЛИ, сложение по модулю 2 и сдвигов. Более сложные операции реализуются программно. Блок микропрограммного управления содержит дешифратор кода операции, схему формирования функций перехода к следующему адресу в микропрограмме и регистр адреса микрокоманды. Система прерывания в микропроцессорах достаточно проста и предназначена только для восприятия прерываний от внешних источников. Микропроцессоры имеют упрощенные схемы управления ПУ. В значительной степени управление этими устройствами реализуется посредством микропрограммного управления. Блок постоянной памяти микропрограмм, реализующих команды микропроцессора, обычно выполняется в виде отдельной БИС. В микропроцессорах используют косвенную, непосредственную, индексную адресации основной оперативной памяти и прямую адресацию общих регистров. Сверхоперативная память на общих регистрах, позволяет сократить количество обращений к внешней памяти и уменьшить необходимое количество выводов корпуса за счет сокращения формата команды. Из-за ограниченного числа выводов корпуса БИС не удается реализовать интерфейс микропроцессора с высокой пропускной способностью. Поэтому микропроцессоры имеют так называемый общий интерфейс, обслуживающий как внешнюю оперативную память, так и ПУ. Если не удается выделить для интерфейса достаточное количество выводов, применяют мультиплексирование шин (использование шин для разных целей на основе разделения времени). Для обеспечения совместной работы микропроцессора и внешнего оборудования шины интерфейса снабжаются буферными схемами, в которых используются электронные схемы с тремя состояниями и спец. линии управления выдачи данных. Билет №4 вопрос №1 Классификация вычислительных устройств, аналоговые и цифровые вычислительные устройства. Одним из важнейших путей повышения производительности вычислительных машин и систем, их эффективности и надежности является использование различных форм параллелизма в функционировании вычислительного оборудования. Поэтому в основу классификации ВС следует положить в первую очередь, реализуемую форму параллелизма. По режиму работы ВС делятся на однопрограммные и мультипрограммные, случай, когда в памяти машины находится одна рабочая программа, которая, начав выполняться, завершается до конца, в противоположность этому принципу мультипрограммные ВС выполняют в один и тот же момент времени несколько программ или их частей. Классификация систем по режиму обслуживания. Режим индивидуального пользования. Машина предоставляется полностью в распоряжение пользователя, по крайней мере, на время решения его задачи. Пользователь имеет непосредственный доступ к машине и имеет право осуществлять операции ввода вывода. Режим пакетной обработки. Пользователь не имеет непосредственного доступа к ВС, подготовленные им программы передаются персоналу, обслуживающему систему, и затем накапливаются во внешней памяти. Система по расписанию выполняет накопленный пакет программ. Режим коллективного пользования или многопользовательский режим. Форма обслуживания, при которой возможен доступ нескольких пользователей к вычислительным ресурсам мощной ВС. Каждому пользователю предоставлен терминал, с помощью которого он устанавливает связь с системой коллективного пользования. Системы коллективного использования с квантованным обслуживанием называются системами с разделением времени. По количеству процессоров (машин) в ВС, определяющему возможность параллельной обработки программ, Вс делятся на однопроцессорные (одномашинные), многомашинные и многопроцессорные. Многомашинные и многопроцессорные ВС создаются для повышения производительности и надежности вычислительных систем и комплексов. По особенностям территориального размещения и организации взаимодействия частей системы различают следующие типы ВС. Сосредоточенные ВС. В них весь комплекс оборудования, включая терминалы пользователя сосредоточен в одном месте и связь между отдельными машинами и устройствами обеспечивается, стандартными для системы внутренними интерфейсами. ВС с телеобработкой. В них отдельные источники и приемники информации, включая терминалы пользователя расположены на таком значительном расстоянии от вычислительных средств что связь их с центральными средствами ВС осуществляется по каналам связи. Вычислительные сети представляет собой территориально рассредоточенную многомашинную систему, состоящую из взаимодействующих ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных. ПО особенностям функционирования ВС во времени различают ВС работающие не в реальном масштабе времени и в реальном масштабе последние должны работать в темпе