В архитектуре компьютера фон Неймана часть процессора, выполняющая инструкции, называется
Обновлено: 18.05.2024
Что касается вводной (для начинающих) компьютерной архитектуры фон Неймана, как программа меняет порядок выполнения инструкций?
Я знаю, что блок управления отвечает за извлечение инструкции из памяти, а затем декодирует и выполняет инструкцию. Их соединяет автобус. Блок управления и АЛУ объединены в центральном процессоре.
Я предполагаю, что разные строки кода хранятся по разным адресам в ОЗУ?
Это простой вопрос, а я просто думаю, что сложный?
2 ответа 2
Вы слишком вдаетесь в детали. Вы можете думать о ЦП как о каком-то автомате, который работает примерно следующим образом (игнорируя конвейерную обработку). Существует регистр, называемый (в x86) IP (Instruction Pointer). ЦП работает в бесконечном цикле (игнорируя прерывания):
Читать инструкцию $\iota$ по адресу IP; определить его длину $\ell$ и увеличить IP на $\ell$.
Выполнить $\iota$; это может изменить IP.
Это реализовано довольно сложным образом, но если вы не заботитесь о производительности, он работает так, как если бы ЦП действительно выполнял этот бесконечный цикл. Инструкции управления изменяют IP и, таким образом, определяют, какие инструкции выполняются.
Разные программы — это просто наборы инструкций. Когда вы запускаете программу, операционная система загружает ее в память, а затем переходит к первой инструкции (т. е. устанавливает IP в адрес первой инструкции). С этого момента программа выполняется до тех пор, пока не завершится и не выпустит токен обратно в операционную систему. (Современные многозадачные операционные системы более сложны, но DOS работала в соответствии с этим описанием, игнорируя прерывания.)
$\begingroup$ Таким образом, ответ будет заключаться в том, что программа просто изменяет порядок инструкций, которые ЦП или ОЗУ загружают в память? $\endgroup$
$\begingroup$ Даже без изменения обычного порядка выполнения сама программа состоит из последовательности инструкций, которые загружаются из памяти процессором и выполняются. $\endgroup$
$\begingroup$ О, хорошо, кажется, я начинаю понимать. Таким образом, программа — это сущность, создающая порядок выполнения. Разные программы загружают из памяти разные инструкции и соответственно выполняются процессором. Буду ли я прав? $\endgroup$
Память в компьютере можно представить как одну длинную строку. У вас есть позиция 1, позиция 2, позиция 3 и т. д.
Начнем с простого случая, когда каждая инструкция занимает ровно одну позицию в памяти. Тогда нормальный процесс для компьютера состоит в том, чтобы выполнить инструкцию в позиции 1, затем выполнить инструкцию в позиции 2, затем выполнить инструкцию в позиции 3 и т. д.
Некоторые инструкции изменяют эту последовательность. Самое простое — это «прыжок» или «переход». Это сообщает компьютеру, что следующая инструкция, которую нужно выполнить, — это не та инструкция со следующим более высоким номером позиции, а какая-то другая инструкция. Таким образом, если в позиции 100 у нас есть инструкция «ПЕРЕХОД К 200», то вместо перехода к 101 следующей мы перейдем к 200.
Технически существует специальный регистр, который называется "указатель инструкции", в котором указывается, какая следующая инструкция должна быть выполнена. Обычно после выполнения каждой инструкции компьютер автоматически добавляет к ней 1. Инструкция перехода заменяет значение вместо автоматического добавления. (Некоторые компьютеры имеют относительные переходы, которые добавляют или вычитают из указателя инструкции, а не заменяют его, например, JUMP +10 означает добавление 10 к IP.)
На многих, а возможно, и на большинстве современных компьютеров инструкции имеют разную длину. Но это только добавляет небольшую сложность. Если инструкция занимает 3 позиции, то после ее выполнения мы добавляем 3 к указателю инструкции вместо 1.
