Отметьте все вопросы, относящиеся к понятию компьютерной архитектуры

Обновлено: 02.07.2024

Архитектура компьютерной системы, также известная как организация компьютерной системы.

Вопросы 101–110

119 комментариев:

Здравствуйте, я направил эти 39 вопросов об архитектуре компьютерной системы. Спасибо за помощь..

Большое спасибо за ваш пост.

Избегайте неожиданностей — к интервью нужно подготовиться. Некоторые вопросы возникают снова и снова — обычно о вас, вашем опыте и самой работе. Мы собрали самые распространенные вопросы, чтобы вы могли быстро начать подготовку.

Вы также найдете все вопросы интервью по ссылке в конце этого поста.

Обучение Angular охватывает широкий круг тем, включая компоненты, директивы Angular, сервисы Angular, каналы, основы безопасности, маршрутизацию и возможности программирования Angular. Новый курс Angular TRAINING заложит основу, необходимую для специализации разработчика одностраничных приложений. Угловое обучение

это очень полезно, спасибо

действительно, это очень полезно для соискателя GATE

Мне это очень помогло. Спасибо, что поделились.

I.C.E Gate Institute Pune — лучший тренинг для ворот в Пуне. Персонал I.C.E в Пуне очень старается оперативно решать проблемы студентов, что дает студентам беспрепятственный опыт коучинга GATE в Пуне.

Привет, Никита, я также готовлюсь к занятиям Gate 2015 в Пуне от ICE Gate Institute. Это лучший институт в Пуне. Спасибо!

Продвижение PPC и маркетинг очень важны для профессиональной компании, особенно для компании технической поддержки и веб-дизайна.
Google Adwords для технической поддержки
Эксперт PPC для технической поддержки
Входящая техническая поддержка Звонок в службу поддержки | Звоните по телефону: +91 981-142-0083 | входящие звонки в службу технической поддержки входящие звонки в службу технической поддержки Отличная компания онлайн-маркетинга для входящих звонков в службу технической поддержки, входящий звонок в службу технической поддержки от osiel web

это лучшая информация для студентов ИТ

Здесь размещен хороший блог. Вы также можете получить подробную информацию о бесплатном онлайн-тесте на входной экзамен в Onlineicegate Institute.

Этот комментарий был удален автором.

Спасибо, что поделились публикацией.Onlineicegate проводит классы GATE для студентов, готовящихся к экзамену.

Отличная и полезная статья.

Спасибо, что поделились полезной информацией.

эта информация слишком полезна и познавательна. и вдохновляйте всех, кто сдает экзамены.
Серия онлайн-тестов MPSC

Gate IIT Bangalore предоставляет GATE, PGCET, PSU, IES, CSIR NET, UGC NET, IIT JEE MAIN, PRE-MEDICAL ENTRANCE TEST, AIPMT, Aptitude Coaching и RRB Coaching в Бангалоре.

Приятно поделиться информацией. Это действительно полезно. OnlineIceGate также предоставляет онлайн-решение для взлома Врат. Посетите наши лучшие коучинговые институты в Чандигархе

Спасибо, что поделились публикацией. Институт Айсгейт является одним из лучших институтов по обучению ворот из-за его высококвалифицированного преподавательского состава. Присоединяйтесь к курсам "Врата Пуны" для светлого будущего.

Все экзаменационные листы университетов за предыдущие годы можно найти здесь.

Я рекомендую книги, которые лучше всего подходят для изучения программы GATE, а также книги, в которых проще понять концепции. Вы можете получить все книги по подготовке к экзаменам в Институте ледяных ворот, который является лучшим институтом для подготовки к экзаменам.

Здравствуйте, соискатели GATE!

Интернет-институт ICE GATE – это интернет-среда, которая стала одним из лучших коучинговых институтов для сдачи экзаменов Gate. Ice Cubes Gate для надлежащего обучения в классе и развития навыков и предложите им изучить книги о воротах для гражданского строительства.

Хорошая статья, все ссылки работают нормально. Учащиеся, которые ищут книги GATE Books Online, могут легко купить их в публикациях EA.

OnlineIceGate предоставляет онлайн-регистраторы для CE. Книги по гражданскому строительству, предоставленные OnlineiceGate, помогут вам сдать экзамен Cracking Gate. Покупайте ворота для гражданского строительства только у IceGate.

Хороший общий блог. Подробности об архитектуре Махараштры также можно получить только в SMMCA Nagpur. Спасибо, что поделились.

Хороший пост. Для классов с 3 по 10 успех на олимпиаде открывает онлайн-платформу для проведения олимпиад, где учащиеся могут онлайн готовиться к олимпиаде сержантского состава.

Полезная информация размещена здесь. Допуск к вступительным экзаменам по архитектуре в Махараштре также можно получить только в SMMCA Nagpur. Спасибо, что поделились.

это лучшая информация для студентов, изучающих ИТ
CBitss Technologies предлагает лучшие компьютерные курсы в Чандигархе, Мохали и Панчкуле, штат Пенджаб, Индия. Позвоните нам сейчас: - 9988741983 для получения подробной информации о курсе.

Этот комментарий был удален автором.

Стоит прочитать. Пост привлекает всеобщее внимание. Продолжайте писать коучинговые центры в Ченнае

Спасибо, что поделились такой замечательной информацией. не могли бы вы помочь мне узнать больше о школе magarpatta

Online Basic Computer GK-Computer GK — это все, что касается знания ПК. В наши дни мы склонны измерять достижения в электронном мире, где бы ни находился компьютер, что центральные устройства, которые изменяют США, достигают наших целей. Из вещей, которые мы обычно пытаемся сделать на приеме, в школе или офисе, которые мы склонны не любить, чтобы другие нам помогали, может потребоваться использование ноутбука. Но если мы, как правило, не являемся компьютерными гк, но можем ли мы делать их, не прося других, кто занимается компьютерными гк, помочь нам сделать их, таким образом, видя наше личное знание? Если мы склонны, следовательно, не хотим этого, мы, как правило, должны быть компьютером gk.

Серия ИТ Концепции информационных технологий Введение в компьютеры и информационные технологии Веб-сайт бесплатного обучения Компьютеры и программное обеспечение

Спасибо за предложение. Для получения более подробной информации посетите коучинговые институты Gate в Пуне.

Легко понять, подробно и дотошно! У меня было много урожая после просмотра этой статьи от вас! Мне кажется, это интересно, ваш пост дал мне новую перспективу! Я читал много других статей на ту же тему, но ваша статья меня убедила!
счастливые колеса

Это потрясающе. MCQ с объяснением таких предметов информатики, как системная архитектура, введение в управление, математика для компьютерных наук, СУБД, программирование на C, системный анализ и проектирование, структура данных и анализ алгоритмов, ООП и Java, разработка клиент-серверных приложений, передача данных и компьютерные сети. , ОС, MIS, разработка программного обеспечения, искусственный интеллект, веб-технологии и многие другие предметы также предоставляют вопросы и ответы для экзаменов, собеседований, конкурсных экзаменов и вступительных испытаний. онлайн игры.

Спасибо за полезный пост. Онлайн-образование действительно изменило сценарий. Эта статья очень полезна, чтобы точно знать о компьютерах и связанных с ними темах. Обучение через онлайн-платформу более полезно, поскольку обеспечивает легкий доступ к информации, необходимой в процессе обучения.

Какое интересное и информативное руководство вы дали. Я рад обнаружить эту информацию здесь, и я уверен, что это может быть полезно для многих искателей, которые хотят улучшить свои компьютерные знания и навыки. Продолжайте делиться и информируйте нас.
Домашние репетиторы в Дели | Главная Репетиторы Дели

Очень хороший пост здесь, и спасибо за него. Мне всегда нравится и такое супер содержание этих постов. Отличная и очень крутая идея и отличное содержание разного рода ценной информации.
обучение rpa в Бангалоре
лучший тренинг RPA в Бангалоре
тренинг RPA в Бангалоре
курс RPA в Бангалоре
тренинг RPA в Ченнаи
онлайн-тренинг RPA

Вау! Мне нравится шаблон/тема этого сайта. Это просто, но эффективно. Очень часто очень сложно добиться «идеального баланса» между превосходным удобством использования и визуальной привлекательностью. Я должен сказать, что вы проделали очень хорошую работу с этим.

Хорошие советы. Очень инновационный. Ваш пост показывает все ваши усилия и большой опыт в вашей работе. Ваша информация великолепна, если освоена очень хорошо. /p>

Ваши хорошие знания и доброта в игре со всеми фигурами были очень полезны. Я не знаю, что бы я сделал, если бы не столкнулся с таким шагом, как этот.
обучение питону в Ченнаи
курсы питона в Ченнаи
обучение питону в Бангалоре
< /p>

Отличный блог, я хочу поделиться вашим сообщением со своим кругом друзей. Это мне очень помогло, так что продолжайте публиковать такие публикации
Обучение AWS в Бангалоре
Обучение AWS в sholinganallur
Обучение AWS в Тамбараме
Обучение AWS в Велачери
< /p>

Привет, отлично.. Учебник просто потрясающий.. Он действительно полезен для новичка вроде меня.. Я постоянный подписчик вашего блога. Действительно очень информативный пост, которым вы поделились здесь. Пожалуйста, продолжайте вести блог.
Обучение AWS в Бангалоре
Обучение AWS в sholinganallur
Обучение AWS в Тамбараме
Обучение AWS в Велачери

Мне понравилось читать этот пост в блоге. Это было вдохновляюще и информативно. Спасибо. Ната тренирует Ченнаи

Если вы ищете курс, ориентированный на работу, вы должны поступить в Лучший компьютерный институт в Рохини. У нас также есть пакеты цифрового маркетинга для ИТ-специалистов и новичков.

Я действительно нахожу это интересным. Там много точек, включая некоторые редкие рекламные уникальные элементы.
Академия навыков ухода

Хорошая статья, интересно читать…
Спасибо, что поделились полезной информацией

Я действительно нашел этот блог настолько полезным, что хотел бы поблагодарить вас за то, что вы поделились с нами этим ценным блогом. Если кто-то ищет коучинг NID в Дели, я бы посоветовал вам посетить институт TheFuturist. Этот институт буквально потрясающий, учителя такие хорошие и помогают в природе.

<Р>

Удивительный блог, ваш блог действительно хорош, и ваши статьи всегда хороши, спасибо за информацию.

คาสิโนออนไลน์ ที่ น่า เชื่อถือ สุด ใน ความความนี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้นี้แจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัสแจกฟรีโบนัส
เพียง แค่ คุณ คุณ สมัคร สล็อตออนไลน์ สล็อตออนไลน์ กับ ทางทางทีมนั้นงานของของนั้นนั้นนั้นนั้นนั้นนั้นนั้นนั้นร่วมนั้นนั้นค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะค่ะ >>> Goldenslot
สนใจ ร่วม สนุก กับ คาสิโน คาสิโน ออนไลน์ คลิ๊ก ได้ได้
มี ทั้ง คาสิโนออนไลน์ หวย ออนไลน์ ฟุตบอล ออนไลน์ สล็อตออนไลน์ สล็อตออนไลน์ และ ๆ อีกอีก

Архитектура компьютера – это спецификация, в которой подробно описывается, как набор стандартов программного и аппаратного обеспечения взаимодействует друг с другом для формирования компьютерной системы или платформы.

2) Как характеризуется компьютерная архитектура?

Архитектура компьютера подразделяется на три категории

3) Назовите важные этапы компьютерного дизайна?

Архитектура ЦП определяется набором машинных языков, которые можно определить как

Набор регистров и их функции (возможности)
Последовательность микроопераций, выполняемых над данными, хранящимися в регистрах
Управляющие сигналы, запускающие последовательность

4) Укажите, какие существуют типы полей, которые являются частью инструкции?

Различные типы полей, которые являются частями инструкции

Поле кода операции или поле кода OP: это поле используется для определения операции, которая должна быть выполнена для инструкции
Поле адреса. Это поле используется для определения различных адресов, таких как адрес памяти и адрес регистра.
Поле режима. Это поле определяет, как должен выполняться операнд или как выводится эффективный адрес.

5) Назовите основные компоненты микропроцессора?

Основными компонентами микропроцессора являются

Адресные строки для ссылки на адрес блока
Строки данных для передачи данных
Микросхемы для обработки данных

6) Укажите, какие существуют типы прерываний в микропроцессорной системе? Объяснить?

Существует три типа прерываний, которые могут вызвать перерыв.

От внешних устройств ввода/вывода приходят такие типы прерываний.

Эти типы прерываний вызываются любыми исключениями, вызванными самой программой. Например, деление на ноль или неверный код операции и т. д.

Только во время выполнения инструкции такое прерывание может произойти. Основная цель таких прерываний — переключение из пользовательского режима в режим супервизора.

7) Укажите, каковы общие компоненты микропроцессора?

Общие компоненты микропроцессора включают

Модули ввода/вывода
Блок управления
Арифметико-логическое устройство (ALU)
Регистры
Кэш

8) Объясните, что такое Snooping Cache?

Snooping Cache – это процесс, при котором отдельные кэши отслеживают адресные строки на предмет доступа к кэшированным участкам памяти.

9) Укажите, как проще всего определить расположение кэша для хранения блоков памяти?

Прямое сопоставление — это самый простой способ определить расположение кэша для хранения блоков памяти. Ассоциативная память дороже по сравнению с памятью с произвольным доступом из-за дополнительной логики, связанной с каждой ячейкой.

10) Какие цифровые функции следует использовать для преобразования восьмеричного кода в двоичный код?

Для преобразования восьмеричного кода в двоичный код используются мультиплексоры. Его также называют селектором данных, где динамическая память использует одни и те же адресные строки как для строки, так и для столбца.

11) Какой метод используется для автоматического перемещения программ и блоков данных в основную физическую память, когда они требуются для выполнения?

Используется технология виртуальной памяти. Он предоставляет механизм для перевода сгенерированного программой адреса в правильные ячейки основной памяти. С помощью преобразования таблицы преобразования или сопоставления обрабатывается.

12) Упомяните, для чего используется система RAID?

Использование системы RAID позволяет увеличить емкость и доступность дискового хранилища.

13) Объясните, память какого типа можно стереть электрическим разрядом?

При прохождении электрического разряда EEPROM представляет собой тип памяти, содержимое которого стирается.

14) Объясните, что такое горизонтальный микрокод?

Горизонтальный микрокод содержит управляющий сигнал без какого-либо посредника. Он содержит много сигналов и, следовательно, за счет этого увеличивается количество битов.

15) Объясните, что такое прямое сопоставление?

При прямом отображении ОЗУ используется для хранения данных, а часть данных хранится в кэше. Адресное пространство разделено на две части: поле индекса и поле тега. Поле тега используется для хранения поля тега, а остальное хранится в основной памяти.

16) Укажите, какие бывают типы микроопераций?

Типы микроопераций

Микрооперации передачи регистров: микрооперации этого типа используются для передачи информации из одного регистра в другую двоичную информацию.
Микрооперация сдвига: эти операции используются для выполнения операций сдвига в хранилище данных в регистрах.
Логические микрооперации: они используются для выполнения над числовыми данными, хранящимися в регистрах, некоторых арифметических операций.
Арифметические микрооперации. Эти микрооперации используются для выполнения некоторых арифметических операций над числовыми данными, хранящимися в регистрах.

17) Что означает DMA?

DMA означает прямой доступ к памяти.

18) Когда в ЦП включено большое количество регистров, как наиболее эффективно их соединить?

Когда в ЦП включено большое количество регистров, наиболее эффективным способом их подключения является использование АЛУ.

19) Объясните, если внутренняя шина соединяет только регистр внутри ЦП, как вы будете получать данные в память и из памяти?

Регистр AR или адреса используется для выбора адреса памяти, а регистр данных используется для отправки и получения данных. Оба этих регистра подключены к внутренней шине, а регистр данных действует как мост между шиной данных памяти и внутренней шиной.

Поэтому сначала мы загружаем AR с нужным адресом памяти, а затем передаем в или из регистра данных.

20) Объясните, что такое состояние WAIT?

Состояние WAIT играет ключевую роль в предотвращении несовместимости скорости ЦП. Часто процессор находится в состоянии готовности принять данные с устройства или местоположения, но входные данные могут быть недоступны. В этом случае будет потеря процессорного времени, и система перейдет в состояние WAIT.

21) Объясните, как вы можете справиться с состоянием WAIT?

Один из способов справиться с состоянием WAIT – увеличить тактовый период микропроцессора за счет снижения тактовой частоты.

Второй способ заключается в использовании специального управляющего входа READY. Это позволяет памяти устанавливать собственное время цикла памяти.

Если вы ищете работу в области компьютерной инженерии, вы можете подумать о том, чтобы стать компьютерным архитектором. Компьютерные архитекторы используют специальные знания о компьютерном программном и аппаратном обеспечении для повышения производительности компьютерных систем. Чтобы увеличить свои шансы на получение работы, вам нужно подготовиться к собеседованию. В этой статье мы рассмотрим некоторые распространенные вопросы на собеседовании по компьютерной архитектуре, а также ответы на них.

