И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве




Скачать 273.82 Kb.
НазваниеИ систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве
страница1/3
Дата23.02.2013
Размер273.82 Kb.
ТипУчебник
  1   2   3
СЕРИЯ

Б. Я. Цилькер, С. А. Орлов

ОРГАНИЗАЦИЯ

ЭВМ

И СИСТЕМ

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве

учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся

по направлению «Информатика и вычислительная техника»



300.piter.com Издательская программа

300 лучших учебников для высшей школы в честь 300-летия Санкт-Петербурга

осуществляется при поддержке Министерства образования РФ

Москва • Санкт-Петербург • Нижний Новгород • Воронеж • Ростов-на-Дону Новосибирск • Екатеринбург • Самара • Киев • Харьков • Минск

2004

5БК 32.973.2-02я7 /ДК 681.3(075) Д60

Рецензенты:

Сергеев М. Б., доктор технических наук, заведующий кафедрой вычислительных систем и сетей

Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения |

Яшин А. И., профессор кафедры АСОИУ Санкт-Петербургского государственного ' |

электротехнического университета |

Цилькер Б. Я., Орлов С. А. .

Д60 Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2004. — 668 с.: ил. ISBN 5-94723-759-8

Учебник посвящен систематическому изложению вопросов организации структуры и функ­ционирования вычислительных машин и систем, при этом большое внимание уделяется вопросам эффективности традиционных и перспективных решений в области компьютерной техники. Рас­смотрены структура и функционирование классических фон-неймановских машин, принципы орга­низации шин, внутренней и внешней памяти, операционных устройств и устройств управления, систем ввода-вывода. Изложены основные тенденции в архитектуре современных процессоров. Зна­чительная часть материала посвящена идеологии построения и функционирования параллельных и распределенных вычислительных систем самых разнообразных классов. Показаны наиболее перс­пективные направления в области организации и архитектуры вычислительных машин и систем. В основу работы положен 25-летний университетский опыт преподавания авторами соответствую­щих дисциплин.

Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для сту­дентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника».

ББК 32.973.2-02я7 УДК 681.3(075)

Зсе права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было рорме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как одежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не ложет гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за юзможные ошибки, связанные с использованием книги.

SBN 5-94723-759-8 ' © ЗАО Издательский дом «Питер», 2004

Краткое содержание

Введение ........................................................................................ 15

Глава 1. Становление и эволюция цифровой вычислительной

техники .......................................................................... 19

Глава 2. Архитектура системы команд ......................................... 52

Глава 3. Функциональная организация

фон-неймановской ВМ................................................. 126

Глава 4. Организация шин ......................................................... 155

Глава 5. Память ......................................................................... 197

Глава 6. Устройства управления ................................................ 293

Глава 7. Операционные устройства вычислительных машин ..... 327

Глава 8. Системы ввода/вывода................................................ 387

Глава 9. Основные направления в архитектуре процессоров..... 413

Глава 10. Параллелизм как основа высокопроизводительных

вычислений.................................................................. 477

Глава 11. Организация памяти вычислительных систем .............. 493

Глава 12. Топологии вычислительных систем .............................. 524

Глава 13. Вычислительные системы класса SIMD........................ 552

Глава 14. Вычислительные системы класса MIMD ....................... 586

Глава 15. Потоковые и редукционные вычислительные

системы ....................................................................... 613

Заключение .................................................................................. 637

Список литературы ....................................................................... 638

Алфавитный указатель................................................................... 653

Содержание

Введение .............................................................. 15

Благодарности.......................................................................................... 18

От издательства........................................................................................ 18

Глава 1. Становление и эволюция цифровой

вычислительной техники.............................. 19

Определение понятия «архитектура» ........................................................ 20

Уровни детализации структуры вычислительной машины ......................... 21

Эволюция средств автоматизации вычислений ........................................ 23

Нулевое поколение (1492-1945)...................................................... 25

Первое поколение (1937-1953) ....................................................... 27

Второе поколение (1954-1962) ....................................................... 30

Третье поколение (1963-1972) ........................................................ 31

Четвертое поколение (1972-1984)................................................... 32

Пятое поколение (1984-1990) ......................................................... 33

Шестое поколение (1990-)............................................................... 34

Концепция машины с хранимой в памяти программой ............................. 35

Принцип двоичного кодирования .................................................... 36

Принцип программного управления ................................................ 37

Принцип однородности памяти ....................................................... 37

Принцип адресности ....................................................................... 38

Фон-неймановская архитектура ...................................................... 38

Типы структур вычислительных машин и систем ....................................... 40

Структуры вычислительных машин .................................................. 40

Структуры вычислительных систем ................................................. 41

Перспективы совершенствования архитектуры ВМ и ВС .......................... 42

Тенденции развития больших интегральных схем............................ 43

Перспективные направления исследований в области архитектуры 50

Контрольные вопросы .............................................................................. 50

Содержание 7

Глава 2. Архитектура системы команд........................ 52

Классификация архитектур системы команд ............................................ 54

Классификация по составу и сложности команд.............................. 54

Классификация по месту хранения операндов ................................ 56

Регистровая архитектура................................................................. 61

Архитектура с выделенным доступом к памяти ................................ 63

Типы и форматы операндов ...................................................................... 64

Числовая информация..................................................................... 65

Символьная информация ................................................................ 80

Логические данные.......................................................................... 83

Строки ............................................................................................. 84

Прочие виды информации ............................................................... 84

Типы команд ............................................................................................. 87

Команды пересылки данных ............................................................ 88

Команды арифметической и логической обработки ........................ 88

SIMD-команды ................................................................................. 90

Команды для работы со строками.................................................... 92

Команды преобразования ............................................................... 92

Команды ввода/вывода ................................................................... 92

Команды управления системой ....................................................... 93

Команды управления потоком команд ............................................. 93

Форматы команд ...................................................................................... 96

Длина команды ................................................................................ 96

Разрядность полей команды............................................................ 97

Количество адресов в команде ........................................................ 98

Выбор адресности команд............................................................. 100

Способы адресации операндов ..................................................... 102

Способы адресации в командах управления потоком команд........ 115

Система операций ......................................................................... 116

Контрольные вопросы ............................................................................ 123

Глава 3. Функциональная организация

фон-неймановской ВМ .............................. 126

Функциональная схема фон-неймановской вычислительной машины .... 126

Устройство управления ................................................................. 127

Арифметико-логическое устройство ............................................. 129

Основная память .....................................................................:..... 130

М одул ь в во да/вы во да.................................................................... 131

Микрооперации и микропрограммы ....................................................... 131

Способы записи микропрограмм .................................................. 132

Совместимость микроопераций .................................................... 138

Цикл команды ......................................................................................... 138

Стандартный цикл команды ........................................................... 139

8 Содержание

Описание стандартных циклов команды для гипотетической

машины..................................................................................... 141

Машинный цикл с косвенной адресацией ...................................... 144

Машинный цикл с прерыванием .................................................... 144

Диаграмма состояний цикла команды ........................................... 146

Основные показатели вычислительных машин ....................................... 148

Быстродействие ............................................................................ 148

Критерии эффективности вычислительных машин ................................. 150

Способы построения критериев эффективности ........................... 150

Нормализация частных показателей.............................................. 152

Учет приоритета частных показателей ........................................... 153

Контрольные вопросы ............................................................................ 153

Глава 4. Организация шин ...................................... 155

Типы шин ................................................................................................. 158

Шина «процессор-память» ............................................................ 158

Шина ввода/вывода....................................................................... 158

Системная шина ............................................................................ 159

Иерархия шин ......................................................................................... 160

Вычислительная машина с одной шиной ....................................... 160

Вычислительная машина с двумя видами шин ............................... 160

Вычислительная машина с тремя видами шин ............................... 161

Физическая реализация шин .................................................................. 161

Механические аспекты .................................................................. 161

Электрические аспекты ................................................................. 162

Распределение линий шины ................................................................... 166

Выделенные и мультиплексируемые линии ................................... 170

Арбитраж шин......................................................................................... 171

Схемы приоритетов ....................................................................... 171

Схемы арбитража .......................................................................... 173

Протокол шины ....................................................................................... 180

Синхронный протокол ................................................................... 181

Асинхронный протокол .................................................................. 182

Особенности синхронного и асинхронного протоколов ................. 185

Методы повышения эффективности шин ................................................ 187

Пакетный режим пересылки информации ..................................... 187

Конвейеризация транзакций ......................................................... 188

Протокол с расщеплением транзакций .......................................... 188

Увеличение полосы пропускания шины ......................................... 189

Ускорение транзакций ................................................................... 190

Повышение эффективности шине множеством ведущих .............. 190

Надежность и отказоустойчивость.......................................................... 191

Стандартизация шин .............................................................................. 192

Контрольные вопросы ............................................................................ 195

Содержание 9

  1   2   3

Похожие:

И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconСоциология учебник Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconТ. В. Кузнецовой Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconГеография допущено Министерством образования РФ в качестве
Допущено Министерством образования РФ в качестве учебника для студентов высших учебных заведений
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconА. А. Реформaтcкий введение в языковедение рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов филологических специальностей высших...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconД. В. Андреев Программирование
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconУчебник для вузов педагогическая психология под редакцией Н. В. Клюевой
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconУчебное пособие Редактор Е. А. Лебедев Корректор А. Н иванова
Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconМетодические рекомендации к учебнику «Обществоведение. 10-11» под редакцией Л. Н. Боголюбова
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве методических рекомендаций по использованию учебника для 10 11...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconА. П. Садохина Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве
Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших...
И систем допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве iconНайдыш В. М. Н20 Концепции современного естествознания: Учебник. Изд. 2-е, перераб и доп
Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница