Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Узкие места архитектуры фон Неймана и пути её усовершенствования.



2018-07-06 941 Обсуждений (0)
Узкие места архитектуры фон Неймана и пути её усовершенствования. 0.00 из 5.00 0 оценок




Предварительный список вопросов к зачету – 2018 г.

1.Понятие архитектуры и организации ЭВМ. Архитектура фон Неймана.

Под архитектурой компьютера принято понимать логическое представление компьютера с точки зрения программиста. Архитектура определяет организацию памяти, набор команд, форматы представления данных, 4 способы адресации памяти, механизмы ввода/вывода, а также правила функционирования компьютера. Примерами современных архитектур являются x86-64, ARM, POWER.

 

Каждая архитектура может иметь несколько аппаратных реализаций. Аппаратная реализация компьютера называется организацией или микроархитектурой. Микроархитектура определяет структуру компьютера, а именно, набор компонентов компьютера, их связи, функциональные возможности каждого компонента (например, количество арифметических логических устройств, число стадий конвейера, размер аппаратного регистрового файла или разрядность шины между оперативной памятью и процессором).

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера, который основывается на следующий принципах:

Принцип программного управления. Алгоритм решения задачи должен быть представлен в виде программы, состоящей из последовательности команд. Каждая команда должна принадлежать некоторому набору команд, реализуемых компьютером. Команды выполняются последовательно. Именно эта последовательность команд и управляет работой компьютера.

Принцип хранимой программы. Команды представляются в числовой форме и хранятся в оперативной памяти вместе с данными, а не задаются аппаратными средствами. Кроме того, в отличие от раздельного хранения команд и данных, это позволяет экономно распределить память между командами и данными.

Синхронное функционирование в ритме, задаваемом тактовым генератором. Команды выполняются последовательно, каждая за определенный квант времени, называемый тактом. Продолжительность такта фиксирована и определяется частотой тактового генератора, или тактовой частотой.

Принцип условного перехода. В наборе команд компьютера имеются специальные команды условных переходов. В зависимости от своего операнда, команда условного перехода может выбрать инструкцию в программе, которую требуется выполнять далее. Таким образом, возможно, организовывать циклы, итерационные процессы и т. д.

Принцип использования двоичной системы счисления для представления информации.Наиболее технологичной для аппаратной реализации оказалась двоичная система счисления, поэтому в компьютере все числа хранятся и обрабатываются именно в этой системе счисления. К логическим схемам, построенным для этой системы счисления, может быть применен аппарат булевой алгебры.

Принцип иерархичности запоминающих устройств. Причиной его введения стало несоответствие в стоимости и быстродействии различных типов памяти. Этот принцип предписывает располагать программы и данные для долговременного хранения на дешевой медленной памяти большого объема, а программы и данные, используемые в процессе вычислений, на дорогой быстрой памяти малого объема.

Узкие места архитектуры фон Неймана и пути её усовершенствования.

Схема компьютера Фон Неймана

Два шага функционирования компьютера
а)выбор команды
б)выполнение команды

Узкие места

· Последовательное выполнение команд.

· Хранение данных и программы в одном ОЗУ.

· Один канал связи.

· Скорость выполнения команд.

Программа и данные хранились в одной памяти. Современное хранение данных привело к тому, что доступ к командам и данным осуществляется через один канал. Пропускная способность ограничивает скорость работы комп.

Усовершенствования

· Усовершенствования в области CБИС-технологий.

· Программного обеспечения.

· Архитектурные усовершенствования (усовершенствование организации компьютера)

Улучшения микроархитектуры направлены на ускорение доступа к оперативной памяти и выполнения команд. Ускорение доступа к памяти достигается за счет введения аппаратной и программной предвыборки команд и данных, дополнительных уровней иерархии памяти , виртуальной памяти, большего регистрового файла , высокоскоростных шин и т.д. Ускорение выполнения команд основано на упрощении набора команд, конвейеризированном выполнении команд и введении пространственного параллелизма выполнения программы ( на уровне данных, команд и потока команд).



2018-07-06 941 Обсуждений (0)
Узкие места архитектуры фон Неймана и пути её усовершенствования. 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Узкие места архитектуры фон Неймана и пути её усовершенствования.

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной...
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (941)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.008 сек.)