25 самых популярных вопросов на собеседовании по компьютерной архитектуре

Вот несколько важных вопросов и ответов для интервью по компьютерной архитектуре, которые помогут вам успешно пройти собеседование:

Что такое архитектура компьютера?

Каковы три категории компьютерной архитектуры?

Какие компоненты микропроцессора?

Каковы различные опасности?

Что такое конвейерная обработка?

Что такое кеш?

Что такое протокол отслеживания?

Какие существуют типы прерываний в микропроцессорной системе?

Как проще всего определить расположение кэша для хранения блоков памяти?

Что такое виртуальная память на компьютере?

Можете ли вы указать некоторые общие правила языка ассемблера?

Что такое система RAID?

Какие существуют два аппаратных метода для установки приоритета? Объясните каждый метод.

Что такое шлепанцы?

В чем разница между процедурой обслуживания прерывания и подпрограммой?

Какие типы полей являются частью инструкции?

Какие шаги входят в цикл инструкций?

Какие пять этапов конвейера DLX?

Какие существуют типы микроопераций?

Что такое метод сквозной записи?

Что такое ассоциированное сопоставление?

Что означает состояние ожидания?

Что такое горизонтальный микрокод?

1. Что такое компьютерная архитектура?

Пример: "Компьютерная архитектура относится к аппаратным инструкциям, стандартам программного обеспечения и технологической инфраструктуре, которые определяют, как работают компьютерные платформы, системы и программы. Это означает, что компьютерная архитектура описывает функциональность, дизайн и совместимость системы."

2. Каковы три категории компьютерной архитектуры?

Пример: "Архитектура компьютера делится на три категории. К ним относятся:

Дизайн системы

Сюда входят все аппаратные компоненты системы, такие как процессоры данных, прямой доступ к памяти и графический процессор. Сюда также входят пути данных, контроллеры памяти и прочие функции, такие как виртуализация и многопроцессорность.

Архитектура набора инструкций

Это часть центрального процессора, видимая разработчику компилятора и программисту. Он определяет возможности и функции ЦП на основе того, какие программы он может обрабатывать и выполнять. Сюда входят форматы данных, режимы адресации памяти, типы регистров процессора, размер слова и набор инструкций, которые используют программисты.

Микроархитектура

Такой тип архитектуры, также известный как "компьютерная организация", определяет элементы хранения, обработку данных и пути данных, а также то, как они должны быть реализованы в ISA."

3.Какие компоненты микропроцессора?

Пример: «Некоторые из компонентов микропроцессора включают арифметический и логический блок, который выполняет математические вычисления, такие как деление, сложение и вычитание, а также логические функции; регистры, которые действуют как места временного хранения данных микропроцессоров; блоки управления. , которые получают сигналы от ЦП и перемещают данные от одного микропроцессора к другому, а также кэши памяти, которые ускоряют вычислительный процесс, поскольку ЦП не нужно использовать более медленную оперативную память для извлечения данных."

4. Что такое МЭСИ?

Пример: "MESI означает четыре состояния блоков кеша: Modified, Exclusive, Shared и Invalid. Он также известен как "протокол штата Иллинойс". Он используется для поддержания когерентности кеша в иерархических системах памяти. наиболее распространенный протокол, поддерживающий кэш с обратной записью. Его использование в персональных компьютерах стало обычным явлением с появлением процессора Intel Pentium."

5. Каковы различные опасности?

Пример: "Угрозы делятся на три класса. К ним относятся структурные опасности, возникающие из-за конфликтов ресурсов, когда аппаратное обеспечение не может поддерживать все возможные комбинации инструкций при синхронизированном перекрывающемся выполнении; опасности данных, возникающие, когда инструкции проявляют зависимость от данных. изменять данные на разных этапах конвейера и контролировать опасности, возникающие при конвейеризации ветвей и других инструкций, изменяющих ПК."

6. Что такое конвейерная обработка?

Пример: "Конвейерная обработка, также известная как "конвейерная обработка", представляет собой процесс сбора инструкций от процессора через конвейер. Он хранит и выполняет инструкции в упорядоченном процессе".

7. Что такое кеш?

Пример: "Кэш – это небольшой объем памяти, который является частью ЦП. Он расположен ближе к ЦП, чем ОЗУ. В нем временно хранятся данные и инструкции, которые ЦП может использовать повторно".

8. Что такое протокол отслеживания?

Пример: "Протокол отслеживания, также называемый "протокол отслеживания шины", поддерживает когерентность кэша в симметричных многопроцессорных средах. Все кэши на шине отслеживают или контролируют шину, чтобы определить, есть ли у них копия блока. данных, запрашиваемых на шине.Каждый кэш содержит копию состояния совместного использования каждого блока физической памяти, который он имеет.Как правило, несколько копий файла в многопроцессорной среде могут быть прочитаны без каких-либо проблем согласованности.Однако процессор должен иметь эксклюзивный доступ к шине для записи."

9. Какие существуют типы прерываний в микропроцессорной системе?

Пример: «Прерывания могут быть внутренними или внешними. Внутренние прерывания, также называемые «программными прерываниями», вызываются программной инструкцией и работают аналогично инструкции ветвления или перехода. Внешнее прерывание, которое также называемое "аппаратным прерыванием", вызвано внешним аппаратным модулем."

10. Как проще всего определить расположение кэша для хранения блоков памяти?

Пример: «Прямое сопоставление — это самый простой способ определить расположение кэша для хранения блоков памяти. Он отображает каждый блок основной памяти только в одну возможную строку кэша. Кэш в структуре кэша с прямым отображением организован в несколько наборов, по одной строке на набор. В зависимости от адреса блока памяти он может использовать только одну строку кэша. Кэш может быть оформлен в виде матрицы столбцов."

11. Что такое виртуальная память на компьютере?

Пример: "Виртуальная память – это функция управления памятью операционной системы, которая использует программное и аппаратное обеспечение, чтобы позволить компьютерам компенсировать нехватку физической памяти путем временного перемещения данных из ОЗУ на дисковое хранилище".

12. Можете ли вы назвать некоторые общие правила языка ассемблера?

Пример: "Некоторые из общих правил языка ассемблера включают следующее:

В языке ассемблера поле метки может быть либо пустым, либо определять символический адрес.

Поля инструкций могут указывать машинные псевдоинструкции.

Поля комментариев можно прокомментировать или оставить пустыми.

В случае символических адресов допускается использование до четырех символов.

Поле комментария начинается с косой черты, а поле символического адреса заканчивается запятой."

13. Что такое система RAID?

Пример: "RAID, что означает избыточный массив независимых дисков, относится к жестким дискам, подключенным и настроенным таким образом, чтобы помочь ускорить или защитить производительность дискового хранилища компьютера. Обычно он используется на серверах и высокопроизводительных компьютерах. высокопроизводительные компьютеры."

14. Какими двумя аппаратными методами можно установить приоритет? Объясните каждый метод.

Пример: "Два разных способа установить аппаратный приоритет — параллельный приоритет и последовательное подключение.Гирляндное подключение — это метод последовательного подключения всех устройств, которые могут запрашивать прерывание. Этот параметр определяется приоритетом устройств, в котором устройство с наивысшим приоритетом размещается первым.

С другой стороны, параллельный приоритет использует регистр, для которого биты настраиваются отдельно сигналом прерывания от каждого устройства. Он также может поставляться с регистром маски, который используется для контроля состояния каждого запроса на прерывание."

15. Что такое шлепанцы?

Пример: "Триггеры, также называемые "защелками", представляют собой электронные схемы, которые имеют два стабильных состояния, используемые для хранения двоичных данных. Данные, хранящиеся в состояниях, можно изменять, используя различные входные данные. Триггеры являются основными компонентами. цифровых электронных систем, используемых в средствах связи, компьютерах и многих других системах."

16. В чем разница между процедурой обслуживания прерывания и подпрограммой?

Пример: «Подпрограмма — это часть кода в рамках более крупной программы, которая выполняет определенную задачу и относительно независима от остального кода. Подпрограммы обслуживания прерываний имеют дело с аппаратными прерываниями. Это не независимые потоки, а больше похожие на сигналы. Они используются, если прерывание приостанавливает какой-либо поток. В отличие от подпрограммы, которая запускается, когда мы ее вызываем, ISR запускается всякий раз, когда есть сигнал от программного или аппаратного обеспечения. Большая разница в том, что мы можем определить, где запускается подпрограмма, но мы не можем определить когда будет выполнена ISR."

17. Какие существуют типы полей, которые являются частью инструкции?

Пример: "Инструкция похожа на команду компьютеру для выполнения определенной операции. Формат инструкции состоит из различных полей, таких как:

Поле кода операции. Это поле, также называемое «полем кода операции», используется для указания операции, которая должна быть выполнена для инструкции.

Поле адреса. Как следует из самого термина, это поле используется для обозначения различных адресов, таких как адрес памяти и адрес регистра.

Поле режима. В этом поле указывается, как работает операнд или насколько эффективен адрес."

18. Какие шаги входят в цикл инструкций?

Пример: "Программа, находящаяся в памяти, содержит набор инструкций, которые компьютер должен выполнять последовательно. Цикл для каждой инструкции называется циклом инструкции, который состоит из следующих шагов:

Получить инструкцию. Процессор выбирает команду из памяти. Компьютер загружается с адресом инструкции.

Расшифровать. Это позволяет центральному процессору определить, какая инструкция должна быть выполнена и сколько операндов необходимо получить для выполнения инструкции.

Выполнить. На этом шаге выполняется инструкция. Если инструкция имеет логику или арифметику, используется АЛУ. Это единственный шаг цикла инструкций, полезный с точки зрения конечного пользователя."

19. Каковы пять этапов конвейера DLX?

Пример: "Каждая инструкция DLX состоит из пяти этапов. К ним относятся:

Декодирование инструкций и выборка регистров

20. Какие существуют типы микроопераций?

Микрооперации сдвига: они выполняют операции сдвига над данными, хранящимися в регистрах.

Логические микрооперации: они выполняют битовые манипуляции с нечисловыми данными, сохраненными в регистрах.

Арифметические микрооперации. Они выполняют арифметические операции, такие как вычитание и сложение, над цифровыми данными, хранящимися в регистрах.

Микрооперации передачи регистров: они передают двоичную информацию между регистрами."

21. Что такое метод сквозной записи?

Пример: "Сквозная запись является предпочтительным методом хранения данных во многих приложениях, особенно в банковском деле и управлении медицинскими устройствами, поскольку она хорошо предотвращает потерю данных. В менее важных приложениях, особенно при большом объеме данных. , альтернативный метод, известный как "обратная запись", повышает производительность системы, поскольку обновления обычно записываются исключительно в кэш и сохраняются в основной памяти только при определенных условиях или через определенные промежутки времени."

22. Что такое ассоциативное сопоставление?

Пример: "Техника ассоциативного отображения использует несколько функций отображения для передачи данных из основной памяти в кэш-память. Это означает, что любая основная память отображается в любую строку кэша. В результате адрес кэш-памяти равен не используется. Контроллер ассоциативного кэша обрабатывает и интерпретирует запрос, используя формат адреса основной памяти."

23. Что означает состояние ожидания?

Пример: "Состояние ожидания означает, что процессор компьютера испытывает задержку при доступе к устройству или внешней памяти, которые медленно реагируют.Состояния ожидания считаются расточительными для производительности процессора, поэтому современные разработки стараются либо свести к минимуму, либо исключить состояния ожидания. К ним относятся конвейеры, предварительная выборка инструкций и конвейеры, кэши, прогнозирование ветвлений и одновременная многопоточность. Хотя эти методы не могут устранить состояния ожидания, они могут значительно свести к минимуму проблему, когда работают вместе."

24. Что такое прямой доступ к памяти?

Пример: "DMA, что означает прямой доступ к памяти, – это функция компьютерных систем, которая позволяет устройству ввода/вывода получать или отправлять данные непосредственно из или в основную память, минуя ЦП, для ускорения операций с памятью. процесс выполняется микросхемой, известной как контроллер прямого доступа к памяти."

25. Что такое горизонтальный микрокод?

Пример: "Горизонтальный микрокод, который обычно содержится в довольно большом хранилище элементов управления, поставляется с несколькими дискретными микрооперациями, объединенными в одну микроинструкцию для одновременной работы".

Компьютеры приходят и уходят, но эти идеи нашли свое воплощение в компьютерном дизайне на протяжении шести десятилетий

Дэвид А. Паттерсон, доктор философии Опубликовано 21 мая 2014 г.

Доктор. Дэвид А. Паттерсон – пионер компьютерных наук, преподающий компьютерную архитектуру в Калифорнийском университете в Беркли с 1977 года.

Он является соавтором классического труда Компьютерная организация и дизайн, опубликованного Elsevier в пятом издании. Его соавтором является президент Стэнфордского университета доктор Джон Л. Хеннесси, который с 1977 года работает на факультетах электротехники и информатики Стэнфордского университета.

Эта статья представляет собой отрывок из первой главы книги. Доктор Паттерсон пишет:

Восемь замечательных идей, которые придумали компьютерные архитекторы за последние 60 лет компьютерного дизайна. Они настолько мощны, что просуществовали еще долго после первого компьютера, который их использовал, а новые архитекторы демонстрируют свое восхищение, подражая своим предшественникам.

1. Дизайн для закона Мура

Единственной константой для компьютерных дизайнеров являются быстрые изменения, которые во многом обусловлены законом Мура. В нем говорится, что ресурсы интегральных схем удваиваются каждые 18–24 месяца. Закон Мура стал результатом предсказания такого роста емкости ИС, сделанного в 1965 году Гордоном Муром, одним из основателей Intel. Поскольку разработка компьютеров может занять годы, ресурсы, доступные на один чип, могут легко удвоиться или учетвериться между началом и завершением проекта. Подобно стрельбе по тарелочкам, компьютерные архитекторы должны предвидеть, где будет технология, когда проектирование будет завершено, а не проектировать, где оно начнется. Мы используем график закона Мура "вверх и вправо", чтобы представить дизайн для быстрых изменений.[divider]

2. Используйте абстракцию для упрощения дизайна

И компьютерным архитекторам, и программистам приходилось изобретать методы, чтобы повысить свою продуктивность, поскольку в противном случае время проектирования удлинялось бы так же резко, как растут ресурсы по закону Мура. Основным методом повышения производительности аппаратного и программного обеспечения является использование абстракций для представления проекта на разных уровнях представления; Детали более низкого уровня скрыты, чтобы предложить более простую модель на более высоких уровнях. Мы будем использовать значок абстрактной картины, чтобы представить эту вторую замечательную идею.[divider]

3. Ускорьте общий случай

Ускорение общего случая, как правило, повышает производительность лучше, чем оптимизация редкого случая. По иронии судьбы, обычный случай часто бывает проще, чем редкий, и, следовательно, его часто намного легче улучшить. Этот совет здравого смысла подразумевает, что вы знаете, каков общий случай, что возможно только при тщательном экспериментировании и измерениях. Мы используем спортивную машину в качестве символа для того, чтобы сделать общий случай быстрым, поскольку в самой обычной поездке участвуют один или два пассажира, и, безусловно, проще сделать быструю спортивную машину, чем быстрый минивэн.[divider]

4. Производительность за счет параллелизма

С момента зарождения вычислительной техники компьютерные архитекторы предлагали конструкции, повышающие производительность за счет параллельного выполнения операций. В этой книге мы увидим много примеров параллелизма.Мы используем несколько реактивных двигателей самолета в качестве нашего значка для параллельной работы. [разделитель]

5. Производительность через конвейерную обработку

Особый шаблон параллелизма настолько распространен в компьютерной архитектуре, что заслуживает отдельного названия: конвейерная обработка. Например, до пожарных машин на пожар реагировала «бригада ведер», что во многих ковбойских фильмах показано в ответ на подлый поступок злодея. Горожане выстраиваются в цепочку из людей, чтобы нести источник воды к огню, так как они могут гораздо быстрее перемещать ведра вверх по цепочке, чем отдельные люди, бегающие туда-сюда. Значок нашего конвейера представляет собой последовательность каналов, каждый раздел которой представляет один этап конвейера.[разделитель]

6. Эффективность через предсказание

Вслед за поговоркой о том, что лучше попросить прощения, чем спросить разрешения, следующая отличная идея — предсказание. В некоторых случаях в среднем может быть быстрее угадать и начать работать, чем ждать, пока вы не будете уверены, предполагая, что механизм восстановления после неправильного прогноза не слишком дорог, а ваш прогноз относительно точен. В качестве значка предсказания мы используем хрустальный шар гадалки.[divider]