Могут быть дополнительные сложности. Подобные «прерывания» могут выбить вас из обычной последовательности. Например, на некоторых компьютерах при нажатии клавиши генерируется прерывание, которое переводит компьютер в функцию, обрабатывающую нажатие клавиши. Текущий IP где-то сохраняется, и когда обработка прерывания завершена, мы восстанавливаем IP и продолжаем то, что делали до этого.
Архитектура фон Неймана была впервые опубликована Джоном фон Нейманом в 1945 году.
Его архитектура компьютерной архитектуры состоит из блока управления, арифметико-логического блока (ALU), блока памяти, регистров и входов/выходов.
Архитектура фон Неймана основана на концепции компьютера с хранимой программой, в которой данные команд и данные программы хранятся в одной и той же памяти. Этот дизайн до сих пор используется в большинстве компьютеров, выпускаемых сегодня.
Центральный процессор (ЦП)
Центральный процессор (ЦП) — это электронная схема, отвечающая за выполнение инструкций компьютерной программы.
Иногда его называют микропроцессором или процессором.
ЦП содержит ALU, CU и множество регистров.
Регистры
Регистры — это высокоскоростные области хранения в ЦП. Все данные должны храниться в регистре, прежде чем их можно будет обработать.
| MAR | Регистр адреса памяти | Содержит расположение в памяти данных, к которым необходимо получить доступ | |
|---|---|---|---|
| MDR | Регистр данных памяти | Содержит данные, которые передаются в память или из памяти | |
| AC | Накопитель | Где хранятся промежуточные арифметические и логические результаты | |
| ПК | Счетчик программ | td> | Содержит адрес следующей выполняемой инструкции |
| CIR | Регистр текущей инструкции | Содержит текущую инструкция во время обработки |
Арифметико-логическое устройство (ALU)
АЛУ позволяет выполнять арифметические (сложение, вычитание и т. д.) и логические операции (И, ИЛИ, НЕ и т. д.).
Блок управления (БУ)
Блок управления управляет работой АЛУ компьютера, памяти и устройств ввода/вывода, сообщая им, как реагировать на программные инструкции, которые он только что прочитал и интерпретировал из блока памяти.
Блок управления также обеспечивает синхронизацию и сигналы управления, необходимые другим компонентам компьютера.
Автобусы
Шины — это средства, с помощью которых данные передаются из одной части компьютера в другую, соединяя все основные внутренние компоненты с ЦП и памятью.
Стандартная системная шина ЦП состоит из шины управления, шины данных и адресной шины.
| Адресная шина | Переносит адреса данных (но не самих данных) между процессором и памятью< /td> |
|---|---|
| Шина данных | Переносит данные между процессором, блоком памяти и устройствами ввода/вывода |
| Шина управления | Переносит управляющие сигналы/команды от ЦП (и сигналы состояния от других устройств) для управления и координации все действия на компьютере |
Блок памяти
Блок памяти состоит из оперативной памяти, иногда называемой основной или основной памятью. В отличие от жесткого диска (вторичная память), эта память работает быстро и напрямую доступна ЦП.
ОЗУ разделено на разделы. Каждый раздел состоит из адреса и его содержимого (оба в двоичной форме).
Адрес будет однозначно идентифицировать каждое место в памяти.
Загрузка данных из постоянной памяти (жесткий диск) в более быструю и напрямую доступную временную память (ОЗУ) позволяет процессору работать намного быстрее.
Термин компьютерная архитектура может относиться ко всему аппаратному уровню компьютера. Однако его часто используют для обозначения конструкции и реализации части цифрового процессора компьютерного оборудования, и в этой главе мы сосредоточимся на архитектуре компьютерного процессора.
Центральный процессор (ЦП или процессор) — это часть компьютера, которая выполняет программные инструкции для программных данных. Программные инструкции и данные хранятся в оперативной памяти компьютера (ОЗУ). Конкретный цифровой процессор реализует определенную архитектуру набора инструкций (ISA), которая определяет набор инструкций и их двоичное кодирование, набор регистров ЦП и влияние выполнения инструкций на состояние процессора. Существует множество различных ISA, включая SPARC, IA32, MIPS, ARM, ARC, PowerPC и x86 (последние включают IA32 и x86-64). Микроархитектура определяет схему реализации конкретной ISA. Реализации микроархитектуры одной и той же ISA могут различаться, если они реализуют определение ISA. Например, Intel и AMD производят разные реализации микропроцессоров IA32 ISA.
Некоторые ISA определяют компьютер с сокращенным набором команд (RISC), а другие определяют компьютер со сложным набором инструкций (CISC). RISC ISA имеют небольшой набор основных инструкций, каждая из которых выполняется быстро; каждая инструкция выполняется примерно за один такт процессора, и компиляторы объединяют последовательности нескольких основных инструкций RISC для реализации функций более высокого уровня. Напротив, инструкции CISC ISA обеспечивают функциональность более высокого уровня, чем инструкции RISC. Архитектуры CISC также определяют больший набор инструкций, чем RISC, поддерживают более сложные режимы адресации (способы выражения ячеек памяти программных данных) и поддерживают инструкции переменной длины.Одна инструкция CISC может выполнять последовательность низкоуровневых функций, и для ее выполнения может потребоваться несколько тактовых циклов процессора. Для этой же функции потребовалось бы несколько инструкций в архитектуре RISC.
В начале 1980-х годов исследователи из университетов Беркли и Стэнфорда разработали RISC в рамках проектов Berkeley RISC и Stanford MIPS. Дэвид Патерсон из Беркли и Джон Хеннесси из Стэнфорда получили в 2017 году Turing Award 1 (высшую награду в области вычислений) за свою работу по разработке RISC-архитектур.
Во время разработки архитектура RISC была радикальным отходом от общепринятого мнения о том, что ISA должны быть все более сложными для достижения высокой производительности. «Подход RISC отличался от преобладавших в то время компьютеров со сложным набором команд (CISC) тем, что требовал небольшого набора простых и общих инструкций (функций, которые должен выполнять компьютер), требуя меньше транзисторов, чем сложные наборы инструкций, и уменьшая количество работы, которую должен выполнять компьютер». 2
ISA-серверы CISC выражают программы меньшим количеством инструкций, чем RISC, что часто приводит к уменьшению размера исполняемых файлов программ. В системах с небольшой основной памятью размер исполняемого файла программы является важным фактором производительности программы, поскольку большой исполняемый файл оставляет меньше места в ОЗУ, доступного для других частей пространства памяти работающей программы. Микроархитектуры, основанные на CISC, также обычно специализируются на эффективном выполнении инструкций переменной длины и расширенной функциональности CISC. Специализированная схема для выполнения более сложных инструкций может привести к более эффективному выполнению конкретных функций более высокого уровня, но за счет увеличения сложности выполнения всех инструкций.
По сравнению с RISC и CISC программы RISC содержат больше инструкций для выполнения, но каждая инструкция выполняется гораздо эффективнее, чем большинство инструкций CISC, а RISC допускает более простые конструкции микроархитектуры, чем CISC. Программы CISC содержат меньше инструкций, а микроархитектуры CISC предназначены для эффективного выполнения более сложных инструкций, но они требуют более сложных конструкций микроархитектур и более высоких тактовых частот. В целом процессоры RISC обеспечивают более эффективную конструкцию и лучшую производительность. Поскольку объем памяти компьютера со временем увеличился, размер исполняемого файла программы менее важен для производительности программы. Однако CISC был доминирующим ISA во многом благодаря тому, что он внедрялся и поддерживался промышленностью.
Сегодня CISC остается доминирующей ISA для настольных и многих серверных компьютеров. Например, ISA Intel x86 основаны на CISC. RISC ISA чаще встречаются в высокопроизводительных серверах (например, SPARC) и в мобильных устройствах (например, ARM) из-за их низкого энергопотребления. Конкретная реализация микроархитектуры RISC или CISC ISA может включать в себя как RISC, так и CISC-архитектуру. Например, большинство процессоров CISC используют микрокод для кодирования некоторых инструкций CISC в более похожем на RISC наборе инструкций, который выполняет базовый процессор, а некоторые современные наборы инструкций RISC содержат несколько более сложных инструкций или режимов адресации, чем исходные инструкции MIPS и Berkeley RISC. наборы.
Все современные процессоры, независимо от их ISA, придерживаются модели архитектуры фон Неймана. Универсальный дизайн архитектуры фон Неймана позволяет выполнять программы любого типа. Он использует модель хранимой программы, что означает, что программные инструкции находятся в памяти компьютера вместе с программными данными, и оба являются входными данными для процессора.
В этой главе рассказывается об архитектуре фон Неймана, а также о происхождении и компонентах, лежащих в основе современной компьютерной архитектуры. Мы создаем пример цифрового процессора (ЦП) на основе модели архитектуры фон Неймана, разрабатываем ЦП из цифровых схем, построенных из строительных блоков логических вентилей, и демонстрируем, как ЦП выполняет программные инструкции.
Ссылки
Авторское право (C) 2020 Dive into Systems, LLC.
Dive into Systems находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0).
Архитектурная схема фон Неймана
- На схеме выше показаны компоненты центрального процессора (ЦП) и то, как они взаимодействуют друг с другом и с другими компонентами компьютерной системы.
- Внимательно изучите компоненты, их функции и способ выполнения программных инструкций будут описаны далее в этом разделе.
2 Центральный процессор (ЦП)
Узнай: что такое ЦП?
- ЦП лежит в основе любой компьютерной системы и аналогичен мозгу человека.В современном компьютере много процессоров. Центральные процессоры могут содержать один или несколько процессорных блоков, называемых ядрами.
- Обычно компьютеры имеют два (двойных), четыре (четырехъядерных) или даже больше ядер. Процессоры с несколькими ядрами обладают большей мощностью для одновременного запуска нескольких программ.
- ЦП — это интегральная схема, отвечающая за выполнение арифметических и логических операций, а также операций ввода-вывода.
- ЦП выполняют эти операции в соответствии с указаниями компьютерной программы.
- ЦП состоит из трех компонентов:
- Арифметико-логическое устройство (ALU).
- Блок управления (CU).
- Регистры (кэш).
![cpu_image.jpg]()
![cpu_cu_alu.jpg]()
Узнай: функции процессора
- В таблице ниже подробно описано, как работает каждая часть ЦП:
![cpu-table.jpg]()
3 фактора, влияющих на производительность процессора
Узнай: производительность процессора
- Многие факторы могут влиять на скорость и производительность компьютерной системы, но обычно самые важные факторы связаны с аппаратным обеспечением.
- ЦП с более высокой производительностью может выполнять инструкции быстрее, чем ЦП с более низкой скоростью.
- Выбор ЦП, ОЗУ и графического процессора может сильно повлиять на производительность.
- Мы рассмотрим следующие факторы, которые могут повлиять на производительность ЦП:
- Тактовая частота.
- Количество ядер.
- Тип и размер кеша.
![clock_speed.jpg]()
![num_cores.jpg]()
![size_cache.jpg]()
Исследуйте
- Посмотрите это захватывающее и интересное видео, в котором объясняются различные типы кеша ЦП.
Задокументируйте это
- Делайте примечания к информации, представленной в видео.
Исследуйте
- Объясните, как тактовая частота и размер кэш-памяти могут повлиять на производительность компьютера?
- Какой тип памяти самый дорогой?
4 ЦП и цикл выборки-декодирования-исполнения
Узнать: понять цикл выборки-выполнения?
- Чтобы программа могла быть запущена (выполнена) на компьютере, она должна быть загружена в основную память компьютера.
- Затем процессор находит программу и обращается к ней, которая выполняет по очереди каждую инструкцию.
- Когда программа загружается, процессору присваивается начальный адрес того места, где программа хранится в основной памяти, для доступа к ней.
- Чтобы запустить программу, процессор получает инструкцию, декодирует ее и затем выполняет.
- Программа выполняет одну инструкцию за раз, и это называется циклом выборки-декодирования-выполнения.
- Цикл Fetch-Decode-Execute состоит из 4 шагов:
![fetch-execute.jpg]()
5 Графический процессор (GPU)
Во многих современных компьютерных системах задача рендеринга графики выполняется графической картой, которая имеет собственный процессор, называемый графическим процессором.
Узнайте: что такое графические процессоры?
- Графические процессоры — это очень специализированные процессоры, предназначенные для обработки и вывода графического вывода на экран дисплея.
- Графическая карта будет содержать не только графический процессор , но и собственную выделенную оперативную память , которая может хранить полное изображение экрана.
- Во многих машинах видеокарта представляет собой отдельное устройство, которое подключается к материнской плате, но в ноутбуках и мобильных устройствах она часто интегрирована с материнской платой и поэтому не может быть обновлена.
![gpu.jpg]()
Исследуйте
Посмотрите следующее видео о том, что делает GPU:
Задокументируйте это
- Убедитесь, что ваши заметки содержат основную информацию о графических картах и о том, какой ресурс графического процессора используется в компьютерных системах.
Исследуйте
- Графические процессоры теперь часто используются при добыче альткойнов, таких как биткойны.
- Проведите небольшое исследование, чтобы узнать, как добывается большинство криптовалют и почему графические процессоры больше подходят для этой задачи, чем процессоры.
6 Память
Узнай: что такое память?
- Существуют различные типы памяти, которые использует компьютерная система. Их можно классифицировать как энергозависимую, энергонезависимую и виртуальную память. Подробная информация о каждом из них представлена ниже:
![types_ram.jpg]()
Узнай: оперативная память (ОЗУ)
Оперативная память (ОЗУ)
- ОЗУ используется для хранения программ, выполняемых в данный момент, и данных, которые эти программы используют.
- Когда программа должна быть выполнена, она должна быть загружена с жесткого диска в оперативную память, чтобы процессор мог получить доступ к инструкциям.
- Все данные, необходимые для работы этой программы, также загружаются в основную память. Процессор не может напрямую обращаться к дополнительному хранилищу.
- Основная цель ОЗУ – служить временным хранилищем для программ и данных во время выполнения программы.
- Существует два типа оперативной памяти:
- Статическое ОЗУ (SRAM): может хранить данные без обновления, пока есть источник питания. Дороже, чем DRAM.
- Динамическое ОЗУ (DRAM): необходимо обновлять, часто читая и перезаписывая содержимое, поскольку его заряда хватает ненадолго. DRAM используется более широко, потому что она дешевле и занимает меньше места, чем SRAM.
![ram_sticks.jpg]()
Преимущества увеличения объема оперативной памяти
- Больше оперативной памяти может означать более быструю или плавную работу системы по следующим причинам:
- Компьютеры с меньшим объемом оперативной памяти могут работать медленно из-за необходимости использовать виртуальную память.
- Компьютеры с большим объемом оперативной памяти могут запускать больше приложений или приложений, интенсивно использующих память, благодаря чему система в целом работает быстрее.
- Обновление ОЗУ относительно дешево и легко. Замена ОЗУ на более емкость или более высокую скорость улучшит производительность системы.
Изучите: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
- ПЗУ – это тип энергонезависимой памяти, в которой хранятся важные данные, такие как параметры конфигурации компьютера.
- Основные данные предварительно устанавливаются на микросхемы ПЗУ при создании компьютерной системы. Этот тип памяти необходим для того, чтобы компьютер мог сохранять инструкции и информацию об оборудовании с момента его включения.
- После того как файл был сохранен на ПЗУ, он может быть прочитан, но не может быть изменен пользователем.
- Доступ к ROM можно получить, даже если ваш компьютер был выключен в течение нескольких месяцев.
![rom_chip.jpg]()
RAM ROM Volatile — данные теряются при отключении питания (временная память) Non- volatile - данные не теряются при отключении питания (постоянная память) Хранит пользовательские данные/программы/части операционной системы, используемые в данный момент Используется для хранения загрузчика BIOS/Bootstrap, который требуется при запуске Память может быть записана или прочитана из Память можно только читать, но не записывать в Исследуйте
- Узнайте, какие еще задачи выполняет BIOS в компьютерной системе.
7 Дополнительное хранилище
Узнайте: что такое вторичное хранилище?
- Вторичное хранилище — это средство постоянного хранения больших объемов данных и программ, которые в данный момент не выполняются на ЦП или хранятся в основной памяти.
- Это энергонезависимая форма хранения. Это означает, что данные сохраняются даже при отключении питания, поэтому они должны быть надежными и надежными.
- Дополнительное хранилище содержит намного больше данных, чем основная память, и его МБ намного дешевле, чем в основной памяти, хотя технологии вторичного хранения, как правило, имеют более низкую скорость доступа, чем основная память.
- Дополнительное хранилище может быть внутренним (например, жесткий диск компьютера, оптический привод) или внешним (например, твердотельный накопитель (SSD), флэш-накопитель USB или карта памяти). ли>
- Внутреннее хранилище используется для хранения операционной системы компьютера, программного обеспечения и пользовательских файлов.
- Внешнее хранилище используется для резервного копирования данных, передачи файлов, транспортировки файлов или в качестве расширения внутреннего хранилища.
Учитесь: размер вторичного хранилища
Учитесь: магнитное хранилище
Магнитное хранилище
![Magnetic_info.jpg]()
![hard_disk.jpg]()
![магнитный_медиа.jpg]()
Твердотельное хранилище
![ssd_info.jpg]()
![ssd_struct.jpg]()
Оптический накопитель
![optical_info.jpg]()
![optical_media.jpg]()
Попробовать
- Расположите перечисленные ниже преимущества и недостатки в приведенных ниже таблицах.
Преимущества
- Довольно быстро
- Легко носить с собой
- Чрезвычайно высокая скорость чтения и записи
- Простой в использовании
- Большая емкость
- Легко заменить или обновить
- Можно использовать на многих типах устройств (не только на компьютерах)
- Долгий срок службы (при условии ухода)
- Нет механических требований
- Тихо при использовании
- Очень дешево за МБ данных
- Легкий и компактный
- Используйте очень мало энергии
- Очень дешево и одноразово.
- Очень прочный, даже если его уронить или ударить.
Недостатки
- Содержит движущиеся части, которые со временем выходят из строя.
- Ограниченная емкость хранилища
- Может быть шумно
- Легко ломается, если не защищен.
- Используйте большое количество энергии
- Ограничения на чтение/запись — несколько 100 000 раз, прежде чем ячейки будут повреждены.
- Требуются специальные диски для чтения.
- Очень дорого за МБ данных
- Можно легко повредить, если уронить или ударить.
- Довольно дорого за ГБ, хотя цена быстро падает
- Легко повреждается царапинами, воздействием тепла и света.
- Скорость записи низкая по сравнению со скоростью чтения.
Узнай
- Magnetic Storage используется в жестких дисках и ленточных накопителях. Ленточные накопители часто используются для резервного копирования больших объемов данных.
- Оптический накопитель используется на компакт-дисках, DVD и Blu-Ray.
- Твердотельные накопители используются в жестких дисках, картах памяти Memory Stick и Flash.
Попробовать
Ответьте на следующие вопросы:
- Объясните, как можно считывать или записывать данные с помощью магнитного диска. (5 баллов)
- Объясните, почему цифровые видеокамеры сейчас чаще используют твердотельные накопители, а не магнитные ленты. (4 балла)
- Что дешевле: жесткие диски или твердотельные накопители? Большая ли разница в цене? У кого емкость больше? (3 балла)
8 Облачное хранилище
Узнайте: что такое облачное хранилище?
- Облачное хранилище предполагает загрузку данных на удаленный сервер или компьютер через подключение к Интернету.
- Эта система хранения данных поддерживается третьей стороной, например: Dropbox, Google Drive, Microsoft OneDrive и Apple iCloud.
- Вместо того, чтобы сохранять данные на жестком диске вашего компьютера или другом локальном устройстве хранения, вы сохраняете их в удаленном хранилище и получаете к ним доступ через Интернет.
- Клиенты платят за пространство для хранения в Интернете, в которое они могут загружать такие данные, как фотографии, видео, музыку и документы.
- Есть несколько преимуществ облачного хранилища:
- Снижается риск физического повреждения.
- Вы можете получить доступ к данным в любое время и из любой точки мира.
- Вы можете делиться данными с другими людьми в разных местах.
- Резервные копии больше не являются проблемой, так как ответственность за сохранность данных лежит на поставщике.
- Это безопасная форма хранения, если пароль не разглашается.
- Емкость хранилища на вашем локальном компьютере освобождается, что дает вам больше места для хранения.
- Есть и некоторые недостатки облачного хранилища:
- Для доступа к вашим данным у вас должно быть подключение к Интернету.
- Данные могут быть взломаны.
- Базовые тарифы на хранение обычно бесплатны, но за большие объемы хранилища часто взимается плата.
- Скорость, с которой вы можете получить доступ к своим данным, ограничена вашим интернет-соединением, поэтому загрузка и скачивание больших файлов может занять много времени.
![google_cloud.jpg]()
Знак: экзаменационные вопросы
Серебряный уровень: ответьте на три следующих экзаменационных вопроса:
9 встроенных систем
Узнайте: что такое встроенные системы?
- Под встраиваемыми системами понимаются домашние устройства, использующие микропроцессоры/ЦП/микроконтроллеры для управления своими функциями.
- Устройства управления обычно размещаются в одном микропроцессорном хранилище внутри устройства, которое представляет собой микросхему, которая содержит как возможности хранения, так и возможности обработки.
- Обычно для них не требуется операционная система, так как задачи обычно довольно просты и повторяются, а ввод обычно осуществляется нажатием кнопки или установкой элемента управления.
В отличие от программного обеспечения на компьютере или других типах невстроенных систем:
- Система хранится в энергонезависимой памяти, такой как ПЗУ или СППЗУ (Стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство), и редко, если вообще когда-либо, изменяется в течение срока службы устройства.
- Некоторые устройства с прошивкой устанавливаются постоянно и не могут быть изменены после изготовления.
- Обычно невозможно обновить оборудование или подключить периферийные устройства.
Невстроенные системы VS Embedded Примеры встроенных и невстроенных систем
Знак: экзаменационные вопросы
Золотой — ответьте на три следующих экзаменационных вопроса:
- Подробно опишите четыре функции типичной операционной системы?
- Объясните, почему для некоторых бытовых устройств может не потребоваться операционная система?
- Приведите пример полезной программы?
Знак: экзаменационные вопросы
Платиновый — ответьте на следующие вопросы:
- В чем разница между энергозависимой и энергонезависимой памятью? Приведите пример каждого. (3 балла)
- Кратко опишите «цикл выборки-выполнения»? (2 балла)
- Почему и ОЗУ, и ПЗУ не подходят в качестве альтернативы вторичному хранилищу? (2 балла)
- Ниже представлены три типа памяти. Отметьте самый быстрый из этих типов памяти. (1 балл)
- а) Кэш L1
- б) ОЗУ
- c) Кэш второго уровня
- Когда компьютер может использовать виртуальную память? (1 балл)
- Опишите, почему компьютер использует кэш-память? (2 балла)
- Опишите, что такое «шина» в компьютерной системе? (2 балла)
- Помимо тактовой частоты ЦП, назовите два фактора, которые могут повлиять на производительность ЦП? (2 балла)
- В чем разница между «-R» и «-RW» по отношению к оптическому диску? (2 балла)
- Небольшая организация хочет перенести все свои данные в облачное хранилище. Обсудите преимущества и недостатки этого варианта? (8 баллов)
- Объясните на примере, что такое встроенная система? (2 балла)
- Планшетные компьютеры и смартфоны, как правило, используют для хранения твердотельные носители, а не жесткие диски. Опишите две причины, помимо стоимости и емкости, почему используются твердотельные накопители? (4 балла)
Читайте также:
