Билет 3.

Под микропрограммой понимается следующее:

Компьютерная программа, записанная на интегральной микросхеме ПЗУ и управляющая работой аппаратного обеспечения.

Программа, записанная на той же микросхеме, что и процессор, и превращающая его в специализированный для управления аппаратным обеспечением (микроконтроллер).

Программа по тактам управляющая ресурсами вычислительного устройства (ALU, сдвигатели, мультиплексоры и др.). Обычно в командном слове выделяются отдельные биты для управления необходимым устройством.

Программа конфигурирования различных ПЛИС (FPGA, CPLD, PAL и т. п.).

Зачастую различные по возможностям и цене приборы отличаются лишь версиями микропрограммы. Для обозначения версии микропрограммы используется номер партии аппаратного обеспечения или другие специализированные идентификаторы. Часто смена «прошивки» производится изготовителем без уведомления потребителя.

Широко известным примером является BIOS, поставляемая вместе с материнской платой компьютера и обеспечивающая начальную подготовку компьютера к запуску операционной системы.

Аппаратное обеспечение представляет собой всю электронную начинку компьютера, необходимое периферийное оборудование. Процессор, электронные платы, накопители, монитор, клавиатура - все это относят к аппаратному обеспечению. На компьютерном жаргоне аппаратное обеспечение называют "железом".

Программное обеспечение является набор программных продуктов необходимых для выполнения поставленных задач. Программное обеспечение оказывается тем мостом, который позволяет связать человека с ЭВМ, организует удобный для решения конкретных задач интерфейс, автоматизирует необходимый набор команд и операций. Программа оказывается тем переводчиком, с помощью которого мы можем сообщить машине, что мы от нее хотим, привести в действие необходимые аппаратные средства и выполнить необходимые операции. Для каждой задачи - свой переводчик. Самым главным из таких переводчиков является операционная система, обеспечивающая общение с машиной на самом низком уровне. Она организует автоматизированное выполнение основных операций и команд. Другие программы здесь выглядят уже как надстройка, обеспечивающих уже косвенную передачу команд машине через операционную систему.

Билет 4.

Компромиссом между производительностью и объемами памяти является решения использовать иерархию запоминающих устройств, т.е. применять в ВС так называемую иерархическую модель памяти. При хорошо построенной иерархической системе памяти среднее время доступа ко всей памяти лишь незначительно превышает время доступа к небольшому быстродействующему запоминающему устройству, а количество хранящейся информации равно емкости большой памяти. Идея иерархии запоминающих устройств в том или ином виде с самого начала была одной из важных концепций при разработке вычислительных систем.

Иерархическая память-это система памяти, состоящая как минимум из двух запоминающих устройств, отличающихся быстродействием и емкостью [1]. Обычно первое устройство памяти, расположенное в непосредственной близости от процессора, имеет малое время доступа и более высокую стоимость на бит. В связи с этим емкость более быстродействующей памяти в иерархии делается небольшой для того, чтобы оптимизировать стоимость всей системы. Технология памяти второго уровня иерархии выбирается исходя из низкой стоимости на один бит; такая память имеет большие значения времени цикла и времени доступа.

Иерархическая память управляется пользовательскими программами, аппаратным путем или системным программным обеспечением так, чтобы система памяти по времени доступа приближалась к быстродействующей памяти, а по стоимости - к медленной памяти. Примером иерархии, управляемой системным программным обеспечением, является организация виртуальной памяти со страничной организацией применяемая в данное время всеми современными операционными системами: недостаток емкости оперативной памяти возмещается внешней дисковой памятью.

Применение иерархических систем памяти оправдывает себя в следствие двух важных факторов - принципа локальности обращений и низкого (экономически выгодного) соотношения стоимость/производительность [1]. Принцип локальности обращений говорит о том, что большинство программ к счастью не выполняют обращений ко всем своим командам и данным равновероятно, а оказывают предпочтение некоторой части своего адресного пространства.

Иерархия памяти существует главным образом для того, чтобы повысить экономическую эффективность системы путем оптимального сочетания временных и стоимостных характеристик различных запоминающих устройств. Для того чтобы иерархия памяти была экономически эффективной, память должна иметь высокие эксплуатационные характеристики. Это означает, что технические параметры запоминающих устройств на разных уровнях иерархии должны существенно различаться. Невозможно достигнуть больших различий по эксплуатационным характеристикам и стоимости малой и большой памяти, если и та и другая выполнены по одной технологии и имеют близкие по значению времена доступа.

Характеристики иерархической системы памяти, можно разделить на две группы: внутренние и внешние. Эффективное быстродействие буфера и эффективная стоимость представляют собой внутренние характеристики. Внешними характеристиками, являются: вероятность удачного обращения, размещение буфера, емкость буфера, размер блока, алгоритмы управления, отображение адресов, отношение значений времени обращения для чтения и записи, алгоритмы записи, число модулей основной памяти и последовательность обращения к ним, эффективная задержка или время ожидания для одного модуля, эффективная средняя задержка или время ожидания для нескольких модулей.

Внешние характеристики устанавливаются опытным путем или моделированием и используются при проектировании в качестве исходных данных.

Метод расслоения памяти (интерливинг) применяется для увеличения скорости доступа к основной (оперативной) памяти. В обычном случае во время обращения к какой-то одной из ячеек модуля основной памяти никакие другие обращения к памяти производиться не могут. При расслоении памяти соседние по адресам ячейки размещаются в различных модулях памяти, так что появляется возможность производить несколько обращений одновременно. Например, при расслоении на два направления ячейки с нечетными адресами оказываются в одном модуле памяти, а с четными — в другом. При простых последовательных обращениях к основной памяти ячейки выбираются поочередно. Таким образом, расслоение памяти позволяет обращаться сразу к нескольким ячейкам, поскольку они относятся к различным модулям памяти.