Средства управления прерываниями

Пояснить необходимость инициализации таблицы векторов прерываний (IVT). Пояснить алгоритм функционирования CPU при обработке запроса прерывания (вход INTR CPU). Дать рисунок, поясняющий составные части контроллера прерываний и особенности его программирования.

Организация виртуальной памяти

Пояснить назначение виртуальной памяти. Описать средства динамического преобразования логического адреса в адрес физический. Рассчитать объем ОЗУ, необходимый для реализации виртуальной памяти. Пояснить особенности реализации средств управления памятью. Пояснить понятие препятствия для динамического преобразования виртуального адреса в физический адрес и необходимость обновления таблицы дескрипторов (таблицы описания страниц). Пояснить назначение процедуры Page Fault и диспетчера памяти. Указать порядок обработки команды, содержащей виртуальный адрес.

Оценка производительности ЭВМ

Необходимо описать правила вычисления усредненного времени выполнения команды. Пояснить выбор частоты тактовых импульсов для ЭВМ и оценить ее производительность.

В третьем разделе пояснительной записки излагаются возможные пути повышения производительности работы ЭВМ. Обосновывается целесообразность использования для повышения производительности ЭВМ способов конвейеризации. Осуществляется выбор подходящего способа конвейеризации. Приводятся описания структуры конвейера и алгоритмов его работы. Определяется величина приращения производительности работы ЭВМ, достигаемой с помощью выбранной структуры конвейера. Для каждого типа команды составляются таблицы занятости 2-ступенчатого конвейера и подсчитывается базовый цикл латентности. Предлагается следующая структура третьего раздела.

Модификация созданной ЭВМ

Возможности повышения производительности ЭВМ

Пояснить способы и средства повышения производительности ЭВМ.

Организация конвейерной обработки команд

Пояснить возможность совмещения процессов выполнения и выборки команд. Привести таблицы занятости CPU и основной памяти при работе на бесконвейерной ЭВМ и определить цикл латентности. Пояснить расчеты средней латентности для конвейерной ЭВМ.

Расчет прироста производительности ЭВМ

Вычислить процент величины прироста производительности ЭВМ.

В четвертом разделе пояснительной записки приводится описание программы обработки массива исходных чисел. При описании программы для каждой команды указывается адрес хранения, мнемоническое представление команды (имя выполняемой операции и идентификатор используемой в команде переменной), двоичное представление команды, комментарий. Требуется описать распределение памяти для n обрабатываемых чисел, для используемых параметров и для результата обработки. Необходимо описать алгоритм (в виде графической схемы или на языке высокого уровня) обработки массива чисел. Вид обработки массива чисел и свойства обрабатываемых чисел задаются преподавателем. Например, требуется вычислить следующее выражение.

   n

S  =  ∑ X i , где  n константа, а X i представляет некоторое число из заданного

  i=1

массива целых положительных и отрицательных чисел.

Предлагается следующая структура четвертого раздела.

Тестовая задача

Описать полученное у преподавателя индивидуальное задание.

Алгоритм и программа для тестирования ЭВМ

Необходимо создать и описать алгоритм, программу (в исходном текстовом виде и объектном двоичном), исходные, промежуточные и результирующие данные.

Моделирование процесса выполнения программы

Моделирование заключается в описании последовательности микроопераций, выполняемых функциональными блоками ЭВМ при интерпретации инструкций (команд) ЭВМ, составляющих объектную программу, и результатов, получаемых с помощью этих микроопераций. Для выбора очередной выполняемой микрооперации в алгоритме функционирования ЭВМ служат операторы проверки признаков, характеризующих результат действия микроопераций. При моделировании необходимо также описать конкретные значения указанных признаков, используемых в процессе интерпретации команды. Моделированию подвергаются несколько команд, задаваемых преподавателем.

Пятый раздел пояснительной записки содержит сведения о программном интерфейсе, используемом при взаимодействии прикладной программы с клавиатурой на разных уровнях.

На нижнем уровне для взаимодействия с устройствами ввода и вывода предполагается использование адресуемых портов ввода-вывода, посредством которых реализуется доступ к аппаратным средствам (микросхемам) ЭВМ.

На среднем уровне управление работой устройствами ввода-вывода организуется с помощью команд прерывания, обслуживаемых либо базовой системой ввода-вывода (BIOS), либо ядром операционной системы.

Высокий уровень предполагает использование средств языка программирования высокого уровня и сводится к применению стандартных процедур, функций, констант и переменных языка, реализующих соответствующие возможности средств среднего и нижнего уровней.

В этом разделе также описывается разработанная и отлаженная программа, иллюстрирующая возможности взаимодействия прикладных программ с внешним устройством (на примере клавиатуры).

Завершая пятый раздел пояснительной записки, приведите описание общих сведений о программном интерфейсе WIN32 API. Предлагается следующая структура пятого раздела.

Программирование ввода и вывода