Ответы на вопросы по курсу “системное программирование”, 1997 г
Скачать 440.93 Kb.
|
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ПО КУРСУ “СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ”, 1997 г.
Современные компьютерные системы наряду с прикладным ПО всегда содержат системное, которое обеспечивает организацию вычислительного процесса. История системного программного обеспечения связана с появлением первой развитой в современном понимании ОС UNIX. 1965 - Bell labs разрабатывает операционную систему Multix - прообраз UNIX, имеющий далеко не все части современной системы. До этого времени не существовало мобильных ОС (переносимых на разные типы машин) и Multix также не был мобильной ОС. 1971 - написан UNIX для работы на мощнейшей платформе того времени PDP - 11 1977 - Становится переносимой системой, т.к. переписан на языке C (AT&T system V) 1981 - платформа Intel начинает резко наращивать свои возможности. Колоссальным прорывом было создание 8088, затем 8086, 80286, etc. Появляется однопользовательская ОС MS-DOS, на 10 лет ставшая стандартом де-факто для пользователей персональных компьютеров. Но для машин с процессором Intel появляются и версии UNIX. Конец 80 – начало 90 гг. – аппаратные средства резко увеличивают свою мощность. Microsoft создает новую ОС Windows NT и появляется стандарт Win32. Позже появляется Windows 95 – ОС для одного рабочего места, но имеющая многие возможности NT, призванная вытеснить MS-DOS. Аппаратные средства позволяют создавать 64-битные версии такой ОС, как UNIX, и в скором времени она появляется и используется на платформе Alpha фирмы DEC. С наращиванием мощности аппаратных средств системное программное обеспечение становится все более изощренным и имеющим большие возможности.
ЭВМ являются преобразователями информации. В них исходные данные задачи преобразуются в результат ее решения. В соответствии с используемой формой представления информации машины делятся на два класса: непрерывного действия - аналоговые и дискретного действия - цифровые. В силу универсальности цифровой формы представления информации цифровые электронные вычислительные машины представляют собой наиболее универсальный тип устройства обработки информации. Основные свойства ЭВМ - автоматизация вычислительного процесса на основе программного управления, огромная скорость выполнения арифметических и логических операций, возможность хранений большого количества различных данных, возможность решения широкого круга математических задач и задач обработки данных. Особое значение ЭВМ состоит в том, что впервые с их появлением человек получил орудие для автоматизации процессов обработки информации. Управляющие ЭВМ – предназначены для управления объектом или производственным процессом. Для связи с объектом их снабжают датчиками. Непрерывные значения сигналов с датчиков преобразуются с помощью аналогово-цифровых преобразователей в цифровые сигналы, кот. вводятся в ЭВМ в соотв с алгоритмом упр-я. После анализа сигналов формируются упр. воздействия, которые с пом. цифро-аналоговых преобразователей преобразуются в аналоговые сигналы. Через исполнительные механизмы изменяется состояние объекта. Универсальные ЭВМ – предназначены для решения большого круга задач, состав которых при разаработке ЭВМ не конкретизируется. Пример современных архитектурных линий ЭВМ: персональные ЭВМ (IBM PC и Apple Macintosh – совместимые машины), машины для обработки специфической информации (графические станции Targa, Silicon Graphics), большие ЭВМ (мэйнфреймы IBM, Cray, ЕС ЭВМ). Общее назначение системного ПО - обеспечивать интерфейс между программистом или пользователем и аппаратной частью ЭВМ (операционная система, программы-оболочки) и выполнять вспомогательные функции (программы-утилиты) Современная операционная система обеспечивает следующее: 1) Управление процессором путем передачи управления программам. 2) Обработка прерываний, синхронизация доступа к ресурсам. 3) Управление памятью. 4) Управление устройствами ввода-вывода. 5) Управление инициализацией программ, межпрограммные связи.
См. также стандарты в (1).
Архитектура – совокупность технических средств и их конфигураций, с помощью которых реализована ЭВМ. ЭВМ 4 поколения, имеет, как правило, шинную архитектуру, что означает подключение всех устройств к одной электрической магистрали, наз. шиной. Если устройство выставило сигнал на шину, другие могут его считать. Это свойство используется для организации обмена данными. С этой целью шина разделена на 3 адреса – шина адреса, шина данных и шина управляющего сигнала. Все современные ЭВМ также включают устройство, наз. арбитром шины, которое определяет очередность занятия ресурсов шины разными устройствами. В PC распространены шины ISA, EISA, PCI, VLB. Процессор Опер. память Уст-ва ввода-вывода     ШИНА
Структурная схема машины фон Неймана:
Процессор (ЦП) – устройство, выполняющее вычислительные операции и управляющее работой машины. Содержит устройство управления, выбирающее машинные команды из памяти и выполняющее их, и арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции. Работа всех электронных устройств машины координируется сигналами, вырабатываемыми ЦП. В современных ПК процессор представлен одной СБИС, содержащей свыше миллиона транзисторов. Оперативная память – предназначена для хранения программ и данных, которыми они манипулируют. Физически выполнена в виде некоторого числа микросхем. Логически ОП можно представить как линейную совокупность ячеек, каждая из которых имеет свой номер, называемый адресом. Время записи и чтения из ОП в современных машинах занимает доли микросекунды, а для других устройств это время в 10-1000 раз больше. Внешние устройства – устройства ввода и вывода информации. Поскольку, как правило, они работают значительно меделенне остальных, управляющее устройство должно приостанавливать программу для завершения операции ввода-вывода с соответствующим устройством.
Адресация на примере процессора 8086. Числа, устанавливаемые процессором на адресной шине, являются адресами, т.е. номерами ячеек оперативной памяти, из которых необходимо считывать очередную команду или данные. Размер ячейки оперативной памяти составляет 8 разрядов, т.е. 1 байт. Поскольку процессор использует 16-разрядные адресные регистры, то это обеспечивает ему доступ к 65536 (FFFFh) байт или 64К (1K=1024 байт) основной памяти. Такой блок непосредственно адресуемой памяти называется сегментом. Любой адрес формируется из адреса сегмента (всегда кратен 16) и адреса ячейки внутри сегмента (этот адрес называют смещением). На компьютерах, оснащенных процессором 8086, оперативная память обычно имеет размер, равный 640К. Для того чтобы работать с памятью такого размера, процессор осуществляет пересчет адресов с помощью процедуры, называемой вычислением эффективного адреса (рис.2.3). Физический 20-разрядный адрес вычисляется сложением сдвинутого влево на 4 разряда 16-разрядного адреса сегмента оперативной памяти со значением 16-разрядного смещения относительно начала этого сегмента. Используя 20-разрядные адреса, можно адресовать 1М оперативной памяти ( 1M=1024K=1048576 байт). В программе на ассемблере полный адрес записывается в виде SSSS:0000, гдe SSSS значение сегмента; 0000 – значение смещения. Участок оперативной памяти размером 16 байт называется параграфом. Данные в ЭВМ – подразделяются на числовые и нечисловые. Числовые данные:
а) с фиксированной точкой; б) с плавающей точкой. Нечисловые данные:
Организация ввода-вывода в современных ЭВМ осуществлена с использованием прерываний. Это связано с тем, что УВВ работают намного медленнее, чем процессор и оперативная память. Поэтому управляющее устройство должно приостанавливать выполнение программы и ждать завершения операции ввода-вывода с внешним устройством. При выводе все результаты выполненной программы должны быть выведены на ВУ, после чего процессор переходит к ожиданию сигналов от ВУ. При вводе, например, с клавиатуры получение значений нажатых клавиш осуществляется при поступлении прерывания от клавиатуры.
Системные особенности архитектур ЭВМ заключаются в отличиях аппаратных средств, на которых реализована машина. Единая система электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ, аналог IBM 370) представляет собой семейство программно-совместимых машин третьего поколения. Каждая и машин семейства состоит из : - процессора; - оперативной памяти; - каналов устройств, обеспечивающих операции обмена данными между памятью и внешними устройствами независимо от процессора; - набора внешних устройств ввода-вывода, выполняющих обмен информацией между внешними носителями и каналами. Для ЕС ЭВМ характерно наличие каналов - специализированных процессоров, позволяющих освободить процессор от выполнения операций ввода-вывода и тем самым повысить скорость обмена с внешними устройствами. В машинах семейства ЕС с помощью каналов обеспечивается параллельная работа процессора и внешних устройств, а также параллельное выполнение операций ввода-вывода с несколькими внешними устройствами. В основу построения ЕС ЭВМ положен принцип модульности, позволяющий по желаланию пользователя наращивать вычислительную мощность (заменять процессоры), расширять емкость оперативной памяти, добавлять внешние устройства. Машины имеют большие наборы команд, развитое системное программное обеспечение, включающее трансляторы языков программирования Ассемблер, ФОРТРАН, ПЛ/1, КОБОЛ, АЛГОЛ, ПАСКАЛЬ, операционные системы с различными функциональными возможностями. Основная особенность управляющих вычислительных машин типа PDP-11 заключается в том, что взаимодействие между всеми устройствами, входящими в состав комплексов , включая процессор , и оперативным запоминающим устройством ( ОЗУ ) осуществляется при помощи единого унифицированного интерфейса, получившего название "Oбщая шина" ( ОШ ). Oбщая шина является каналом, через который передаются адреса, данные, управляющие сигналы на все устройства комплекса, включая процессор и память. Физически ОШ представляет собой высокочастотную магистраль передачи данных, состоящую из 56 линий. Процессор использует установленный набор сигналов для связи с памятью и для связи с внешними устройствами, благодаря чему в системе отсутствуют специальные команды ввода-вывода. Все устройства комплекса подключаются в ОШ по единому принципу. Некоторым регистрам процессора, регистрам внешних устройств, которые являются источниками или приемниками при передачи информации, на ОШ отводятся адреса. В программах адреса регистров устройств рассматриваются как адреса ячеек памяти, что позволяет обращаться к ним с помощью адресных инструкций. Так, программирование операций вывода данных на внешнее устройство практически сводится к пересылке этих данных по определенному адресу. VAX – 11 – более развитая машина, чем PDP-11. Это 32-битовая машина с адресным пространством свыше 4Г. Она по архитектуре похожа на PDP-11, но имеет 2 шинных адаптера – адаптер общей шины и адаптер массовой шины. Все совместимые с общей шиной периферийные устройства могут быть подключены к ней, тогда как высокоскоростные устройства могут быть подключены к массовой шине через собственные контроллеры. VAX – сокр. от английских слов “виртуальное адресное расширение”, т.е. машина имеет виртуальную память и многозадачность. Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей : - системного блока; - клавиатуры; - дисплея. Системный блок содержит все основные узлы компьютера : - электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.); - блок питания; - накопители для гибких магнитных дисков; - накопитель на жестком магнитном диске. К системному блоку можно подключить ряд дополнительных устройств ввода - вывода. Кроме клавиатуры и монитора такими устройствами являются: - принтер - для вывода на печать текстовой и графической информации; - мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер; - стример - для хранения данных на магнитной ленте; - модем - для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть; - сканер - прибор для ввода рисунков и текстов в компьютер.
Состояния “установлен” и “сброшен” соотв. 2 цифрам двоичной системы счисления, фундаментальной для ЭВМ. Эти цифры называются битами. Двоичное кодирование – представление данных последовательностью битов. При двоичном кодировании числовой информации степень двойки при каждой двоичной цифре на единицу больше, чем у предшествующей цифры. Пример конструкции двоичного кода: 1012=(1*22)+(0*21)+(1*20)=510. Таким образом осуществляется представление целых чисел без знака. Отрицательные числа со знаком представляются в дополнительном коде – в форме дополнения до двух. Чтобы найти двоичное представление отрицательного числа, надо взять его полжительную форму, проинвертировать ее и добавить к полученному результату 1. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Опорный план открытого урока Преподаватель Дисциплина: мдк. 01. 01 Системное программирование пм. 01 Разработка программных модулей программного обеспечения для компьютерных... | | Опорный план открытого урока Преподаватель Дисциплина: мдк. 01. 01 Системное программирование пм. 01 Разработка программных модулей программного обеспечения для компьютерных... |
 | Самостоятельная работа Методические указания к выполнению самостоятельной... Методические указания выполнению самостоятельной работы по курсу «Информатика» и «Информатика и программирование»: Авт сост Н. В.... | | Министерство сельского хозяйства российской федерации ... |
| Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине ... | | Конкурс «Зеленая планета» Тема работы: Эта всем знакомая бумага И я решила найти ответы на интересующие меня вопросы с помощью взрослых и разных источников информации. Для этого я прочитала разные... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Воспитывать умение выслушивать ответы товарищей, давать точные, полные ответы на вопросы | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... |
| Ответы на вопросы по курсу «вов»: Перыядызацыя Другой сусветнай вайны І Вялікай Айчыннай вайны Первый период (1 сентября 1939 – 21 июня 1941 г.) – захват Германией и ее сателлитами стран Западной Европы | | Тема: Наглядные формы представления информации. Цели урока Ученики отвечают на следующие вопросы ( Вопросы и ответы отображены в презентации) |
| Пленарная дискуссия «Музейные вопросы государственные ответы, государственные... Круглый стол «Ресурсы и потенциал учреждений культуры. Роль муниципалитетов в сохранении культурного наследия» | | «Вопросы разума ответы сердца. Как вернуть своей жизни осмысленность» «Вопросы разума — ответы сердца. Как вернуть своей жизни осмысленность»: ОАО "Издательская группа "Весь"; Санкт-Петербург; 2011 |
| Ответы на вопросы по курсу «Отечественная история» «Отцом истории» считают древнегреческого ученого Геродота. В римской историографии слово «история» обозначало рассказ о событиях... | | Моу сош №13 им. Р. А. Наумова Вопросы на 2 балла. Назовите специальность... Ответы на вопросы и задания интеллектуально-познавательной профориентационной викторины команды «Стратегия» |
| «программирование» Рабочая программа дисциплины «Программирование» /сост. Хатаева Р. С.– Грозный: чгпи, 2011г | | Экзаменационные вопросы с ответами по физкультуре Вопросы и ответы к теоретической части экзамена по физкультуре |
