Ю.Н. Пронкин - Лекции по ЭВМ (2-3 семестры) (972268)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекции по ЭВМПронкин Ю. Н.Конспект лекций Ю. Н. Пронкина для студентов 1-2 курсовмеханико-математического факультета МГУ, отделениямеханики. Составили студенты механико-математическогофакультета - Сапунов К.В. и Егорычев О.О2010ПредисловиеПеред Вами лежит конспект лекций по ЭВМ и программированию студентов механико –математического факультета МГУ им.Ломоносова Сапунова К.В. и Егорычева О.О. Курс лекций былпрочитан Пронкиным Юрием Николаевичем со 2 семестра 2009 года по 3 семестр 2010 года.Авторы надеются, что данный конспект подготовит студентов к экзамену, а также познакомит сэтим увлекательнейшим и интереснейшим предметом.Информационные технологии в наше время являются неотъемлемой частью нашей повседневнойжизни.Авторы благодарят Пронкина Юрия Николаевича за разрешение к печати, предоставлениематериала, помощь в редактировании текста.

Кулагина В.А. за помощь при оформлении сегоматериала, а также за моральную поддержку в таком нелегком деле, как печать конспекта.I курсЛекция №1.Общая модель решения задач.1) Постановка задачи - что нужно сделать и что должно получиться.2) Математическая формулировка задачи3) Конструирование - выбор метода решения задачиК примеру, проверка устойчивости:4) Разработка алгоритма решения задачиВопрос стоимости, вопрос времени.Лекция №2.

20.02.2010Определение. Устойчивая задача – это задача, решения которой не сильно изменяется при малыхизменениях условий. Соответственно, если задача не является устойчивой, то она неустойчивая.1) Постановка задачи3) Метод решения=> 2) Математическая формула=> 4) Алгоритм решения=>=>5) Кодирование программы => 6) Отладка программы => 7) Тестирование программы => 8) ИспытаниепрограммыСредства программирования: Программирование в машинных кодах. Программирование на языке ассемблера Программирование на универсальных языкахИспытание программы: Программа опознала неправильные наборы данных. Программа "упала" Программа работает.Новая виртуальнаямашинаЛекция №3. 22.02.2010.Модель аппаратно-программного обеспечения.Прикладные программыСистемное программное обеспечениеJavaИнструментальныепрограммные средыОперационная системаМикропрограммная логикаСистемное программное обеспечениеСхемная логика1) Аппаратная часть:Схемная логика - некоторые машинные программы, которые реализованы схемным путем (например, рычаг- положения 0 и 1).

Соответствует аппаратной части.Микропрограммная логика - то, что зашито в самом процессоре. Реализует большинство машинных команд.~1950 машины имели простые команды (сложение, умножение) =>~1985 сложные команды (система малых ЭВМ усложнена до предела - VAX // DEC) =>~2000 переход обратно к простым командам (процессоры семейства RISC). Однако по сравнению с 1950,добавлен развитый кэш.2) Системное программное обеспечение - слой, который делает системное программное обеспечение чем-тотем, чем мы его хотели бы его видеть.Операционная система - набор программ, тесно взаимодействующих с железом (3 задачи: виртуализацияресурсов, управление ресурсами, управление средствами взаимодействия с пользователем)Инструментальные программные среды - компиляторы, редакторы, загрузчики и т.д.

Чисто логический слой.1) + 2) => Виртуальная вычислительная система, виртуальная машина - то, что достается мне, какпользователю. Расширение аппаратного слоя.Кроссовый компилятор - компилятор, работающий на одной системе, но создающий программы для другой.Системы виртуальных машин - как бы операционная система, не предназначенная для работы напользователя. Размножает аппаратные платформы.Виртуальную машину можно "достраивать"3) Прикладные программы - те, которые мы разрабатываем сами.Пример доработки виртуальной машины: мы создали прикладную программу. Другой пользователь взял ее иработает только с ней и больше ни с чем.

=> для него виртуальная машина включает в себя вашу программу.Получается "новая " виртуальная машина (виртуальная машина + прикладные программы).Java - язык программирования, напоминающий С, являющийся многоплатформенным компилятором.Компилятор создает не машинный код, а некоторое промежуточное представление (а+b => ab+ предтрансляционный код). (Java - прикладная программа.)Лекция №4. 06.03.2010.Архитектура микропроцессорных вычислительных систем.I) Логическая модель вычислительной системырис. 4.1Процессор вычисление управлений процессом вычисления управление периферийным оборудованием (ПО - устройства, находящиеся внутри процессора,позволяющие ему выполнять вторую задачу)Замечание:В нашем курсе процессор и микропроцессор – синонимы, и хотя исторически это не так, ныне различиясильно сглажены.Память (оперативная память) хранение команд программы хранение данныхОперативная - значит, что память хранит команды и данные лишь на время выполнения соответствующейпрограммы.КЭШ-память временное хранение небольших порций команд программы временное хранение небольших порций данныхПроблема: процессор может работать намного быстрее, чем память (алгоритмы обращения к памяти) =>Решение: введение КЭШ-памяти.Рис.

4.2 (программа с выделенным объемом команд и данных, использующих КЭШ)Процессор, на самом деле, не знает КЭШ-памяти. Обращение идет к оперативнойпамяти, но с помощью соответствующих алгоритмов сначала проверяется наналичие необходимого в КЭШ. Однако, если в КЭШ нет нам необходимого, этозаймет определенное, немалое по сравнению с выполнением операций, время.--> - поток команд; <=> - двунаправленный поток данныхПоток данных двунаправлен так как, получив данные и выполнив операцию, мыположим обратно в память результат.Однонаправленные команды - программы, просто выполняющиеся (например,создающие себе подобные программы)Устройство управления периферийным оборудованиемЕсли есть программа, команда способная напрямую использовать устройство, то такое устройствоназывается внутренним.

Если нет, то внешним. согласование форматов представления данных (форматов, принятых процессором и устройством) перевод данных из одного формата в другой, при переброске данных из одной программы в другую. согласование скоростей работы процессора и ВУ (буфер) контроль над работой ВУ - готовность и работоспособность данного устройства, во многихустройствах, с точки зрения их строения, есть элементы, доступные и недоступные для программы.Нас будут интересовать только доступные элементы.УУПО - обычно называется контроллер или адаптер.УУПО не всегда в состоянии самостоятельно выполнить задачи, перед ним стоящие => существуютспециальные программы, использующиеся для обслуживания ВУ (драйверы).Прямой доступ к ОП со стороны ВУ (пунктирная линия на рис.

4.1) контроллеры прямого доступа к памяти (Direct Memory Access - DMA) - не возлагаются контрольные ивычислительные функции, только пересылка данных процессоры ввода/вывода - пересылка данных, контроль, вычисление каналы ввода/вывода (понятие из систем коллективного доступа)Лекция №5. 13.03.2010Типы и характеристики микропроцессоров.Характеристики микропроцессоров: Разрядность Частота синхронизации Организация системы командРазрядность микропроцессора (разрядность внутренних регистров процессора)рис.5.1 (связь процессора и ОП) Внутри каждого процессора существует некоторое кол-во регистровСистемная шина - не более чем набор проводов.

Разрядность=16 => в шине 16 проводов, и т.д.Разряд = информационный бит (исторически - 8 разрядов (+рис.5.2) -> 16 р. -> 32 р. -> || 48 p. || -> 64 p. -> ||80 p. ||)80 разрядов обеспечивает вычисление с 24 знаками после запятой.Рис. 5.2.Частота синхронизацииРис. 5.3.Тактовый генератор - (с нашей точки зрения) это часы. Все события в процессоре могут происходить толькона удары этих "часов", вне этого сигнала нет ничего и быть не может.Повышение производительности: Повышение частоты синхронизации (4МГц ------------> ~4ГГц) Укрупнение "элементарных" операций (рис.5.4). Существуют процессоры, которые за 1 удар часоввыполняют 4 операции.Организация системы команд Сколько операндов имеет одна команда? (Интуитивно - 3.)(Операнды - некоторые объекты, над которыми выполняются какие-то действия (c = a+b), хранятся в ОП.) Какие действия выполняет одна команда? (Сложение - одно действие, а Вычислениетригонометрической функции - много.) Что является операндом команды?рис.5.4.Например, операндом команды может только аргумент, загруженный в регистр (кто выполняет действиезагрузки) Внутренний параллелизм – конвейеризацияКоличество операндов в командеТрехадресная командарис.5.5.

Код операции. Destination sourceДвухадресная командарис.5.6. На рисунке: Op1\Ор2 - операнды 1 и 2.Лекция №6. 20.03.2010Формат команды (количество операндов в команде)Трехадресные (см. рис. 5.5)Двухадресные (см. рис. 5.6)рис. 6.1Одноадресные (рис. 6.1) => возникает операция пересылки (Mem <- Ac), чтобы иметь возможность сохранятьпромежуточные результаты. Если данная операция занимает не слишком много времени, то в принципе всехорошо.Безадресная (советские машины "Эльбрус")рис. 6.2Стэк - особый вид организации данных (рис. 6.2) Sp - стэк-поинтер - указатель вершины стэка (стоит напоследнем элементе).Преимущества стэка: имеются максимум два операнда, стэк не нуждается в указании на него, не возникаетфрагментации памяти.Безадресные машины могут быть реализованы на идее стэка (рис.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций