Отличие от архитектуры фон Неймана

Гарвардская архитектура

Идея, реализованная в гарвардской архитектуре, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и данных. В первом компьютере с такой архитектурой «Марк I» для хранения инструкций использовалась перфорированная лента, а для работы с данными — электромеханические регистры. Это позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему значительно повышалось общее быстродействие компьютера.

Рис.1. Гарвардская архитектура

Отличие от архитектуры фон Неймана

В чистой архитектуре фон Неймана процессор в каждый момент времени может либо читать инструкцию, либо читать/записывать единицу данных из/в памяти. Оба действия одновременно происходить не могут, поскольку инструкции и данные используют один и тот же поток (шину).

В компьютере с использованием гарвардской архитектуры процессор может считывать очередную команду и оперировать памятью данных одновременно и без использования кэш-памяти. Таким образом, компьютер с гарвардской архитектурой при определенной сложности схемы быстрее, чем компьютер с архитектурой фон Неймана, поскольку потоки команд и данных расположены на раздельных физически не связанных между собой аппаратных каналах.

Исходя из физического разделения шин команд и данных, разрядности этих шин (следовательно, и адресные пространства) могут различаться и физически не могут пересекаться.

В качестве недостатка архитектуры фон Неймана можно назвать возможность непреднамеренного нарушения работоспособности системы (программные ошибки) и преднамеренное уничтожение ее работы (вирусные атаки).

В гарвардской архитектуре принципиально невозможно осуществить операцию записи в память программ, что исключает возможность случайного разрушения управляющей программы в случае ошибки программы при работе с данными или атаки третьих лиц. Гарвардская архитектура применяется в микроконтролерах и в сигнальных процессорах, где требуется обеспечить высокую надёжность работы аппаратуры.

2. Дайте определение Операционной системе

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Компоненты операционной системы:

Ø Загрузчик- системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера;

Ø Ядро- центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода;

Ø Командный процессор- интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы;

Ø Драйверы устройств- ПО, с помощью которого операционная система получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства;

Ø Встроенное программное обеспечение;

Операционные системы реального времени– ОС с гарантированным временем реакции на событие, используются в системах технологического управления атомными станциями, химическими производствами и пр.

Основные функции ОС:

- Исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ и др.).

- Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.

- Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).

- Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).

- Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.

- Обеспечение пользовательского интерфейса.

- Сохранение информации об ошибках системы.

Классификация ОС

Ø По предназначению:

- для персональных компьютеров (домашний, офисный, ноутбук);

- для серверов (СУБД, Web-сервера, Высокопроизводительные);

- для встроенных систем;

Ø По разрядности кода: 16,32,64 бита.

Ø Поддержка многозадачности:

- Однозадачные (MS DOS);

- Многозадачные (Windows, Linux);

Ø Поддержка многопользовательского режима:

- Однопользовательские (MS DOS);

- Многопользовательские (Windows, Linux);

Ø Вид многозадачности:

- Не вытесняющая многозадачность (Windows 3.11);

- Вытесняющая многозадачность (Windows, Linux);

Ø Поддержка многопроцессорности;

3. Приведите укрупненное представление Вычислительной системы

4. Приведите классификацию системных программ

Системное ПО - совокупность программ для управления аппаратурой компьютера и обеспечения работы прикладных программ.