с процессом , информация о котором автоматически поступает в Вс и обрабатывается. Результаты должны получаться так быстро, чтобы можно было ими воспользоваться для воздействия на сам процесс. Информацией называются сведения о тех или иных явлениях природы, событиях в общественной жизни и процессах в технических устройствах. Информация воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме называется сообщением. Сообщения могут быть непрерывными и дискретными (цифровыми). Непрерывное (аналоговое) сообщение представляется некоторой физической величиной (напряжением, током) изменение которой во времени отображают протекание рассматриваемого процесса. Физическая величина, передающая непрерывное сообщение может в определенном интервале принимать любые значения и изменяться в произвольные моменты времени. Для дискретных сообщений характерно наличие фиксированного набора элементов, из которых в некоторые моменты времени формируются некоторые последовательности. Важным является не физическая природа элементов, а то обстоятельство что набор элементов конечен и поэтому любое дискретное сообщение конечной длины передает конечное число значений некоторой величины. Элементы сообщения – буквы (символы). Их набор – алфавит. ЭВМ или компьютеры являются преобразователями информации. В них исходные данные задачи преобразуются в результат ее решения. В соответствии с используемой формой представления информации машины делятся на два класса: непрерывного действия – аналоговые и дискретного действия – цифровые. Билет №4 вопрос №2 Языки программирования высокого уровня для малых и микроЭВМ. Ну тут мне и так понятно что говорить  Билет №6 вопрос №2 Архитектура и функции сетей ЭВМ Вычислительной сетью ВСТ или сетью ЭВМ называется комплекс территориально рассредоточенных ЭВМ и терминальных устройств, связанных между собой каналами передачи данных. Целесообразность создания ВСТ обусловливается возможностью использования территориально рассредоточенными пользователями оборудования ЭВМ, программ и информационных баз, находящихся в различных вычислительных центрах сети, возможностью организации «распределенной обработки» данных путем привлечения вычислительных ресурсов нескольких вычислительных центров сети для решения особо сложных проблем. ВСт можно рассматривать как систему с распределенным по территории аппаратурными, программными и информационными ресурсами. Возможна реализация на основе ВСт распределенного (децентрализованного) банка данных, отдельные информационные базы которого создаются в местных вычислительных центрах сети. Другая возможность – это создание централизованного банка данных, к которому имеет доступ многочисленные, в том числе находящиеся на значительном расстоянии абоненты через свои терминалы местных систем коллективного пользования. Объединение в сеть ЭВМ нескольких вычислительных центров способствует увеличению надежности функционирования вычислительных средств, так как создается возможность резервирования одних вычислительных центров за счет технических ресурсов других узлов. Вычислительная сеть позволяет оперативно перераспределять нагрузку между ЭВМ сети и снижать пиковую нагрузку на вычислительные средства. С созданием ВСТ возникли предпосылки для специализации отдельных ВЦ сети на решении задач определенного класса, что по оценкам специалистов дает значительный эффект, так как позволяет сократить общие затраты высококвалифицированного труда на разработку моделей. Алгоритмов. И пакетов прикладных программ. Специализация отдельных ВЦ сети становится возможной, так как пользователь имеет доступ к уникальным программам и данным, а также уникальным вычислительным средствам любого ВЦ сети. В ВСТ с программно-несовместимыми ЭВМ теряет остроту проблема переноса программных средств с одних машин на другие, так как пользователь может воспользоваться именно той машиной, для которой нужная программа имеется. Обобщенная архитектура сети показана ниже: Точка стандартн. стыка Сеть передачи данных ЭВМ Основу ВСТ составляют крупные ЭВМ (вычислительные центры коллективного пользования ВЦКП), объединяемые сетью передачи данных. Эти ЭВМ называют главными вычислительными машинами, выполняют основные функции по выполнению программ пользователей, сбору, хранению, выдачи информации. Сеть передачи данных СПД, образуют каналы связи и узлы (центры) коммутации, в которых связные процессоры управляют выбором маршрутов передачи данных в сети, выполняют функции мультиплексоров, концентратора канала, осуществляют коммутацию каналов, сообщений или пакетов. ГВМ подсоединяются к сети непосредственно через точки стандартного стыка, если обеспечена совместимость по физическим сигналам и форматам информации между ГВМ и СП, или с помощью интерфейсных процессоров. Терминалы (Т) пользователей подключаются либо к ГВМ, либо непосредственно к СП, используются терминальные процессоры (концентраторы), часто называемые абонентскими пунктами, в этом случае отпадает необходимость выделения каждому терминалу отдельного канала связи. Абонентский пункт содержит устройство управления и связи (УУС). В качестве терминалов используют телетайпы, пишущие машинки. Дисплеи, и др. УВВ, а также их комбинации. Оборудование терминала может включать в себя микроЭВМ при этом терминал будет выполнять некоторые функции по вспомогательной обработке информации, что служит основанием считать его «интеллектуальным терминалом». Административное управление ВСт включает в себя планирование и учет работы отдельных машин сети, анализ и учет работы сети передачи данных, произведение измерений на сети и т.п. Эти функции возлагают на одну из ГВМ сети, которую называют административным комплексом. Отмеченные выше направления использования ВСТ поддерживаются реализуемыми в сетях специфическими режимами работы, позволяющими осуществлять: Обмен сообщениями между терминалами Удаленный ввод заданий с любого терминала через сеть на выполнение пакетной или диалоговой обработки на удаленной ЭВМ Доступ к удаленным файлам и передача данных между ЭВМ сети. Билет №7 вопрос №1 Операционные системы, функции, состав и компоненты. Операционная система (ОС) – является неотъемлемой частью ЭВМ, обеспечивая управление всеми аппаратными компонентами и, позволяя отделить остальные классы программ от непосредственного взаимодействия с аппаратурой. ОС обеспечивает выполнение основных двух задач: Поддержку работы всех программ, обеспечение их взаимодействия с аппаратурой. Предоставление пользователям возможностей общего управления машиной. В простейшем случае ОС содержит в себе следующие основные компоненты Файловую систему Драйверы внешних устройств Процессор командного языка Определение операционной системы Операционная система в наибольшей степени определяет облик всей вычислительной системы в целом. Несмотря на это, пользователи, активно использующие вычислительную технику, зачастую испытывают затруднения при попытке дать определение операционной системе. Частично это связано с тем, что ОС выполняет две по существу мало связанные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств посредством предоставления для него расширенной машины и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами. ОС как расширенная машина Использование большинства компьютеров на уровне машинного языка затруднительно, особенно это касается ввода-вывода. Например, для организации чтения блока данных с гибкого диска программист может использовать 16 различных команд, каждая из которых требует 13 параметров, таких как номер блока на диске, номер сектора на дорожке и т. п. Когда выполнение операции с диском завершается, контроллер возвращает 23 значения, отражающих наличие и типы ошибок, которые, очевидно, надо анализировать. Даже если не входить в курс реальных проблем программирования ввода-вывода, ясно, что среди программистов нашлось бы не много желающих непосредственно заниматься программированием этих операций. При работе с диском программисту-пользователю достаточно представлять его в виде некоторого набора файлов, каждый из которых имеет имя. Работа с файлом заключается в его открытии, выполнении чтения или записи, а затем в закрытии файла. Вопросы подобные таким, как следует ли при записи использовать усовершенствованную частотную модуляцию или в каком состоянии сейчас находится двигатель механизма перемещения считывающих головок, не должны волновать пользователя. Программа, которая скрывает от программиста все реалии аппаратуры и предоставляет возможность простого, удобного просмотра указанных файлов, чтения или записи - это, конечно, операционная система. Точно также, как ОС ограждает программистов от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейс, операционная система берет на себя все малоприятные дела, связанные с обработкой прерываний, управлением таймерами и оперативной памятью, а также другие низкоуровневые проблемы. В каждом случае та абстрактная, воображаемая машина, с которой, благодаря операционной системе, теперь может иметь дело пользователь, гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе этой абстрактной машины. С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину. ОС как система управления ресурсами Идея о том, что ОС прежде всего система, обеспечивающая удобный интерфейс пользователям, соответствует рассмотрению сверху вниз. Другой взгляд, снизу вверх, дает представление об ОС как о некотором механизме, управляющем всеми частями сложной системы. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, памяти, таймеров, дисков, накопителей на магнитных лентах, сетевых коммуникационной аппаратуры, принтеров и других устройств. В соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность ее функционирования. Критерием эффективности может быть, например, пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает решение двух общих, не зависящих от типа ресурса задач: планирование ресурса - то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов и в каком количестве, необходимо выделить данный ресурс; отслеживание состояния ресурса - то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов - какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно. Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счете и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и даже пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления процессором в значительной степени определяет, является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени. Билет №9 вопрос №1 Представление информации в форме с фиксированной и плавающей запятой. Прямая, обратная и дополнительная форма представления двоичных чисел. Разряд двоичного числа представляется в ЭВМ некоторым техническим устройством, например триггером, двум различным состояниям которого приписывают значения 0 или 1. Набор соответствующего количества таких устройств служит для представления многоразрядного двоичного числа. При представлении чисел с фиксированной запятой положение запятой фиксируется в определенном месте относительно разрядов числа. Обычно подразумевается, что запятая находится или перед старшим разрядом, или после младшего. В первом случае могут быть представлены числа, которые по модулю меньше 1, во втором – только целые числа. Знак 2-1 2-2 … … 2-31 0 1 2 3 4 5 6 ….. 31 - представление двоичных чисел с фиксированной запятой в виде 32 разрядных слов для случая закрепления запятой перед старшим разрядом. Знак 230 … … … 20 0 1 2 3 4 5 6 ….. 31 - представление двоичных чисел с фиксированной запятой в виде 32 разрядных слов для случая закрепления запятой после младшего разряда. Для кодирования знака числа используется «знаковый» разряд. 0 это +, 1 это -. Наибольшее положительное число, представимое в первой разрядной сетке, равно 0,1..1 = 1-2-31 , а наименьшее число 0,00…01 = 2-31 таким образом в разрядной сетке могут быть представлены числа в диапазоне от –(1-2-31) до -2-31 и от 2-31 до (1-2-31). Диапазон чисел, для второго случая: 1 х 231-1. При выполнении на машине вычислений необходимо чтобы все исходные и получающиеся в процессе вычислений данные не выходили за диапазон чисел, представимых в разрядной сетке. Для этого в программировании задачи данные берутся с соответствующими масштабными коэффициентами. Итог: Использование представления с фиксированной точкой позволяет упростить схемы машины, повысить ее быстродействие, но создает трудности при программировании, в машинах, предназначенных для решения широкого круга вычислительных задач, основным является представление с плавающей запятой, не требующее масштабирования данных, однако в таких машинах наряду с этой формой представления используется также и представление с фиксированной точкой для представления целых двоичных чисел и операций над ними, в частности операции над кодами адресов. Представление числа с плавающей запятой в общем виде имеет вид: X= spq ; q  1 где q мантисса числа Х, p – порядок, s – основание характеристики. Обычно число s совпадает с основанием мантиссы q. Мантисса q – правильная дробь. Порядок p, который может быть положительным или отрицательным челым числом, определяет положение запятой в числе Х. Для двоичных чисел х = 2pq; q  1. Рассмотрим пример в котором слова имеют доины 32 двоичных разряда. Пусть число Х =2pq, изображается в машине двоичным словом а0в0в1 … в6а1а2…. А24 которому соответствует следующий формат данных : А0 В0 В1 … В6 А1 А2 … А24 Разряды в0..в6 используются для представления порядка при этом разряд в0 изображает знак порядка, а разряды в1.. в6 – модуль порядка, остальные разряды а0 .. а24 отводятся под изображение мантиссы, причем а0 – знак мантиссы а1.. а24 – модуль мантиссы. Двоичное число х= 2pq, называется нормализованным, если мантисса Q удовлетворяет следующему условию 1  q  Ѕ, т.е. двоичное число нормализовано если в старшем разряде мантиссы стоит 1. Под порядок