Э. Таненбаум - Архитектура компьютера (1127755), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Каково соотношение времени доступа к оптическому диску и к регистровой памяти? (Предполагается, что диск уже вставлен.) Устраивая стандартный опрос (например, «Верите ли вы, что зубная фея существует?»), социологи рассчитывают получить от респондентов один из трех ответов: «да», «нет» или «не могу ничего сказать по этому поводу».
Предположим, что, имея в виду это обстоятельство, компания 5ос!шаяпег1с Сошрцгег решила сконструировать компьютер для обработки данных опросов. В этом компьютере реализована троичнзя память; иными словами, кюкдый байт (точнее, «трайт») состоит из 8 грит, а каждый трит может принимать значение О, 1 или 2. Сколько тритов необходимо для хранения 6-разрядного числа? Составьте формулу вычисления количества тритов, необходимых для хранения п бит.
дующую информацию. Поле зрения состоит приблизительно из 106 элемен- тов (пикселов). Каждый пиксел может образовываться наложением трех ос- новных цветов, каждый из которых имеет 64 степени интенсивности. Временное разрешение 100 миллисекунд. дующих данных. Человек слышит звуки на частоте до 22 кГц.
Чтобы определить всю информацию, содержащуюся в звуковом сигнале частотой 22 кГц, нужно взять его «образец» на удвоенной частоте — 44 кГц. 16-разрядного образца вполне достаточно для фиксации всех слуховых данных (потому как уху доступно не более 65 535 уровней интенсивности звука). 158 Глава 2. Организация компьютерных систем 12. 13. 15. 16.
17. 18. 19. 20. основных нуклеотидов: А, С, С и Т. Геном человека содержит приблизительно 3 х 10э нуклеотидов в форме 100 000 генов. Какова общая информационная емкость человеческого генома (в битах)? Какова средняя информационная емкость гена (в битах)? Компьютер может содержать 268 435 456 байт памяти. Почему разработчики выбрали такое странное число вместо какого-нибудь хорошо запоминающегося, например 250 000 000? Придумайте 7-разрядный код Хэмминга с битами четности для разрядов от 0 до 9.
Придумайте код для разрядов от 0 до 9 с интервалом Хэмминга, равным 2. В коде Хэмминга некоторые биты «пустые» в том смысле, что они используются для проверки и не несут никакой информации. Какой процент пустых битов содержится в посланиях, полная длина которых (данные плюс биты проверки) составляет 2" — 1? Подсчитайте значение этого выражения при л от 3 до 10.
Диск, изображенный на рис. 2.16, имеет 1024 сектора на дорожке и скорость вращения 7200 оборотов в минуту. Какова скорость передачи данных на одной дорожке? Компьютер содержит шину с временем опроса 5 нс. За 1 цикл опроса он может считать из памяти или записать в память 32-разрядное слово. Компьютер имеет диск 1Лсга4-8С81, который использует шину и передает информацию со скоростью 160 Мбайт/с. Центральный процессор обычно вызывает из памяти и выполняет одну 32-разрядную команду каждые 25 нс. На сколько диск замедляет работу процессора? Представьте, что вы пишете программное обеспечение для той части операционной системы, которая отвечает за управление диском. Логически вы представляете себе диск как последовательность блоков от 0 на внутренней стороне до какого-либо максимума снаружи. Когда создаются файлы, вам приходится выделять память в свободных секторах.
Вы можете двигаться от наружного края внутрь или наоборот. Имеет ли значение, какую стратегию выбрать? Поясните свой ответ. Сколько времени занимает считывание диска с 10 000 цилиндрами, каждый из которых содержит 4 дорожки по 2048 секторов? Сначала считываются все сектора дорожки О, начиная с сектора О, затем все сектора дорожки 1, начиная с сектора О, и т. д.
Оборот совершается за 10 мс, поиск между соседними цилиндрами занимает 1 мс, а в случае расположения считываемых данных в разных частях диска — до 20 мс. Переход от одной дорожки цилиндра к другой происходит мгновенно. КА1Р-массив уровня 3 может исправлять одиночные битовые ошибки, используя только один диск четности. А что происходит в КА1Р-массиве уровня 2? Он ведь тоже может исправлять одиночные ошибки, но использует при атом несколько дисков.
Вопросы и задания 159 28. Монохромный лазерный принтер может печатать на одном листе 50 строк по 29. Когда текст в коде АЯСП с проверкой на четность передается асинхронно со 30. Компания, выпускающая модемы, разработала новый модем с частотной мо- 31. Предположим, что некий пользователь подключился к А1)81. со скоростью 21. 22. 23. 24. 25. 26.
27. Какова точная емкость (в байтах) диска СГ)-КОМ типа 2, содержащего данные на 80 минут (нестандартный объем)? Какова емкость пользовательских данных на диске типа 1? Чтобы записать диск С1)-К, лазер должен включаться и выключаться очень быстро. Какова длительность пульсации (включения и выключения) в наносекундах, если компакт-диск типа 1 записывается со скоростью 10х? Чтобы вместить фильм длительностью 133 минуты на односторонний РЧ1)- диск с одним слоем, требуется небольшая компрессия. Вычислите, насколько нужно сжать фильм. Предполагается, что для записи дорожки изображения нужно 3,5 Гбайт, разрешающая способность изображения составляет 720 х 480 пикселов с 24-разрядным цветом, и в секунду меняется 30 кадров. Данные с дисков В1п-Вау емкостью 25 Гбайт считываются на скорости 4,5 Мбит/с.
Сколько времени требуется на считывание всех данных с такого диска? Скорость передачи данных между центральным процессором и связанной с ним памятью на несколько порядков выше, чем скорость передачи данных с механических устройств ввода-вывода. Каким образом это несоответствие может вызвать снижение производительности? Как можно смягчить такое снижение производительности? Производитель говорит, что его цветной графический терминал может воспроизводить 224 различных цвета.
Однако аппаратное обеспечение имеет только 1 байт для каждого пиксела. Каким же образом получается столько цветов? Графический терминал имеет монитор размером 1600 х 1200 пикселов. Изображение на мониторе меняется 75 раз в секунду. Как часто меняется отдельный пиксел7 80 символов определенного шрифта. Символ в среднем занимает пространство 2 х 2 мм, причем тонер занимает 25 % этого пространства, а оставшаяся часть остается белой. Слой тонера составляет 25 микрон в толщину. Картридж с тонером имеет размер 25 х 8 х 2 см. На сколько страниц хватит картриджа? скоростью 5600 символов/с через модем, передающий информацию со скоро- стью 56 000 бит/с, сколько процентов битов от всех полученных содержат данные (то есть не содержат служебных сигналов)? дуляцией, который использует 64 частоты вместо 2.
Каждая секунда делится на и равных временных отрезков, каждый из которых содержит один из 64 возможных тонов. Сколько битов в секунду может передавать этот модем в случае синхронной передачи? передачи данных 2 Мбит/с, а его сосед — к линии кабельного Интернета с общей пропускной способностью 12 МГц. Применяется схема модуляции ОАМ-64. К кабелю подключено п домов, по одному компьютеру в каждом. Часть (/) этих компьютеров в любой отдельно взятый момент времени 160 Глава 2. Организация компьютерных систем отключена от сети. При каких условиях скорость передачи данных по кабелю превысит скорость доступа в Интернет по линии АРБЕ? 32. В цифровой камере с разрешением 3000 х 2000 пикселов для передачи цветов модели КСВ на каждый пиксел выделяется 3 байта. Производитель камеры хочет, чтобы изображение в формате ?РЕС с коэффициентом сжатия 5х можно было записать на карту флэш-памяти за 2 секунды. При какой скорости передачи данных это требование можно удовлетворить? 33.
В профессиональной камере установлен формирователь сигнала изображения на 1б млн пикселов, причем для передачи цвета в каждом из пикселов выделяется по 3 байта. Сколько изображений можно сохранить на карте флэш- памяти емкостью 1 Гбайт при коэффициенте сжатия 5х? Допустим для упрощения вычислений, что 1 Гбайт равен 2зэ байт. 34. Оцените, сколько символов (включая пробелы) содержит обычная книга по информатике. Сколько битов нужно для того, чтобы закодировать книгу в коде АБСП с проверкой на четность? Сколько компакт-дисков нужно для хранения 10 000 книг по информатике? Сколько двухсторонних двухслойных РЪ'Р-дисков нужно для хранения такого же количества книг? 35. Напишите процедуру Ьапоппд(азс)1, епсог(ео), которая переделывает 7 последовательных битов азс11 в 11-разрядное целое кодированное число епсооео.
36. Напишите функцию о)зсапсе(сог(е, и, ~г), которая на входе получает массив сове из и символов по М бит каждый и возвращает статистическое отклонение символов. Глава 3 Цифровой логический уровень В самом низу иерархической схемы на рис. 1.2 находится цифровой логический уровень, или аппаратное обеспечение компьютера. В этой главе мы рассмотрим различные аспекты цифровой логики, что должно стать основой для изучения более высоких уровней в последующих главах. Предмет изучения находится на границе информатики и электротехники, но материал является самодостаточным, поэтому предварительного ознакомления с шшаратным обеспечением и электротехникой не требуется.
Основные элементы, из которых конструируются цифровые компьютеры, чрезвычайно просты. Сначала мы рассмотрим эти основные элементы, а также специальную двузначную алгебру (булеву алгебру), которая используется при конструировании этих элементов. Затем мы изучим основные схемы, которые можно построить из вентилей в различных комбинациях, в том числе схемы для выполнения арифметических действий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
