-
Классификация архитектур процессоров по способу хранения операндов. Основные особенности архитектур: аккумуляторной, регистровой, с выделенным доступом к памяти, стековой.
Классификация
по месту хранения операндов
Стековая архитектура
В вычислительных машинах, где реализована
АСК на базе стека (их обычно называют
стековыми), операнды выбираются из двух
верхних ячеек стековой памяти. Результат
операции заносится в вершину стека.
Принцип действия стековой машины поясним
на примере вычисления выражения:
а
= а + b + а*с.
При описании вычислений с использованием
стека обычно используется иная форма
записи математических выражений,
известная как обратная польская нотация,
которую предложил польский математик
Я. Лукашевич. Особенность ее в том, что
в выражении отсутствуют скобки, а знак
операции располагается не между
операндами, а следует за ними (постфиксная
форма). Последовательность операций
определяется их приоритетами. Рассмотренное
выше выражение в польской нотации примет
вид:
а
= ab+ ac*+.
Данная форма записи однозначно определяет
порядок загрузки операндов и выполнения
операций в стековой архитектуре. Порядок
выполнения команд в стековой АСК
представлен на рисунке 2.5.
Информация может быть занесена в вершину
стека из памяти или из АЛУ. Для записи
в стек содержимого ячейки памяти с
адресом х выполняется команда push
x, по которой
информация считывается из ячейки памяти,
заносится в регистр данных, а затем
проталкивается в стек. Результат операции
из АЛУ заносится в вершину стека
автоматически.
Сохранение содержимого вершины стека
в ячейке памяти с адресом x
производится командой pop
x. По этой команде
содержимое верхней ячейки стека подается
на шину, с которой и производится запись
в ячейку х, после чего производится
инкремент указателя стека: SP+1.
Для выполнения арифметической или
логической операции на вход АЛУ по
дается информация, считанная из двух
верхних ячеек стека (при этом содержимое
стека продвигается на две позиции вверх,
то есть операнды из стека удаляются).
Результат операции заталкивается в
вершину стека. Возможен вариант, когда
результат сразу же переписывается в
память с помощью автоматически выполняемой
операции pop х.
Верхние ячейки стековой памяти, где
хранятся операнды и куда заносится
результат операции, как правило, делаются
более быстродействующими и размещаются
в процессоре, в то время как остальная
часть стека может располагаться в
основной памяти и частично даже на
магнитном диске.
К достоинствам АСК на базе стека следует
отнести возможность сокращения адресной
части команд, поскольку все операции
производятся через вершину стека, то
есть адреса операндов и результата в
командах арифметической и логической
обработки информации указывать не
нужно. Код программы получается
компактным. Достаточно просто реализуется
декодирование команд.
Архитектура
ЭВМ на основе стековой АСК
С другой стороны, стековая АСК по
определению не предполагает произвольного
доступа к памяти, из-за чего компилятору
трудно создать эффективный программный
код, хотя создание самих компиляторов
упрощается. Кроме того, стек становится
«узким местом» ЭВМ в плане повышения
производительности.
Аккумуляторная архитектура
Архитектура на базе аккумулятора
исторически возникла одной из первых.
В ней для хранения одного из операндов
арифметической или логической операции
в процессоре имеется выделенный регистр
— аккумулятор. В этот же регистр
заносится и результат операции. Поскольку
адрес одного из операндов предопределен,
в командах обработки достаточно явно
указать местоположение только второго
операнда.
Для загрузки в аккумулятор содержимого
ячейки х предусмотрена команда
загрузки load x.
По этой команде информация считывается
из ячейки памяти х, выход памяти
подключается к входам аккумулятора и
происходит занесение считанных данных
в аккумулятор.
Запись содержимого аккумулятора в
ячейку х осуществляется командой
сохранения store х,
при выполнении которой выходы
аккумулятора подключаются к шине, после
чего информация с шины записывается в
память.
Архитектура
ЭВМ на основе аккумуляторной АСК
Для выполнения операции в АЛУ производится
считывание одного из операндов из памяти
в регистр данных. Второй операнд находится
в аккумуляторе. Выходы регистра данных
и аккумулятора подключаются к
соответствующим входам АЛУ. По окончании
предписанной операции результат с
выхода АЛУ заносится в аккумулятор.
Достоинствами аккумуляторной АСК можно
считать короткие команды и простоту
декодирования команд. Однако наличие
всего одного регистра порождает
многократные обращения к основной
памяти.
Регистровая
архитектура
В машинах данного типа процессор включает
в себя массив регистров (регистровый
файл), известных как регистры общего
назначения (РОН), Эти регистры, в каком-то
смысле, можно рассматривать как явно
управляемый кэш для хранения недавно
использовавшихся данных.
Размер регистров обычно фиксирован и
совпадает с размером машинного слова,
К любому регистру можно обратиться,
указав его номер. Количество РОН в
архитектурах типа CISC
обычно невелико (от 8 до 32), и для
представления номера конкретного
регистра необходимо не более пяти
разрядов, благодаря чему в адресной
части команд обработки допустимо
одновременно указать номера двух, а
зачастую и трех регистров (двух регистров
операндов и регистра результата).
RISC-архитектура предполагает
использование существенно большего
числа РОН (до нескольких сотен), однако
типичная для таких ЭВМ длина команды
(обычно 32 разряда) позволяет определить
в команде до трех регистров.
Сравнение
вариантов размещения операндов
|
Тип |
Достоинства |
Недостатки |
|
Регистр-регистр (0, |
Простота |
Большой |
|
Регистр-память (1, |
Компактный |
Длинное |
|
Память-память (3,3) |
Компактный |
Низкое |
Регистровая
архитектура допускает расположение
операндов в одной из двух запоминающих
сред: основной памяти или регистрах. С
учетом возможного размещения операндов
в рамках регистровых АСК выделяют три
подвида команд обработки:
-
регистр-регистр;
-
регистр-память;
-
память-память.
Вариант «регистр-регистр» является
основным в вычислительных машинах типа
RISC, Команды типа
«регистр-память» характерны для
CISC-машин. Наконец, вариант
«память-память» считается неэффективным,
хотя и остается в наиболее сложных
моделях машин класса CISC.
2.8
Архитектура ЭВМ на основе регистровой
АСК
Операции
загрузки регистров из памяти и сохранения
содержимого регистров в памяти идентичны
таким же операциям с аккумулятором.
Отличие состоит в этапе выбора нужного
регистра, обеспечиваемого соответствующими
селекторами.
Выполнение
операции в АЛУ включает в себя:
-
выбор регистра первого операнда;
-
определение расположения второго
операнда (память или регистр); -
подачу на вход АЛУ операндов и выполнение
операции; -
выбор регистра результата и занесение
в него результата операции из АЛУ.
Обратим
внимание на то, что между АЛУ и регистровым
файлом должны быть по крайней мере три
шины (рисунок 2.8).
К
достоинствам регистровых АСК следует
отнести: компактность получаемого кода,
высокую скорость вычислений за счет
замены обращений к основной памяти на
обращения к быстрым регистрам. С другой
стороны, данная архитектура требует
более длинных инструкций по сравнению
с аккумуляторной архитектурой.
Архитектура
с выделенным доступом к памяти
В архитектуре с выделенным доступом к
памяти обращение к основной памяти
возможно только с помощью двух специальных
команд: load
и store. В английской
транскрипции данную архитектуру называют
Load/Store
architecture. Команда load
(загрузка) обеспечивает считывание
значения из основной памяти и занесение
его в регистр процессора (в команде
обычно указывается адрес ячейки памяти
и номер регистра). Пересылка информации
в противоположном направлении производится
командой store
(сохранение). Операнды во всех командах
обработки информации могут находиться
только в регистрах процессора (чаще
всего в регистрах общего назначения).
Результат операции также заносится в
регистр. В архитектуре отсутствуют
команды обработки, допускающие прямое
обращение к основной памяти. Допускается
наличие в АСК ограниченного числа
команд, где операнд является частью
кода команды.
Состав и информационные тракты ЭВМ с
выделенным доступом к памяти соответствуют
рисунку 2.8. Две из трех шин, расположенных
между массивом РОН и АЛУ, обеспечивают
передачу в арифметико-логическое
устройство операндов, хранящихся в двух
регистрах общего назначения. Третья
служит для занесения результата в
выделенный для этого регистр. Эти же
шины позволяют загрузить в регистры
содержимое ячеек основной памяти и
сохранить в ОП информацию, находящуюся
в РОН.
АСК с выделенным доступом к памяти
характерна для всех вычислительных
машин с RISC-архитектурой.
Команды в таких ЭВМ, как правило, имеют
длину 32 бита и трехадресный формат. К
достоинствам АСК следует отнести
простоту декодирования и исполнения
команды.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Инфоурок
›
Информатика
›Конспекты›Конспект по дисциплине Архитектура ЭВМ на тему «Регистровая архитектура»
Кроссворд по теме «Архитектура ЭВМ»
Файл будет скачан в форматах:
- docx
Материал разработан автором:
Угаров Алексей Алексеевич
учитель
Краткое описание методической разработки
Кроссворд не только стимулирует познавательную активность, но и расширяет кругозор учащихся, способствует развитию логического мышления, памяти, творческих способностей, повышает грамотность, а также выполняет здоровьесберегающую функцию в обучении.
Конспект по дисциплине Архитектура ЭВМ на тему «Регистровая архитектура»
Курс повышения квалификации
- Этот курс уже прошли 22 человека
Курс повышения квалификации
-
Сейчас обучается
1988 человек
из
82 регионов - Этот курс уже прошли 2 756 человек
Курс профессиональной переподготовки
-
Сейчас обучается
66 человек
из
25 регионов - Этот курс уже прошли 73 человека
Курс повышения квалификации
-
Сейчас обучается
191 человек
из
49 регионов - Этот курс уже прошли 722 человека
Смотреть ещё
5 849 курсов
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Краткое описание документа:
Архитектура ЭВМ — абстрактное определение ЭВМ в терминах основных функциональных модулей, языков программирования и структур данных. Архитектура не определяет особенности реализации аппаратной части ЭВМ, времени выполнения команд, степени параллелизма, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя-программиста: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. Одним словом, термин «архитектура» используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ.
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
7 325 559 материалов в базе
- Выберите категорию:
- Выберите учебник и тему
- Выберите класс:
-
Тип материала:
-
Все материалы
-
Статьи
-
Научные работы
-
Видеоуроки
-
Презентации
-
Конспекты
-
Тесты
-
Рабочие программы
-
Другие методич. материалы
-
Найти материалы
Материал подходит для УМК
Другие материалы
- 19.04.2018
- 378
- 0
- 19.04.2018
- 276
- 0
- 19.04.2018
- 368
- 1
Вам будут интересны эти курсы:
-
Курс повышения квалификации «Введение в программирование на языке С (СИ)»
-
Курс повышения квалификации «Внедрение системы компьютерной математики в процесс обучения математике в старших классах в рамках реализации ФГОС»
-
Курс повышения квалификации «Использование компьютерных технологий в процессе обучения в условиях реализации ФГОС»
-
Курс повышения квалификации «Применение интерактивных образовательных платформ на примере платформы Moodle»
-
Курс повышения квалификации «Сетевые и дистанционные (электронные) формы обучения в условиях реализации ФГОС по ТОП-50»
-
Курс повышения квалификации «Современные тенденции цифровизации образования»
-
Курс повышения квалификации «Специфика преподавания дисциплины «Информационные технологии» в условиях реализации ФГОС СПО по ТОП-50»
-
Курс профессиональной переподготовки «Информационные технологии в профессиональной деятельности: теория и методика преподавания в образовательной организации»
-
Курс профессиональной переподготовки «Управление в сфере информационных технологий в образовательной организации»
Скачать материал
-
-
19.04.2018
1110
-
DOCX
33.7 кбайт -
Оцените материал:
-
-
Настоящий материал опубликован пользователем Нечай Александр Анатольевич. Инфоурок является
информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте
методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них
сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайтЕсли Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с
сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.Удалить материал
-
Автор материала
- На сайте: 7 лет и 4 месяца
- Подписчики: 0
- Всего просмотров: 1941304
-
Всего материалов:
2953
Об авторе
Место работы: ГБОУ средняя школа № 511 Пушкинского района Санкт-Петербурга
Преподаватель кафедры математического и программного обеспечения. Научный и педагогический стаж 7 лет. Автор более 60 научных трудов, в том числе учебных пособий. Преподаю дисциплины: Информатику, Программирование, Операционные системы, Человеко-машинное взаимодействие, Технологию разработки программного обеспечения.
Смотреть ещё
5 849 курсов
Процессор
Регистровая архитектура
- Подробности
- Родительская категория: Процессор
- Категория: Архитектуры системы команд
В машинах данного типа процессор включает в себя массив регистров (регистровый файл), известных как регистры общего назначения (РОН). Эти регистры в каком-то смысле можно рассматривать как явно управляемый КЭШ для хранения недавно использовавшихся данных.
Размер регистров обычно фиксирован и совпадает с размером машинного слова. К любому регистру можно обратиться, указав его номер. Количество РОН в архитектурах типа CISC обычно невелико (от 8 до 32), и для представления номера конкретного регистра необходимо не более пяти разрядов, благодаря чему в адресной части команд обработки допустимо одновременно указать номера двух, а зачастую и трех регистров (двух регистров операндов и регистра результата). RISС-архитектура предполагает использование существенно большего числа РОН (до нескольких сотен), однако типичная для таких ВМ длина команды (обычно 32 разряда) позволяет определить в команде до трех регистров.
Регистровая архитектура допускает расположение операндов в одной из двух запоминающих сред: основной памяти или регистрах. С учетом возможного размещения операндов в рамках регистровых АСК выделяют три подвида команд обработки: регистр-регистр; регистр- память; память-память. Вариант «регистр-регистр» характеризуется простотой реализации, фиксированной длиной команды, быстрым выполнением команды, но большой длиной кода; он является основным в вычислительных машинах типа RISC. Команды типа «регистр-память» имеют компактный код, простое декодирование, но для них характерны длинное место адреса в коде и потеря операнда при записи (СISC-машины). Вариант «память-память» считается неэффективным, хотя и остается в некоторых моделях класса СISC.
К достоинствам регистровых АСК следует отнести: компактность получаемого кода, высокую скорость вычислений за счет замены обращений к памяти на обращения к регистрам. С другой стороны, данная архитектура требует более длинных инструкций по сравнению с аккумуляторной архитектурой. В наши дни именно регистровая архитектура является преобладающей.
Связанные понятия
Систе́ма кома́нд (также набо́р команд) — соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования, а именно…
Архитекту́ра проце́ссора — количественная составляющая компонентов микроархитектуры вычислительной машины (процессора компьютера) (например, регистр флагов или регистры процессора), рассматриваемая IT-специалистами в аспекте прикладной деятельности.
Микроко́д — программа, реализующая набор инструкций процессора. Так же как одна инструкция языка высокого уровня преобразуется в серию машинных инструкций, в процессоре, использующем микрокод, каждая машинная инструкция реализуется в виде серии микроинструкций — микропрограммы, микрокода.
Мультипроцессор (от англ. multiprocessor, multiprocessing) — это подкласс многопроцессорных компьютерных систем, где есть несколько процессоров и одно адресное пространство, видимое для всех процессоров. В таксономии Флинна мультипроцессоры относятся к классу SM-MIMD-машин. Мультипроцессор запускает одну копию ОС с одним набором таблиц, в том числе тех, которые следят какие страницы памяти свободны.
Встра́иваемая систе́ма (встро́енная систе́ма, англ. embedded system) — специализированная микропроцессорная система управления, контроля и мониторинга, концепция разработки которой заключается в том, что такая система будет работать, будучи встроенной непосредственно в устройство, которым она управляет.
Упоминания в литературе
Миварный подход относится к научному направлению «искусственный интеллект» и развивается уже около 25 лет. Вместе с тем, миварный подход объединяет и другие научные области компьютерных наук, информатики и дискретной математики, включая: базы данных, экспертные системы, системы логического вывода на основе развития продукций, теорию графов, матрицы, параллельное выполнение программ на кластерах, проектирование новых архитектур компьютеров, массовое суммирование чисел, техническую защиту информации и информационную безопасность, гносеологию (частично и в плане создания новой наиболее мощной модели данных на основе «тройки» «вещь-свойство-отношение»), сервисно-ориентированные архитектуры, компьютерные сети, информационные инфраструктуры, теоретическую робототехнику, многоагентные системы и некоторые другие. Напомним, что по классике в компьютерных науках (информатике) выделяют 5 основных видов действий:
Пример: предмет (что?) – компьютер; аудитория (для кого?) – для филологов; внутренняя архитектура компьютера (центральный процессор, постоянное запоминающее устройство и др.); периферийные устройства, сети компьютеров, глобальная сеть и т. д. Сравнение: компьютер и телевизор, компьютер и мобильный телефон (общие функции) и т. д.
Связанные понятия (продолжение)
Архитектура набора команд (англ. instruction set architecture, ISA) — часть архитектуры компьютера, определяющая программируемую часть ядра микропроцессора. На этом уровне определяются реализованные в микропроцессоре конкретного типа…
Архитектура фон Неймана (модель фон Неймана, Принстонская архитектура) — широко известный принцип совместного хранения команд и данных в памяти компьютера. Вычислительные машины такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают принцип хранения данных и инструкций в одной памяти.
Параллельные вычисления — способ организации компьютерных вычислений, при котором программы разрабатываются как набор взаимодействующих вычислительных процессов, работающих параллельно (одновременно). Термин охватывает совокупность вопросов параллелизма в программировании, а также создание эффективно действующих аппаратных реализаций. Теория параллельных вычислений составляет раздел прикладной теории алгоритмов.
Многопроцессорностью иногда называют выполнение множественных параллельных программных процессов в системе в противоположность выполнению одного процесса в любой момент времени. Однако термины многозадачность или мультипрограммирование являются более подходящими для описания этого понятия, которое осуществлено главным образом в программном обеспечении, тогда как многопроцессорная обработка является более соответствующей, чтобы описать использование множественных аппаратных процессоров. Система не…
Систе́мное програ́ммное обеспе́чение — комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой — приложения пользователя.
Транспью́тер (англ. transputer) — элемент построения многопроцессорных систем, выполненный на одном кристалле большой интегральной схемы, продукт английской компании Inmos (ныне — подразделение STMicroelectronics).
Массово-параллельная архитектура (англ. massive parallel processing, MPP, также «массивно-параллельная архитектура») — класс архитектур параллельных вычислительных систем. Особенность архитектуры состоит в том, что память физически разделена.
Сопроцессор — специализированный процессор, расширяющий возможности центрального процессора компьютерной системы, но оформленный как отдельный функциональный модуль. Физически сопроцессор может быть отдельной микросхемой или может быть встроен в центральный процессор (как это делается в случае математического сопроцессора в процессорах для ПК начиная с Intel 486DX).
Разделяемая память (англ. Shared memory) является самым быстрым средством обмена данными между процессами.
Низкоуровневый язык программирования (язык программирования низкого уровня) — язык программирования, близкий к программированию непосредственно в машинных кодах используемого реального или виртуального (например, байт-код, Microsoft .NET) процессора. Для обозначения машинных команд обычно применяется мнемоническое обозначение. Это позволяет запоминать команды не в виде последовательности двоичных нулей и единиц, а в виде осмысленных сокращений слов человеческого языка (обычно английских).
Защищённый режим (режим защищённой виртуальной адресации) — режим работы x86-совместимых процессоров. Частично был реализован уже в процессоре 80286, но там существенно отличался способ работы с памятью, так как процессоры ещё были 16-битными и не была реализована страничная организация памяти. Первая 32-битная реализация защищённого режима — процессор Intel 80386. Применяется в совместимых процессорах других производителей. Данный режим используется в современных многозадачных операционных системах…
Кобо́л (COBOL, COmmon Business Oriented Language) — один из старейших языков программирования (первая версия выпущена в 1959 году), предназначенный, в первую очередь, для разработки бизнес-приложений. Руководителем проекта по созданию Кобола была Грейс Хоппер («бабушка Кобола»). Практически с самого своего рождения Кобол является ANSI-стандартизованным языком программирования.
Язы́к ассе́мблера (англ. assembly language) — машинно-ориентированный язык программирования низкого уровня. Его команды прямо соответствуют отдельным командам машины или их последовательностям, также он может предоставлять дополнительные возможности облегчения программирования, такие как макрокоманды, выражения, средства обеспечения модульности программ. Может рассматриваться как автокод (см. ниже), расширенный конструкциями языков программирования высокого уровня. Является существенно платформо-зависимым…
Термин «ядро микропроцессора» (англ. processor core) не имеет чёткого определения и в зависимости от контекста употребления может обозначать особенности, позволяющие выделить модель в отдельный вид…
Суперскалярный процессор (англ. superscalar processor) — процессор, поддерживающий так называемый параллелизм на уровне инструкций (то есть, процессор, способный выполнять несколько инструкций одновременно) за счёт включения в состав его вычислительного ядра нескольких одинаковых функциональных узлов (таких как АЛУ, FPU, умножитель (integer multiplier), сдвигающее устройство (integer shifter) и другие устройства). Планирование исполнения потока инструкций осуществляется динамически вычислительным…
Подробнее: Суперскалярность
Машинное слово — машинно-зависимая и платформозависимая величина, измеряемая в битах или байтах (тритах или трайтах), равная разрядности регистров процессора и/или разрядности шины данных (обычно некоторая степень двойки).
Параллельные вычислительные системы — это физические компьютерные, а также программные системы, реализующие тем или иным способом параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах.Например, для быстрой сортировки массива на двухпроцессорной машине можно разделить массив пополам и сортировать каждую половину на отдельном процессоре. Сортировка каждой половины может занять разное время, поэтому необходима синхронизация.
Код операции, операционный код, опкод — часть машинного языка, называемая инструкцией и определяющая операцию, которая должна быть выполнена.
Мейнфре́йм (также мэйнфрейм, от англ. mainframe) — большой универсальный высокопроизводительный отказоустойчивый сервер со значительными ресурсами ввода-вывода, большим объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенный для использования в критически важных системах (англ. mission-critical) с интенсивной пакетной и оперативной транзакционной обработкой.
Блок управления памятью или устройство управления памятью (англ. memory management unit, MMU) — компонент аппаратного обеспечения компьютера, отвечающий за управление доступом к памяти, запрашиваемым центральным процессором.
В информатике термин инструкция обозначает одну отдельную операцию процессора, определённую системой команд. В более широком понимании, «инструкцией» может быть любое представление элемента исполнимой программы, такой как байт-код.
Фортра́н (англ. Fortran) — первый язык программирования высокого уровня, получивший практическое применение, имеющий транслятор и испытавший дальнейшее развитие. Создан в период с 1954 по 1957 год группой программистов под руководством Джона Бэкуса в корпорации IBM. Название Fortran является сокращением от FORmula TRANslator (переводчик формул). Фортран широко используется в первую очередь для научных и инженерных вычислений. Одно из преимуществ современного Фортрана — большое количество написанных…
Маши́нный код (платфо́рменно-ориенти́рованный код), маши́нный язы́к — система команд (набор кодов операций) конкретной вычислительной машины, которая интерпретируется непосредственно процессором или микропрограммами этой вычислительной машины.Компьютерная программа, записанная на машинном языке, состоит из машинных инструкций, каждая из которых представлена в машинном коде в виде т. н. опкода — двоичного кода отдельной операции из системы команд машины. Для удобства программирования вместо числовых…
Мини-компью́тер (мини-ЭВМ) — термин, распространённый в 1960—1980-х годах, относящийся к классу компьютеров, размеры которых варьировались от шкафа до небольшой комнаты. С конца 1980-х годов полностью вытеснены персональными компьютерами, называвшимися «микрокомпьютеры» в рамках старой классификации.
Векторный процессор — это процессор, в котором операндами некоторых команд могут выступать упорядоченные массивы данных — векторы. Отличается от скалярных процессоров, которые могут работать только с одним операндом в единицу времени. Абсолютное большинство процессоров является скалярными или близкими к ним. Векторные процессоры были распространены в сфере научных вычислений, где они являлись основой большинства суперкомпьютеров начиная с 1980-х до 1990-х. Но резкое увеличение производительности…
Регистр процессора — блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память (СОЗУ) внутри процессора; используется самим процессором и большей частью недоступен программисту: например, при выборке из памяти очередной команды она помещается в регистр команд, к которому программист обратиться не может.
В информатике параллели́зм — это свойство систем, при котором несколько вычислений выполняются одновременно, и при этом, возможно, взаимодействуют друг с другом. Вычисления могут выполняться на нескольких ядрах одного чипа с вытесняющим разделением времени потоков на одном процессоре, либо выполняться на физически отдельных процессорах. Для выполнения параллельных вычислений разработаны ряд математических моделей, в том числе сети Петри, исчисление процессов, модели параллельных случайных доступов…
Ввод-вывод (от англ. input/output, I/O) в информатике — взаимодействие между обработчиком информации (например, компьютер) и внешним миром, который может представлять как человек, так и любая другая система обработки информации. Ввод — сигнал или данные, полученные системой, а вывод — сигнал или данные, посланные ею (или из неё). Термин также может использоваться как обозначение (или дополнение к обозначению) определенного действия: «выполнять ввод-вывод» означает выполнение операций ввода или вывода…
Среда выполнения (англ. execution environment, иногда «ранта́йм» от англ. runtime — «время выполнения») в информатике — вычислительное окружение, необходимое для выполнения компьютерной программы и доступное во время выполнения компьютерной программы. В среде выполнения, как правило, невозможно изменение исходного текста программы, но может наличествовать доступ к переменным окружения операционной системы, таблицам объектов и модулей разделяемых библиотек.
Реальный режим (или режим реальных адресов; англ. real-address mode) — режим работы процессоров архитектуры x86, при котором используется сегментная адресация памяти (адрес ячейки памяти формируется из двух чисел: сдвинутого на 4 бита адреса начала сегмента и смещения ячейки от начала сегмента; любому процессу доступна вся память компьютера). Изначально режим не имел названия, был назван «реальным» только после создания процессоров 80286, поддерживающих режим, названный «защищённым» (режим назван…
Лисп-машина — универсальная вычислительная машина, архитектура которой оптимизирована для эффективного выполнения программ на языке Лисп.
Математический сопроцессор — сопроцессор для расширения командного множества центрального процессора и обеспечивающий его функциональностью модуля операций с плавающей запятой, для процессоров, не имеющих интегрированного модуля.
Программи́руемая по́льзователем ве́нтильная ма́трица (ППВМ, англ. field-programmable gate array, FPGA) — полупроводниковое устройство, которое может быть сконфигурировано производителем или разработчиком после изготовления; отсюда название: «программируемая пользователем». ППВМ программируются путём изменения логики работы принципиальной схемы, например, с помощью исходного кода на языке проектирования (типа VHDL), на котором можно описать эту логику работы микросхемы. ППВМ является одной из архитектурных…
Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемая в вычислениях в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х годов. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики.
Защита памяти (англ. Memory protection) — это способ управления правами доступа к отдельным регионам памяти. Используется большинством многозадачных операционных систем. Основной целью защиты памяти является запрет доступа процессу к той памяти, которая не выделена для этого процесса. Такие запреты повышают надёжность работы как программ, так и операционных систем, так как ошибка в одной программе не может повлиять непосредственно на память других приложений. Следует различать общий принцип защиты…
Программи́руемая логи́ческая интегра́льная схе́ма (ПЛИС, англ. programmable logic device, PLD) — электронный компонент (интегральная микросхема), используемый для создания конфигурируемых цифровых электронных схем. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования (проектирования). Для программирования используются программатор и IDE (отладочная среда), позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в…
Подробнее: ПЛИС
Счётчик кома́нд (также PC = program counter, IP = instruction pointer, IAR = instruction address register, СЧАК = счётчик адресуемых команд) — регистр процессора, который указывает, какую команду нужно выполнять следующей.
Многопото́чность — свойство платформы (например, операционной системы, виртуальной машины и т. д.) или приложения, состоящее в том, что процесс, порождённый в операционной системе, может состоять из нескольких потоков, выполняющихся «параллельно», то есть без предписанного порядка во времени. При выполнении некоторых задач такое разделение может достичь более эффективного использования ресурсов вычислительной машины.
Виртуа́льная па́мять (англ. virtual memory) — метод управления памятью компьютера, позволяющий выполнять программы, требующие больше оперативной памяти, чем имеется в компьютере, путём автоматического перемещения частей программы между основной памятью и вторичным хранилищем (например, жёстким диском). Для выполняющейся программы данный метод полностью прозрачен и не требует дополнительных усилий со стороны программиста, однако реализация этого метода требует как аппаратной поддержки, так и поддержки…
Вычислительная мощность компьютера (производительность компьютера) — это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Чаще всего вычислительная мощность измеряется во флопсах (количество операций с плавающей запятой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 терафлопсов (10*1012 или десять триллионов флопсов; для сравнения — среднестатистический современный настольный…
Распределённые вычисления — способ решения трудоёмких вычислительных задач с использованием нескольких компьютеров, чаще всего объединённых в параллельную вычислительную систему. Распределённые вычисления применимы также в распределённых системах управления.Последовательные вычисления в распределённых системах выполняются с учётом одновременного решения многих задач. Особенностью распределённых многопроцессорных вычислительных систем, в отличие от локальных суперкомпьютеров, является возможность…
Центра́льный проце́ссор (ЦП; также центра́льное проце́ссорное устро́йство — ЦПУ; англ. central processing unit, CPU, дословно — центральное обрабатывающее устройство) — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют микропроцессором или просто процессором.
Визуальное программирование — способ создания программы для ЭВМ путём манипулирования графическими объектами вместо написания её текста. Визуальное программирование часто представляют как следующий этап развития текстовых языков программирования. Наглядным примером может служить утилита Визуальный Pascal или Microsoft Visual Studio, где редактируются графические объекты и одновременно отображается соответствующий текст программы. В последнее время визуальному программированию стали уделять больше…
Многозада́чность (англ. multitasking) — свойство операционной системы или среды выполнения обеспечивать возможность параллельной (или псевдопараллельной) обработки нескольких задач. Истинная многозадачность операционной системы возможна только в распределённых вычислительных системах.
Рабо́чая ста́нция (англ. workstation) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач.
