Билеты (Graur) (Экзамен), страница 2

Задача Разработка, программированиеРешение

Второй этап

Развитие систем программирования и появление средств создания и использования библиотек программ

Третий этап

характеризуется появлением пакетов прикладных программ ,имеющих развитые и стандартизированные интерфейсы, возможность совместного использования различных пакетов.

2.5.3 Основные тенденции в развитии современных прикладных систем

Современные прикладные системы характеризуются:

• Стандартизация моделей автоматизируемых бизнес - процессов

• B2B (business to business)

• B2C (business to customer)

• ERP (Enterprise Resource Planning)

• CRM (Customer Relationship Management)

• Открытость системы

• API - Application Programming Interface

• Построены на основе современных технологий: Использование интернет систем.

Категории пользователей

1.Оператор или прикладной пользователь (доступны средства пользовательского интерфейса)

2.Системный программист (пользователь компонентов прикладной системы)

3.Системный администратор

4.Оператор или прикладной пользователь (доступны средства пользовательского интерфейса)

5.Системный программист (пользователь компонентов прикладной системы)

6.Системный администратор.

. Выводы

Пользователь и уровни структурной организации вычислительной системы:

- Прикладные программы (набор функциональных средств прикладной системы)

- Системные программы (трансляторы языков высокого уровня, библиотеки)

- Управление логическими/виртуальными ресурсами (интерфейсы драйверов виртуальных устройств)

- Управление физическими ресурсами (интерфейсы драйверов физических устройств)

Аппаратные средства (система команд, аппаратные интерфейсы программного управления физическими устройствами).

Билет №5 Структура вычислительной системы. Понятие виртуальной машины.

Понятие виртуальной машины неотрывно связано с понятием виртуальных и физических ресурсов (дать понятие виртуальных и физических ресурсов из билета N2). Мы можем сделать некий срез уровня любой вычислительной системы, основываясь на иерархии и классификации по уровням. Например, мы можем рассматривать только аппаратный уровень, или только уровень операционной системы. На каждом из этих уровней мы встретимся с понятием «виртуальной машины». Дело в том, что мы никогда не можем работать просто с «компьютером». Каждый раз нам приходится использовать некую программную прослойку между нами и машиной, будь то ассемблер или Windows 95. Совокупность программных средств, обеспечивающих в любой момент времени нашу связь с компьютером, мы и назовем виртуальной машиной. Хочется подчеркнуть, что виртуальная машина всегда разная. Например, если мы работаем с DOS, то наша виртуальная машина обладает следующими характеристиками: во-первых, она имеет систему команд ДОС, то есть в то время, как физически для нашего компьютера определена система команд низкого уровня, наша виртуальная машина обладает системой команд, которые включают в себя команды «dir» или «cd». Виртуальная машина DOS способна выполнять только одну задачу в один момент времени, она не предназначена для мультипрограммирования, хотя на деле мы можем работать за многопроцессорной рабочей станцией. С другой стороны, виртуальная машина Windows имеет больший объем оперативной памяти (речь идет о подкачке), по сравнению с компьютером, на котором она установлена. То есть можно сказать, что виртуальная машина никак или практически никак не связана с физической, за исключением, конечно же, того, что виртуальная машина в любом случае вынуждена использовать физическую. Рассмотрим виртуальные машины по уровням.

Начнем с уровня физических ресурсов. Пусть у нас есть жесткий диск и драйвер этого диска. В этом случае драйвер представляет собой виртуальную машину, ведь если подумать, драйвер никак не связан с диском, драйвер можно скопировать на дискету и унести от диска. Но драйвер, с другой стороны, и есть для пользователя диск, поскольку именно драйвер – это то, что позволяет использовать диск. Таким образом, можно сказать, что без драйвера диск - не диск. Виртуальная машина здесь – это программа, представляющая собой лишь одну часть аппаратного обеспечения.

Уровень логических ресурсов. Пусть жесткий диск поделен на два логических раздела. В этом случае, интерфейс каждого из разделов – отдельная виртуальная машина. Каждый из логических дисков имеет меньше памяти, чем весь диск в целом, то есть представленные виртуальные машины обладают меньшим количеством ресурсов по сравнению с физическими характеристиками данного компьютера.

Уровень систем программирования. СП дают возможность создать виртуальную машину, имеющую определенный набор команд. Например, компилятор gcc позволяет эмулировать компьютер, чья система команд определена стандартом ANSI C.

Уровень прикладных систем. Рассмотреть базу данных и повторить то же самое.

Билет №6 Основы архитектуры компьютера. Основные компоненты и характеристики. Структура и функционирование ЦП.

Центральный процессор

Структура, функции ЦП

ЦП обеспечивает выполнение программы, размещенной в ОЗУ. Осуществляется выбор машинного слова, содержащего очередную машинную команду, дешифрация команды, контроль корректности данных, определение исполнительных адресов операндов, получение значения операндов и исполнение машинной команды.

Регистровая память процессора – сверхоперативные запоминающие устройства, размещенные в процессоре

Регистры общего назначения (РОН)

Используются в машинных командах для организации индексирования и определения исполнительных адресов операндов, а также для хранения значений наиболее часто используемых операндов, в этом случае сокращается число реальных обращений в ОЗУ и повышается системная производительность ЭВМ.

Специальные регистры

Качественный и количественный состав специализированных регистров ЦП зависит от архитектуры ЭВМ. Ниже представлены некоторые из возможных типов регистров, обычно входящие в состав специализированных регистров. Кроме регистров, рассмотренных ниже, мы будем доопределять эту группу по ходу курса.

Регистр адреса (РА) - содержит адрес команды, которая исполняется в данный момент времени. По содержимому РА ЦП осуществляет выборку текущей команды, по завершении ее исполнения регистр адреса изменяет свое значение тем самым указывает на следующую команду, которую необходимо выполнить.

Регистр результата (РР) - содержит код, характеризующий результат выполнения последней арифметико-логической команды. Содержимое РР может характеризовать результат операции. Для арифметических команд это может быть «=0», «>0», «<0», переполнение. Содержимое РР используется для организации ветвлений в программах, а также для программного контроля результатов.

Слово – состояние процессора (ССП или PSW) - регистр, содержащий текущие «настройки» работы процессора и его состояние. Содержание и наличие этого регистра зависит от архитектуры ЭВМ. Например, в ССП может включаться информация о режимах обработки прерываний, режимах выполнения арифметических команд и т. п. Частично, содержимое ССП может устанавливаться специальными командами процессора.

Регистры внешних устройств (РВУ) - специализированные регистры, служащие для организации взаимодействия ЦП с внешними устройствами. Через РВУ осуществляется обмен данными с ВУ и передача управляющей информации (команды управления ВУ и получения кодов результат обработки запросов к ВУ).

Регистр указатель стека - используется для ЭВМ, имеющих аппаратную реализацию стека, в данном регистре размещается адрес вершины стека. Содержимое изменяется автоматически при выполнении «стековых» команд ЦП.

Процессор или центральный процессор (ЦП) компьютера обеспечивает последовательное выполнение машинных команд, составляющих программу, размещенную в оперативной памяти.

Структура организации центрального процессора

Регистровая память – совокупность устройств памяти ЦП,предназначенных для временного хранения операндов, информации, результатов операций.

Устройство управления (control unit)– координирует выполнение команд программы процессором.

Арифметико-логическое устройство (arithmetic/logic unit) –обеспечивает выполнение команд, предусматривающих арифметическую или логическую обработку операндов.

Рабочий цикл процессора – последовательность действий, происходящая в процессоре во время выполнения программы.

Рабочий цикл процессора определяет основной алгоритм работы процессора и его устройств при выполнении программы. В регистре счетчика команд находится адрес первой команды программы.

1. по содержимому счетчика команд выбирается машинное слово, в котором находится очередная команда.

2. счетчик команд увеличиваем на 1.

3. анализируем код операции команды. Если код операции команды некорректный, то происходит прерывание.

4. Если код операции корректный, то происходит анализ типа этой операции.

5. Вычисление адресов операндов.

6. Выбираются значения операндов, которые помещаются в арифметико-логическое устройство.

7. Выполнение команды. Если выполняемая команда есть команда передачи управления, то она передается в устройство управления и, если условия выполняются, то вычисляется исполнительный адрес (адрес перехода), который заносится в счетчик команд.Переход на начало, к шагу 1.

Билет №7 Основы архитектуры компьютера. Оперативное запоминающее устройство. Расслоение памяти.

ОЗУ - устройство, предназначенное для хранения оперативной информации.(ОЗУ – хранение программы, выполняющейся в компьютере) В ОЗУ размещается исполняемая в данный момент программа и используемые ею данные. ОЗУ состоит из ячеек памяти, содержащей поле машинного слова и поле служебной информации.

М ашинное слово – поле программно изменяемой информации, в машинном слове могут располагаться машинные команды (или части машинных команд) или данные, с которыми может оперировать программа. Машинное слово имеет фиксированный для данной ЭВМ размер (обычно размер машинного слова – это количество двоичных разрядов, размещаемых в машинном слове).

Служебная информация (иногда ТЭГ) – поле ячейки памяти, в котором схемами контроля процессора и ОЗУ автоматически размещается информация, необходимая для осуществления контроля за целостностью и корректностью использования данных, размещаемых в машинном слове.

В поле служебной информации могут размещаться:

• разряды контроля четности машинного слова (при записи машинного слова подсчет числа единиц в коде машинного слова и дополнение до четного или нечетного в контрольном разряде), при чтении контроль соответствия;

• разряды контроля данные-команда (обеспечение блокировки передачи управления на область данных программы или несанкционированной записи в область команд);

• машинный тип данных – осуществление контроля за соответствием машинной команды и типа ее операндов;

Конкретная структура, а также наличие поля служебной информации зависит от конкретной ЭВМ.

В ОЗУ все ячейки памяти имеют уникальные имена, имя - адрес ячейки памяти. Обычно адрес – это порядковый номер ячейки памяти (нумерация ячеек памяти возможна как подряд идущими номерами, так и номерами, кратными некоторому значению). Доступ к содержимому машинного слова осуществляется посредством использования адреса. Обычно скорость доступа к данным ОЗУ существенно ниже скорости обработки информации в ЦП.

Необходимо, чтобы итоговая скорость выполнения команды процессором как можно меньше зависела от скорости доступа к коду команды и к используемым в ней операндам из памяти. Это составляет проблему, которая системным образом решается на уровне архитектуры ЭВМ.

1. Расслоение ОЗУ – один из аппаратных путей решения проблемы дисбаланса в скорости доступа к данным, размещенным в ОЗУ и производительностью ЦП. Суть расслоения ОЗУ состоит в следующем. Все ОЗУ состоит из k блоков, каждый из которых может работать независимо. Ячейки памяти распределены между блоками таким образом, что у любой ячейки ее соседи размещаются в соседних блоках. Контроль за целостностью данных.

1. Контроль доступа к командам/данными.

Контроль осуществляется при помощи тегов. Если команда захочет рассмотреть данные в качестве команда то будет прерывание. Происходит проверка на семантическую правильность.

1. Контроль доступа к машинным типам данных.

Тип данных – определенный формат данных, с конкретным набором операций, известных для этого формата. Наличие и формат тега зависит от реализации. Доступ к содержимому машинного слова может быть прямым или косвенным.

Производительность оперативной памяти - скорость доступа процессора к данным, размещенным в ОЗУ: