Режим записи

1. режим записи

2. режим чтения

Режим записи :

По команде записи РА (регистр адреса) принимает адрес ячейки , в которой будет существовать запись, а РИ принимает те данные, которые подлежат хранению. Дешифратор адреса (ДА) расшифровывает адрес и выбирает определенную линию записи.

Режим чтения:

Меняет режим движения информации. Адрес рассматривается точно также, как и при записи. Та шина, которая будет выбрана считывает информацию на РИ. Если считывание переноситься со стиранием эталона, то возникает дополнительный такт, т.е. последующей перезаписи в этот адрес.

 В современных ПЭВМ используются емкие ЗУ, которые требуют периодического восстановления информации.

 

№9 Системы адресации в современных ЭВМ.

 

Существует несколько типов адресации

-      прямая

-      непосредственная

-      косвенная

-      относительная

 Прямая адресация:

Aисполнительный=Aчасти команд.

Сл. 0100, 0200,à0250

Достаточно проста, но имеет существенные недостатки.

1.     Для выполнения каждой команды необходимы дополнительные обращения по адресу каждого операнда.

2.     Длина каждой команды, а следовательно длина всей программы и емкость памяти под хранение программы зависит от емкости оперативной памяти.

rразрядность адреса= Log2En код

10 -------1кб 0100

20--------1Мб 0200

0250

Прямая адресация очень неэффективна при больших размерах памяти. По этому в настоящее время прямая адресация используется только в памяти небольшого размера (сверхоперативной, КЭШ I уровня).

Непосредственная адресация :

Частный вид адресации в современных ЭВМ . ИЗ всех команд ЭВМ только небольшая часть команд допускает непосредственную адресацию

 Непосредственная адресация предполагает запись в адресных частях команды значений аргументов. Учитывая ограниченную длину адресной части команды можно записывать только малоразрдные значения операндов. Т.е. определенные const вычислительного процесса : число сдвига разрядов.

Основной недостаток - малая разрядность используемых операндов.

 Преимущество - для выполнения каждой команды необходимо только одно обращение к оперативной памяти для выборки самой команды.

 Относительная адресация:

Самый употребляемый метод. В ПЭВМ эта адресация называется сегментно-страничной

 В относительной адресации есть две (три) части адреса: постоянная часть адреса находится на одном или нескольких регистрах сверхоперативной памяти

За счет усложнения алгоритмов формирования адресов обеспечивается преимущества:

Сокращение длины команд, длины программы, всей емкости памяти.

1) вместо полного адреса операнда в команде содержится лишь малоразрядное смещение адресов.

2) Относительная адресация дает переместимость программы. Не требуется загрузочный модуль программы настраивать по месту размещения самой программы

Настройка программы обеспечивается загрузкой базового адреса. Это свойство можно распространить на сложные программные структуры. Относительная адресация позволяет сделать команды с переменными весами.

 Косвенная адресация :

Является дальнейшим развитием относительной адресации.

Адресная часть команды может содержать любой из из предыдущих типов адресов. Прочитав содержимое внутреннего адреса мы формируем исполнительный адрес операнда.

Положительные стороны :

-      позволяет формировать адрес сколь угодно большой оперативной памяти

-      Используя исполнительный адрес как операнд можно складывать и вычитать адреса.

Недостатки:

 Дополнительное обращение к оперативной памяти за окончательным адресом операнда.

№10. Особенности построения памяти ЭВМ.

Память ЭВМ строиться достаточно своеобразно, благодаря эволюционному развитию этих вычилительных машин. Первоночально эти машины имели очень малую память 64кб, 840кб,1мб и т.д

 Считается что основной памятью с адреса 00000 да 10000 это 640 кб.

Первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBM РС-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайта зарезервированы для системного использования и носят название памяти в верхних адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS Memory или UM Area - UMA).Эта область памяти резервируется под размещение системной ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System), под видеопамять и ROM-память дополнительных адаптеров.

Вектора прерывания

Базовые модули ДОС

Базовый модуль системы ввода-вывода

Командный процессор

Решение задач ДОС

Постоянно запоминающее устройство БИОС

Постоянно распределяемая память(дырявая) с адресами (А0000 – F0000).

Нумерация адресов - единая, сквозная. До 386 микропроцессора считалось, что Еоп под ДОС 64кб.

Все что выше 1 Мб - расширенная память, на адресацию машины не были расчитаны.

Расширенная память (extended) располагается выше области адресов 1Мбайт. Для работы с расширенной памятью микропроцессор должен переходить из реального в защищенный режим и обратно.

№11 Режимы работы ЭВМ и ВС. Однопрограммные режимы работы.

Каждое задание состоит из 3 фаз : ввод, решение, вывод.

Режим непосредственного доступа:

 предполагает монопольное владение пользователя чсеми ресурсами системы. Отличается очень низким КПД. Загрузка процессора 1-3%. Однако он является основным для ПЭВМ, поскольку критерием работы ЭВМ является максимальные удобства пользователя, а не загрузка оборудования.

Режим работы -это особенности планирования и распределения основных ресурсов системы.

Режим работы с косвенным доступом:

Высокая эффективность непосредственного доступа заставила искать пути более полной загрузки дорогих ресурсов ЭВМ.

КПД<=30%

Полностью ликвидировать простой процессора не удается. Наиболее серьезный недостаток обнаруживается при монополизации ресурсов "очень длинными" заданиями в ущерб коротким.

 Этот режим имеет название пакетной обработки

№12 Режимы работы ЭВМ и ВС. Пакетная обработка. Принцип многопрограммного управления.

Получили распространение в дорогих больших машинах. Последнее время стали использоваться и в ПЭВМ. Основой всех многопрограммных режимов является классическая пакетная обработка. Выбор режима работы должен сопровождаться анализом цели и задач, решаемых вычислительным центром. Только та к можно обеспечить максимальную эффективность вычислит. системы.

При равенстве общего объема работ имеем резкое различие в характеристиках режимов.

 Классическая пакетная обработка является дальнейшим развитием режима с косвенным доступом. Предполагает болеее полную загрузку дорогого ресурса, т.к. ликвидируются простои во время выполнения отдельных задач, т.к. процессор сразу переключается на обработку следующей задачи в очереди. При этом решении формируются пакеты задач, упорядоченные в соответствии с их приоритетностью.

 Процессор начинает обработку с самого приоритетного здания. Если обработка не может быть продолжена, то ресурсы системы переключаются на следующее по приоритетности задание. Но как только условие, препятствующие продолжению прерванной задачи отпадет, система вновь возвращает управление наиболее приоритетной задаче. Прерывания могут накладываться друг на друга. Максимальное кол-во положенных прерываний называется глубиной прерываний и не превышает 7.

 Реализация классического мультипрограмиров. Требует соблюдения условий :

1.     Независимость подготовки ( каждый пользователь не должен предполагать работы других пользователей. Это требование удовлетворяется развитыми средствами языков программирования.

2.      Разделение ресурсов в пространстве и времени. Это условие обеспечивает аппаратными средствами операционных систем.

3.     Автоматическое управление вычислениями

Классическая пакетная обработка не учитывает интересов пользователя в качестве сокращения времени ожидания и получения результатов. Обычно в системе формируется несколько приоритетных очередей (до 16), в каждой из которых задания сортируются в соответствии с приоритетом. За назначение приоритета отвечает администрация вычислительного центра, поскольку она отвечает за цели вычисления.

№13 Режимы работы ЭВМ и ВС. Многопрограммные режимы работы: режим разделения времени, режим реального времени.

Режим разделения времени:

является более развитой формой многопрог­раммной работы ЭВМ. В этом режиме, обычно совмещенном с фоновым ре­жимом классического мультипрограммирования, отдельные наиболее при­оритетные программы пользователей выделяются в одну или несколько групп. Для каждой такой группы устанавливается круговое циклическое обслужи­вание, при котором каждая программа группы периодически получает для обслуживания достаточно короткий интервал времени - время кванта-rкв (см рис)

После завершения очередного цикла процесс выделения квантов повто­ряется. Это создает у пользователей впечатление кажущейся одновременнос­ти выполнения их программ. Если пользователю к тому же предоставляются средства прямого доступа для вывода результатов решения, то это впечатле­ние еще более усиливается, так как результаты выдаются в ходе вычислений по программе, не ожидая завершения обслуживания всех программ группы или пакета в целом.

Условием прерывания текущей программы является либо истечение вы­деленного кванта времени, либо естественное завершение (окончание) реше­ния, либо прерывание по вводу-выводу, как при классическом мультипрог­раммировании. Для реализации режима разделения времени необходимо, чтобы ЭВМ имела в своем составе развитую систему измерения времени:

интервальный таймер, таймер процессора, электронные часы и т.д. Это позволяет формировать группы программ с постоянным или переменным кван­та времени - rкв. Разделение времени находит широкое применение при об­служивании ЭВМ сети абонентских пунктов

Режим реального времени:

Является более сложной формой разделения. Этот режим имеет специфические особенности:

• поток заявок от абонентов носит, как правило, случайный, непредска­зуемый характер;

• потери поступающих на вход ЭВМ заявок и данных к ним не допуска­ются, поскольку их не всегда можно восстановить;

• время реакции ЭВМ на внешние воздействия, а также время выдачи результатов i-и задачи должны удовлетворять жестким ограничениям вида

 (1)

На рис 2. показана зависимость стоимости решения задачи от времени tp. При нарушении неравенства 1 стоимость решения резко падает до нуля; в отдельных системах она может стать и отрицательной, что показано штриховой линией. Режим реального времени объединяет практически все системы, в которых ЭВМ используется в контуре управления.

рис 2. Зависимость стоимости решения от времени в системах реального времени

 

 

Специфические особенности режима реального времени требуют наибо­лее сложных операционных систем. Именно на базе этого режима строятся так называемые диалоговые системы, обеспечивающие многопользовательский режим: одновременную работу нескольких пользователей с ЭВМ. Диалоговые системы могут иметь различное содержание: системы, обслуживающие набо­ры данных; системы разработки документов, программ, схем, чертежей; систе­мы выполнения программ в комплексе "человек - машина" и др. Диалоговый режим обслуживания предполагает использование дисплеев - устройств опе­ративного взаимодействия с ЭВМ. Они получили широкое распространение в различных информационных и автоматизированных системах управления.

 

№14. Программное обеспечение ЭВМ. Структура

программного обеспечения, состав и назначение компонент.

В настоящее время отсутствует единая классификация состава программ­ного обеспечения. Литературные источники по-разному трактуют структуры программных средств ЭВМ различных классов. Наиболее сложное ПО по структуре и составу имеют большие универсальные ЭВМ широкого назначе­ния, так как они призваны обеспечивать пользователей самыми разнообраз­ными сервисными услугами независимо от характера их задач.

Программное обеспечение ЭВМ разделяют на общее, или системное (general Software), и специальное, или прикладное (application or special Software) (см рис.).

Общее ПО объединяет программные компоненты, обеспечивающие мно­гоцелевое применение ЭВМ и мало зависящие от специфики вычислитель­ных работ пользователей. Сюда входят программы, организующие вычисли­тельный процесс в различных режимах работы машин, программы контроля работоспособности ЭВМ, диагностики и локализации неисправностей, про­граммы контроля заданий пользователей, их проверки, отладки и т.д.

Общее ПО обычно поставляется потребителям комплектно с ЭВМ. Часть этого ПО может быть реализована в составе самого компьютера. Например, в ПЭВМ часть программ ОС и часть контролирующих тестов записана в ПЗУ этих машин.

Специальное ПО (СПО) содержит пакеты прикладных программ пользо­вателей (111 ill), обеспечивающие специфическое применение ЭВМ и вычис­лительной системы (ВС).

Прикладной программой называется программный продукт, предназна­ченный для решения конкретной задачи пользователя. Обычно прикладные программы объединяются в пакеты, что является необходимым атрибутом автоматизации труда каждого специалиста-прикладника. Комплексный ха­рактер автоматизации производственных процессов предопределяет много­функциональную обработку данных и объединение отдельных практических задач в ППП.

 Общее ПО включает в свой состав операционную систему (ОС), сред­ства автоматизации программирования (САП), комплекс программ техничес­кого обслуживания (КПТО), пакеты программ, дополняющие возможности ОС (ППос), и систему документации (СД).

 Операционная система служит для управления вычислительным процес­сом путем обеспечения его необходимыми ресурсами.

 Средства автоматизации программирования объединяют программные модули, обеспечивающие этапы подготовки задач к решению

Модули КПТО предназначены для проверки работоспособности вычис­лительного комплекса.

Важной частью ПО является система документации, хотя она и не явля­ется программным продуктом. СД предназначается для изучения программ­ных средств, она определяет порядок их использования, устанавливает тре­бования и правила разработки новых программных компонентов и особен­ности их включения в состав ОПО или СПО.

Программное обеспечение современных ЭВМ и ВС строится по иерар­хическому модульному принципу. Это обеспечивает возможность адаптации ЭВМ и ВС к конкретным условиям применения, открытость системы для расширения состава предоставляемых услуг, способность систем к совершен­ствованию, наращиванию мощности и т.д.

Программные модули ПО, относящиеся к различным подсистемам, пред­ставляют для пользователя своеобразную иерархию программных компонен­тов, используемую им при решении своих задач ЭВМ.

Нижний уровень образуют программы ОС, которые играют роль посред­ника между техническими средствами системы и пользователем. Однако пря­мое использование команд ОС требует от пользователя определенных знании и специальной компьютерной подготовки, сосредоточенности, точности и вни­мания. Этот вид работ отличается трудоемкостью и чреват появлением ошибок в работе оператора. Поэтому на практике пользователи, как правило, работают не напрямую с ОС, а через командные системы - пакеты программ, дополня­ющие возможности ОС (ППос).

Ярким примером подобных систем могут служить пакеты Norton Commander, Volkov Commander, DOS Navigator и другие, завоевавшие заслу­женную популярность у пользователей. С помощью этих систем трудоем­кость работы с компьютером значительно сокращается. Работа пользователя при этом заключается в выборе определенных рубрик меню. Механизм обра­щения к модулям ОС упрощается. Развитие и усложнение средств обработки ОС и командных систем привело к появлению операционных сред (напри­мер, Microsoft Window З.х, Windows 95), обеспечивающих графический ин­терфейс с широчайшим спектром услуг.

№15. Дисковая операционная система Дос. Структура состав и назначение компонент.

Программа начальной загрузки находится в первом секторе на нулевой дорожке системного диска. Она занимает объем 512 байт. После включения комьпьютера и его проверки постоянный модуль BIOS формирует вызов данной программы и ее заруск. Назначением программы начальной загрузки является вызов модуля расширения IO.SYS и базового модуля MS DOS.sys. :

Размещается :

в 1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты,

в 1-м секторе HDD-диска, в разделе, отведенном под DOS.

Просматривает КОРНЕВОЙ каталог системного диска.Проверяет,

являются ли первые два файла в каталоге - файлами IO.sys и

MSDOS.sys.Если ДА - загружает их в ОЗУ и передает управление

MS DOS.Если НЕТ - сообщение на экране и ожидание нажатия какой-

либо клавиши Пользователем

Базовая система ввода-вывода (BIOS) является надстройкой аппаратур­ной части компьютера. Постоянный модуль BIOS отвечает за тестирование компьютера после его включения, вызов программы начальной загрузки. Модули BIOS обрабатывают прерывания вычислительного процесса нижне­го уровня и обслуживают стандартную периферию: дисплей, клавиатуру, принтер, дисководы.

 Модуль расширения BIOS обеспечивает подключение к компьютеру до­полнительных периферийных устройств, изменение некоторых параметров ДОС, замещение некоторых стандартных функций, загрузку командного про­цессора и его запуск.

 Базовый модуль ДОС (MS DOS.sys или IBM DOS.com) отвечает за рабо­ту файловой системы, обслуживает прерывания верхнего уровня (32...63), обеспечивает информационное взаимодействие с внешними устройствами.

 Командный процессор (command.com) предназначен для выполнения ко­манд, загружаемых в командную строку ДОС. Все команды ДОС делят на внутренние и внешние. Внутренние команды содержатся внутри самого файла command.com.

 Внешние команды - это требования запуска каких-либо про­грамм, находящихся на дисках. Кроме этого, командный процессор выпол­няет команды файла autoexec.bat, если он находится на системном диске.

Файл autoexec.bat содержит список команд, выполнение которых позво­ляет развернуть в оперативной памяти компьютера некоторый набор вспомо­гательных программ или пакетов для обеспечения последующей работы пользователя.

Файл config.sys отражает специфические особенности формирования конфигурации компьютера, т.е. состава его технических и программных средств.