7. Иерархия воспоминаний

Программисты хотят, чтобы память была быстрой, большой и дешевой, поскольку скорость памяти часто влияет на производительность, емкость ограничивает объем решаемых задач, а стоимость памяти сегодня часто составляет большую часть стоимости компьютера. Архитекторы обнаружили, что они могут удовлетворить эти противоречивые требования с помощью иерархии памяти, в которой самая быстрая, самая маленькая и самая дорогая память на бит находится вверху иерархии, а самая медленная, самая большая и самая дешевая на бит памяти — внизу. Кэши создают у программиста иллюзию, что оперативная память почти так же быстра, как вершина иерархии, и почти так же велика и дешева, как нижняя часть иерархии. Мы используем многоуровневый значок треугольника для представления иерархии памяти. Форма указывает на скорость, стоимость и размер: чем ближе к вершине, тем быстрее и дороже память на бит; чем шире основание слоя, тем больше памяти.[divider]

8. Надежность за счет избыточности

Компьютеры должны быть не только быстрыми; они должны быть надежными. Поскольку любое физическое устройство может выйти из строя, мы делаем системы надежными, включая резервные компоненты, которые могут взять на себя управление в случае сбоя и помочь обнаружить сбои. В качестве значка мы используем тягач с прицепом, поскольку сдвоенные шины с каждой стороны его задней оси позволяют грузовику продолжать движение даже при выходе из строя одной из шин. (Предположительно, водитель грузовика немедленно направляется в ремонтную мастерскую, чтобы починить спущенную шину, тем самым восстановив избыточность!)

Автор

Доктор. Дэвид А. Паттерсон преподает компьютерную архитектуру в Калифорнийском университете в Беркли с тех пор, как поступил на факультет в 1977 году, где он возглавляет кафедру компьютерных наук в Парди. Его преподавание было отмечено премией за выдающиеся достижения в области преподавания от Калифорнийского университета, премией Карлстрома от ACM, а также медалью Маллигана за образование и премией за преподавание в бакалавриате от IEEE, крупнейшей в мире профессиональной ассоциации по развитию технологий. Доктор Паттерсон получил награду IEEE за технические достижения и премию ACM Eckert-Mauchly за вклад в RISC, а также разделил награду IEEE Johnson Information Storage за вклад в RAID. Он также разделил медаль IEEE Джона фон Неймана и премию C&C с соавтором, доктором Джоном Хеннесси.

Как и его соавтор, Паттерсон является членом Американской академии искусств и наук, Музея компьютерной истории, ACM и IEEE. Он был избран в Национальную инженерную академию, Национальную академию наук и Зал инженерной славы Силиконовой долины. Он работал в Консультативном комитете по информационным технологиям при президенте США, в качестве председателя отдела компьютерных наук в отделении электротехники и компьютерных наук Беркли, в качестве председателя Ассоциации компьютерных исследований и в качестве президента ACM. Этот рекорд привел к наградам за выдающиеся заслуги от ACM и CRA.

В этой главе изучается проектирование и организация компьютеров на более высоком уровне абстракции, на уровне модели фон Неймана.Подробно рассмотрены концепция хранимой программы, последовательное выполнение инструкций и четыре основные подсистемы архитектуры фон Неймана: память, ввод/вывод, арифметико-логический блок и блок управления. Используя гипотетический набор инструкций, глава прослеживает этапы выборки, декодирования и выполнения выполнения программы. Он заканчивается обсуждением будущего компьютерных систем и моделей, отличных от фон Неймана, включая компьютеры с параллельной обработкой данных.

Цели главы

Введение

Чтобы понять, как компьютер «действительно работает», полезно описать его как набор функциональных блоков, каждый из которых выполняет определенную задачу, например ввод/вывод или хранение информации. Компьютерная организация - это область компьютерных наук, которая фокусируется на этом уровне абстракции. Хотя все устройства, описанные в этой главе, реализованы в терминах схем и вентилей, их легче понять, если немного абстрагироваться. Напомним, что построение иерархии абстракций является ключевым организующим принципом этого текста.

Компоненты компьютерной системы

В главе 1 обсуждалось развитие современной компьютерной системы и упоминалась архитектура фон Неймана. Это абстрактный дизайн компьютерной системы, который стал «стандартной» архитектурой практически для всех современных компьютеров. Машина фон Неймана имеет четыре основные системы: память, способ ввода/вывода, арифметико-логическое устройство и блок управления. Если вы вернетесь к главе 1, то увидите, что это, по сути, те же самые компоненты, которые предусматривал Чарльз Бэббидж. Такой компьютер последовательно выполняет одну инструкцию за раз. Фон Нейман представил концепцию хранимой программы, согласно которой сама программа хранится в памяти компьютера. Это оказалось очень важной идеей в развитии современных компьютеров.

Память и кэш

Подсистема памяти управляет информацией (программой и данными), с которыми работает компьютер. Память компьютера обычно имеет произвольный доступ (ОЗУ): данные хранятся в ячейках, обычно длиной 8 бит, которые последовательно нумеруются. Значения сохраняются и извлекаются с использованием адреса памяти ячейки, и всем ячейкам требуется одинаковое время для сохранения или выборки. Максимальное адресное пространство памяти ограничено размером адреса: если адрес имеет длину N, то может быть не более 2 N ячеек. Каждая ячейка памяти имеет два связанных с ней значения: адрес и содержимое.

Система памяти должна поддерживать две операции: «извлечение» содержимого ячейки при заданном ее адресе и «сохранение» нового значения в ячейке при заданном ее адресе. Для этих операций с памятью отведены две специальные области памяти, называемые регистрами. MAR (регистр адреса памяти) содержит адрес ячейки памяти, к которой обращаются или изменяются; MDR (регистр данных памяти) используется либо для получения результата выборки, либо для хранения нового значения для сохранения. Выбор конкретной ячейки памяти по адресу в MAR требует, чтобы схема декодера (или, чаще, два декодера) сигнализировала об одной ячейке памяти. Схема «контроллер выборки/сохранения» решает, требуется ли выборка или сохранение на каждом временном шаге.

Кэш-память — это набор относительно небольших, очень быстрых ячеек памяти, которые используются для хранения значений данных, которые используются в данный момент: большинство программ, как правило, используют и повторно используют одни и те же ячейки памяти и их соседи. При доступе к данным компьютер сначала смотрит в кэш-память. Если данных нет, компьютер ищет в обычной оперативной памяти. Это обеспечивает эффективный доступ к памяти без непомерно высоких затрат на хранение всего ОЗУ в быстрой, но дорогой памяти.

Ввод/вывод и запоминающее устройство

Подсистема ввода-вывода позволяет компьютеру взаимодействовать с внешним миром, включая архивное хранилище информации, необходимой системе. Устройства ввода-вывода сильно различаются: клавиатура, мышь, монитор, принтер, жесткий диск, ленточный накопитель и т. д. Каждое из них имеет разные способы связи. Устройства хранения с прямым доступом, такие как жесткие диски и DVD, используют организацию, аналогичную системам памяти, но с гораздо более медленным временем доступа. На таких устройствах данные хранятся в виде концентрических колец. Чтобы найти конкретное значение данных, устройство должно переместить головку чтения/записи в правильное кольцо, а затем дождаться, пока диск повернется в точное физическое место на диске. Устройства хранения данных с последовательным доступом, такие как ленточные накопители, хранят данные последовательно на магнитной ленте. Время доступа к разным ячейкам различается в зависимости от того, где на ленте хранятся данные. Такие устройства хранения обычно используются для систем резервного копирования, чтобы недорого архивировать данные в случае сбоя системы.

Большинство устройств ввода-вывода работают очень медленно по сравнению даже со временем доступа к ОЗУ или процессорному времени. Контроллер ввода-вывода — это специальный компьютер, который действует как связующее звено между ЦП и устройством ввода-вывода.Он получает запросы на чтение или запись, сохраняет соответствующую адресную информацию и позволяет ЦП перейти к какой-либо другой задаче. Когда запрос ввода-вывода завершен, он «прерывает» ЦП, чтобы сообщить ему, что данные готовы.

Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — это система, которая выполняет фактические вычисления: основные арифметические операции и операции сравнения. Современные компьютеры часто сочетают АЛУ с блоком управления, но концептуально они остаются разными. Многие современные компьютеры имеют более одного ALU или специальный для операций с действительными числами. ALU содержит некоторое количество регистров, очень быстрых ячеек памяти, которые называются специальными именами, а не адресами. Обычно регистр может передавать свое значение в качестве входных данных для вычислительной схемы АЛУ или может иметь значение, установленное в качестве выходных данных схемы. Современные компьютеры имеют до нескольких сотен регистров, от 16 до 64, назначенных АЛУ.

Схема АЛУ выполняет ряд арифметических операций, операций сравнения и логических операций (например, сложение, вычитание, меньше, И). Когда АЛУ выполняет вычисление, все его подсхемы работают с входными данными, которые копируются из указанного регистра. Затем он использует мультиплексор для выбора только одного действительно нужного ответа.

Блок управления

Блок управления управляет выполнением программы, хранящейся в памяти компьютера. Он многократно извлекает инструкции из памяти, декодирует их, чтобы определить, что следует делать, и посылает соответствующие сигналы другим частям компьютера. Инструкции хранятся в машинном коде: каждой операции, которую может выполнять аппаратное обеспечение, назначается беззнаковое двоичное число. Этот код хранится в памяти, за которым следует правильное количество адресов памяти, сохраненных в виде двоичных чисел фиксированного размера для этой операции. Типичный набор инструкций содержит операции для передачи данных, арифметических операций, сравнения и ветвления. Операции передачи данных перемещают значения. Арифметические операции выполняют вычисления, сохраняя результат в указанном месте. Операции сравнения устанавливают биты специального назначения, чтобы отразить результат сравнения для дальнейшего использования. Операции ветвления изменяют обычную последовательность выполнения. Обычно блок управления последовательно выполняет каждую команду в памяти. Операция ветвления указывает блоку управления перейти в указанное место для продолжения выполнения.

Блоку управления необходимы два специальных регистра: счетчик программ (ПК) и регистр команд (ИК). Счетчик программ содержит адрес следующей команды, которая должна быть выполнена. IR содержит код текущей инструкции, пока она декодируется. Схема декодера инструкций преобразует код операции в сигнал для правильной подсистемы компьютера.

Соединяем все части вместе — архитектура фон Неймана

В предыдущем разделе были описаны все части компьютера фон Неймана. Все эти подсистемы соединены шиной, набором проводов, по которым они могут взаимодействовать друг с другом. Блок управления отвечает за весь процесс. Подробный пример, описывающий каждую фазу работы блока управления, приведен в главе. Обратите внимание, как ученые-компьютерщики уже абстрагировались от описания компьютера на уровне ворот, чтобы оперировать абстракцией, присущей машинному языку. Дальнейшая абстракция упростит использование компьютера и, следовательно, усложнит задачи, которые можно выполнять.

Архитектура фон Неймана доминировала в компьютерном дизайне до настоящего времени. Однако по мере появления все более сложных и ресурсоемких приложений компьютерная индустрия начала сталкиваться с физическими ограничениями существующей архитектуры и лежащих в ее основе схем. Важной областью исследований в области информатики является изучение новых архитектур, которые могут быть быстрее. Параллельная обработка — одна из важных областей исследований нефоннеймановских компьютеров. Были исследованы разные модели: SIMD, MIMD и другие. SIMD-компьютеры одновременно применяют одну и ту же программу к нескольким частям данных. Компьютеры MIMD имеют разные процессоры, работающие с разными данными одновременно. Современные суперкомпьютеры, как правило, представляют собой параллельные машины, и даже в большинстве современных ПК может быть несколько процессоров, чтобы повысить скорость обработки компьютера.

Читайте также: