Вопросы (стр. 2 )

25. Функциональные возможности, назначение, современные разработки льтра-мобильных и планшетных ПК

Планшетные ПК - устройства с жидкокристаллическими сенсорными дисплеями, позволяющими работать без использования клавиатуры. Конструктивно планшетный компьютер – это дисплей, под которым спрятана элементная база обычного современного ноутбука: процессор, жесткий диск, оперативная память и модули беспроводного доступа. Некоторые модели снабжены собственной клавиатурой. Планшетные компьютеры более легкие и мобильные, чем обычные ноутбуки.(iPad)

Ультра-мобильные ПК - среднее между планшетными и карманными ПК. Такие портативные компьютеры должны будут использоваться для чтения электронных книг, просмотров видео, прослушивания музыки и для работы в Интернете. Современные мобильные платформы могут обеспечить для Windows 7 вполне достойное быстродействие, а она сама хорошо приспособлена для работы с сенсорными экранами. Если производители доведут автономность таких устройств до 12–18 часов, а цену смогут удержать на уровне $350–450, то они действительно смогут стать привлекательными для покупателей.

26. Классификация, состав, платформы, производители карманных ПК

Карманные устройства с диагональю экрана менее 7' выделяют в специальную категорию «наладонных компьютеров», которые можно подразделить на карманные ПК, мобильные интернет-устройства, смартфоны и коммуникаторы.

Мобильное интернет-устройство (mobile Internet device, MID) – это карманное абонентское устройство с диагональю экрана от 4-х до 7 дюймов, предназначенное для беспроводного доступа в Интернет. Работает на легких ОС с очень быстрым запуском, например на Linux. Оптимизировано для получения информации и для веб-серфинга.

Карманный персональный компьютер – портативное вычислительное устройство, обладающее широкими функциональными возможностями, начиная от чтения электронных книг и кончая выполнением офисных приложений. Изначально КПК предназначались для использования в качестве электронных органайзеров. К карманному ПК, оснащенному хост-контроллером USB, можно напрямую подключать различные USB-устройства, в том числе клавиатуру, мышь, жесткий диск и флэш-накопитель. Основными операционными системами для КПК являются: Windows Mobile фирмы Microsoft; Palm OS фирмы Palm Source.

Смартфоны и коммуникаторы. Смартфон – мобильный телефон с расширенной функциональностью, сравнимой с КПК; коммуникатор – карманный персональный компьютер, дополненный функциональностью мобильного телефона. Используются ОС Symbian, Research In Motion, iPhone OS , Android, Microsoft Windows Mobile, Linux (3,7 %) .Размеры экрана большинства коммуникаторов составляет 2,6–2,8 дюймов, а смартфонов – 2,2–2,6 дюйма, типичное разрешение обоих классов устройств – 320х240 точек.

27. Встраиваемые и промышленные компьютеры

Встраиваемые микро-ЭВМ входят составным элементом в промышленные и транспортные системы, технические устройства и аппараты, бытовые приборы. Они способствуют существенному повышению их эффективности функционирования, улучшению технико-экономических и эксплуатационных характеристик.

В области мобильных и малогабаритных аппаратов традиционно применяются специализированные процессоры, такие как RISC-системы с архитектурой ARM, энергопотребление которых находится на уровне 3 Вт.

Промышленные компьютеры используются как автономные человеко-машинные интерфейсы (Human Machine Interface, HMI) и промышленные терминалы в приложениях с жесткими условиями эксплуатации. К ним предъявляются серьезные требования по защите поверхности и герметичности корпуса

28. Обобщенная структура ЭВМ и основные направления ее развития

Основные составные части:

- обрабатывающая подсистемы;

- подсистема памяти;

- подсистема ввода-вывода;

- подсистема управления и обслуживания.

Развитие обрабатывающей подсистемы идет по пути разделения функций и повышения специализации составляющих ее устройств. Создаются средства, которые осуществляют функции управления системой, освобождая от этих функций средства обработки. Такое распределение функций сокращает эффективное время обработки информации и повышает производительность ЭВМ. В то же время средства управления, как и средства обработки, становятся более специализированными.

Операционные устройства обрабатывающей подсистемы, кроме традиционных средств скалярной (суперскалярной) и логической обработки стали включать средства векторной обработки. При этом время выполнения операций можно резко сократить за счет увеличения частоты работы операционных устройств.

В устройствах скалярной обработки появляются операционные блоки, оптимизированные на эффективное выполнение отдельных операций, разрядность обрабатываемых слов возрастает.

Подсистема памяти имеет иерархическую структуру:

- сверхоперативный уровень (локальная память процессора, кэш-память первого и второго уровня);

- оперативный уровень (оперативная память, дисковый кэш);

- внешний уровень (внешние ЗУ на дисках, лентах и т. д.).

Эффективные методы повышения производительности ЭВМ: увеличение количества регистров общего назначения процессора, использование многоуровневой кэш-памяти, увеличение объема и пропускной способности оперативной памяти, буферизация передачи информации между ОП и внешней памятью.

Подсистема ввода-вывода. В состав входит набор специализированных устройств, между которыми распределены функции ввода-вывода, что позволяет свести к минимуму потери производительности системы при операциях ввода-вывода.

Основные направления развития: совершенствование системных контроллеров и контроллеров ввода-вывода, увеличение частоты и пропускной способности интерфейсов, совершенствование шинной архитектуры.

Подсистема управления и обслуживания - совокупность аппаратно-программных средств, предназначенных для обеспечения максимальной производительности, заданной надежности, ремонтопригодности, удобства настройки и эксплуатации. Обеспечивает проблемную ориентацию и заданное время наработки на отказ, подготовку и накопление статистических сведений о загрузке и прохождении вычислительного процесса, выполняет функции «интеллектуального» интерфейса с различными категориями обслуживающего персонала, осуществляет инициализацию, тестирование и отладку. Позволяет поднять на качественно новый уровень эксплуатацию современных ЭВМ.

29. Типы данных IA-32

Основными типами данных являются: байт, слово, двойное слово, квадрослово и 128-разрядное слово. Каждый тип данных может начинаться с любого адреса. На базе основных типов данных строятся все остальные типы, распознаваемые командами процессора.

Целочисленные данные - Четыре формата данных (байт, слово, двойное слово, квадрослово) с фиксированной точкой могут быть как со знаком, так и без знака. Под знак отводится старший бит формата данных. Представление таких данных и выполнение операций в арифметико-логическом устройстве производится в дополнительном коде.

Данные в формате с плавающей точкой - включает три поля: Знак, Порядок и Мантисса. Поле мантиссы содержит значащие биты числа, а поле порядка содержит степень 2 и определяет масштабирующий множитель для мантиссы. Поддерживаются блоком обработки чисел с плавающей точкой.

Двоично-десятичные данные

Строка - представляет собой непрерывную последовательность бит, байт, слов или двойных слов. Строка бит может быть длиной до 1 Гбита, а длина остальных строк может составлять от 1 байта до 4 Гбайтов. Поддерживается ALU.

Символьные данные - Поддерживаются строки символов в коде ASCII и арифметические операции (сложение, умножение) над ними. Поддержка осуществляется блоком ALU.

Указатель - содержит величину, которая определяет адрес фрагмента данных. Поддерживается два типа указателей(дальний, ближний).

30. Типы данных MMX технологии

Целочисленные данные могут быть как со знаком, так и без знака.

Упакованные 8 байт(0-63)

Упакованные 4 слова(0-63)

Упакованные 2 двойных слова

64-разрядное слово

31. Данные SSE технологии

SSE:128-разрядный формат упакованных данных с плавающей точкой одинарной точности.

Упакованные 4 числа с плавающей точкой 1-й точности (0-127)

SSE2: 128-разрядный формат упакованных данных с плавающей точкой с двойной точностью.

Упакованные 2 числа с плавающей точкой 2-й точности(0-127)

4 формата  упакованных в 128 бит целочисленных данных, которые могут быть как со знаком, так и без знака:

- Упакованные 16 байт

- Упакованные 8 слов

- Упакованные 4 двойных слова

- Упакованные 2 64-х разрядных слова

- 128-разрядное слово

32. Типы данных IA-64

поддерживается 6 типов данных, в том числе три формата, используемых ранее (одинарная точность, двойная точность,  расширенная  точность),  82-разрядный  формат FR(с плавающей запятой) и 64-разрядные целые – со знаком и без знака.

FR: 0-63 – Мантисса; Порядок – 17 разрядов; знак – 1 разряд

33. Теги и дескрипторы

Одним из эффективных средств совершенствования архитектуры ЭВМ является теговая организация памяти, при которой каждое хранящееся в памяти или регистре слово снабжается указателем – тегом. Определяет тип данных, формат данных и др. Формируются компилятором.

В интеловских процессорах теговая организация используется в кэш-памяти и блоках обработки чисел с плавающей запятой.

Дескриптор содержит сведения о размере массива данных, его местоположении, адресе начала массива, типе данных, режиме защиты данных и др. Содержит адрес начала массива данных, длину массива, индекс, группу указателей.

Использование дескрипторов подразумевает, что обращение к информации в памяти производится через дескрипторы, которые можно рассматривать как дальнейшее развитие аппарата косвенной адресации.

Адресация информации в памяти может осуществляться с помощью цепочки дескрипторов, при этом реализуется многоступенчатая косвенная адресация. Более того, сложные  многомерные  массивы данных эффективно описываются древовидными структурами дескрипторов.

34. Абсолютные способы формирования исполнительного адреса

Прямая адресация

При этом способе адресации обращение за операндом в  РП  или  ОП  производится  по  адресному коду в поле команды (кратность обращения к памяти = 1), т. е. исполнительный адрес операнда совпадает с адресным кодом команды. Обеспечивая простоту программирования, этот метод имеет существенный недостаток. Для адресации к ячейкам памяти большой емкости требуется «длинное» адресное поле в команде. Прямая адресация используется широко в сочетании с другими способами адресации. В частности, вся адресация к «малой» регистровой памяти ведется только с помощью прямой адресации

Непосредственная адресация

При этом способе операнд располагается в адресном поле команды. Обращение к регистровой памяти или ОП за операндом не производится (кратность обращения к памяти = 0), он выбирается вместе с командой. Таким образом, уменьшается время выполнения операции, сокращается объем памяти. Непосредственная адресация удобна для задания констант, длина которых меньше или равна длине адресного поля команды.

35. Косвенная адресация операндов

При этом способе адресный код команды указывает адрес ячейки (регистра) памяти, в которой находится не сам операнд, а лишь адрес операнда, называемый указателем операнда. Адрес указателя, задаваемый программой, остается неизменным, а косвенный адрес может изменяться в процессе выполнения программы. Косвенная адресация таким образом обеспечивает переадресацию данных, т. е. упрощает обработку массивов и списковых структур данных, упрощает передачу параметров подпрограммам, но не обеспечивает перемещаемость программ в памяти. Косвенная адресация широко используется в ЭВМ, имеющих короткое машинное слово, для преодоления ограничений короткого формата. В этом случае первый указатель должен располагаться в регистровой памяти.

36. Реализация адресации операндов «базирование способом суммирования»

В команде адресный код АК разделяется на две составляющие: АБ – адрес регистра регистровой памяти, в котором хранится база Б, C – код смещения относительно базового адреса. Максимальная адресуемая емкость ОП определяется разрядностью регистровой памяти.

С помощью метода относительной адресации удается получить перемещаемый программный модуль, который одинаково выполняется процессором независимо от адресов, в которых он расположен. При входе в модуль начальный адрес программного модуля (база) загружается в базовый регистр. Все остальные адреса программного модуля формируются через смещение относительно начального адреса модуля. Таким образом, одна и та же программа может работать с данными, расположенными в любой области памяти, без перемещения данных и без изменения текста программы только за счет изменения содержания всего одного базового регистра.

37. Реализация адресации операндов «базирование способом совмещения» составляющих исполнительного адреса (конкатенации)

Для увеличения емкости адресной ОП без увеличения длины адресного поля команды можно использовать для формирования исполнительного адреса совмещение кодов базы и смещения. При совмещении кодов базы и смещения разрядность исполнительного адреса = разрядность базы + разрядность смещения.

38. Реализация индексной адресации операндов

Для работы программ с массивами, требующими однотипных операций над элементами массива, удобно использовать индексную адресацию. В этом случае адрес i-го операнда в массиве определяется как сумма начального адреса массива (задаваемого полем смещения С) и индекса И, записанного в одном из регистров регистровой памяти, называемом теперь индексным регистром. Адрес индексного регистра задается в команде полем адреса индекса – АИН (аналогично АБ). Исполнительный адрес ОП = Адрес базы + адрес индекса + адрес смещения.

40. Развитие CISC-системы команд x86 (по годам)

Год появления набора команд	Тип процессора, где впервые реализован	Общее число команд	Смысл расширения
1979	i8086	170	Исходный набор команд
1985	i386	220	50 новых команд для перехода к IA-32
1997	Pentium/MMX	277	57 MMX команд
1999	Pentium3	347	70 команд SSE расширения
2000	Pentium4 Northwood	491	144 команды SSE2
2004	Pentium4 Prescott	504	13 команд SSE3
		514	10 команд Intel VT-x
2006	Core2 Duo(65нм)	546	32 команды SSSE3
2007	Penryn(45)	593	47 команд SSE4.1
2008	Core i7(45)	600	7 команд SSE4.2
2009	Core i5(32)	606	6 команд AES-NI

41. Новые возможности процессора с введением SSE2 и SSE3