Контрольная на тему Контрольная работа 071030

ЗАДАНИЕ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ


Вопрос 1. Реферат на тему: "Шинный принцип передачи данных в вычислительных системах" 3
Введение 3
1. Магистральный (шинный) принцип обмена информации 4
2. Шинный принцип передачи данных в современных ЭВМ 8
3. Параллельные и последовательные шины передачи данных 10
Заключение 12
Список используемой литературы 13
Вопрос 2. Задача (MS Word): Замена шрифта в открытом документе с Times New Roman на Courier New 14
Вопрос 3. Задача (Паскаль): Программа читает из файла "data.txt" 10 чисел, перемножает их и выводит результат на экран 16
Литература 21


Вопрос 1. Реферат на тему: "Шинный принцип передачи данных в вычислительных системах"

Введение

В данной работе рассматривается тема "Шинный принцип передачи данных в вычислительных системах".
В основу архитектуры персональных компьютеров положен магистрально - модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.
Компьютерная шина (магистраль передачи данных между отдельными функциональными блоками компьютера) - совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Шины отличаются разрядностью, способом передачи сигнала (последовательные или параллельные), пропускной способностью, количеством и типами поддерживаемых устройств, протоколом работы, назначением (внутренняя, интерфейсная).
Шины могут быть синхронными (осуществляющими передачу данных только по тактовым импульсам) и асинхронными (осуществляющими передачу данных в произвольные моменты времени), а также могут использовать мультиплексирование (передачу адреса и данных по одним и тем же линиям) и различные схемы арбитража (то есть способа совместного использования шины несколькими устройствами).
Рассмотрим подробнее шинный принцип передачи данных в вычислительных системах.

1. Магистральный (шинный) принцип обмена информации

В вычислительной системе, состоящей из множества подсистем, необходим механизм для их взаимодействия. Эти подсистемы должны быстро и эффективно обмениваться данными. Например, процессор, с одной стороны, должен быть связан с памятью, с другой стороны, необходима связь процессора с устройствами ввода/вывода. Одним из простейших механизмов, позволяющих организовать взаимодействие различных подсистем, является единственная центральная шина, к которой подсоединяются все подсистемы. Доступ к такой шине разделяется между всеми подсистемами. Подобная организация имеет два основных преимущества: низкая стоимость и универсальность. Поскольку такая шина является единственным местом подсоединения для разных устройств, новые устройства могут быть легко добавлены, и одни и те же периферийные устройства можно даже применять в разных вычислительных системах, использующих однотипную шину. Стоимость такой организации получается достаточно низкой, поскольку для реализации множества путей передачи информации используется единственный набор линий шины, разделяемый множеством устройств.
Главным недостатком организации с единственной шиной является то, что шина создает узкое горло, ограничивая, возможно, максимальную пропускную способность ввода/вывода. Если весь поток ввода/вывода должен проходить через центральную шину, такое ограничение пропускной способности весьма реально. В коммерческих системах, где ввод/вывод осуществляется очень часто, а также в суперкомпьютерах, где необходимые скорости ввода/вывода очень высоки из-за высокой производительности процессора, одним из главных вопросов разработки является создание системы нескольких шин, способной удовлетворить все запросы.
Одна из причин больших трудностей, возникающих при разработке шин, заключается в том, что максимальная скорость шины главным образом лимитируется физическими факторами: длиной шины и количеством подсоединяемых устройств (и, следовательно, нагрузкой на шину). Эти физические ограничения не позволяют произвольно ускорять шины. Требования быстродействия (малой задержки) системы ввода/ввывода и высокой пропускной способности являются противоречивыми. В современных крупных системах используется целый комплекс взаимосвязанных шин, каждая из которых обеспечивает упрощение взаимодействия различных подсистем, высокую пропускную способность, избыточность (для увеличения отказоустойчивости) и эффективность.
Традиционно шины делятся на шины, обеспечивающие организацию связи процессора с памятью, и шины ввода/вывода. Шины ввода/вывода могут иметь большую протяженность, поддерживать подсоединение многих типов устройств, и обычно следуют одному из шинных стандартов. Шины процессор-память, с другой стороны, сравнительно короткие, обычно высокоскоростные и соответствуют организации системы памяти для обеспечения максимальной пропускной способности канала память-процессор. На этапе разработки системы, для шины процессор-память заранее известны все типы и параметры устройств, которые должны соединяться между собой, в то время как разработчик шины ввода/вывода должен иметь дело с устройствами, различающимися по задержке и пропускной способности.
Как уже было отмечено, с целью снижения стоимости некоторые компьютеры имеют единственную шину для памяти и устройств ввода/вывода. Такая шина часто называется системной. Персональные компьютеры, как правило, строятся на основе одной системной шины в стандартах ISA, EISA или MCA. Необходимость сохранения баланса производительности по мере роста быстродействия микропроцессоров привела к двухуровневой организации шин в персональных компьютерах на основе локальной шины. Локальной шиной называется шина, электрически выходящая непосредственно на контакты микропроцессора. Она обычно объединяет процессор, память, схемы буферизации для системной шины и ее контроллер, а также некоторые вспомогательные схемы. Типичными примерами локальных шин являются VL-Bus и PCI.
Разработка шины связана с реализацией ряда дополнительных возможностей (рисунок 1). Решение о выборе той или иной возможности зависит от целевых параметров стоимости и производительности. Первые три возможности являются очевидными: раздельные линии адреса и данных, более широкие (имеющие большую разрядность) шины данных и режим групповых пересылок (пересылки нескольких слов) дают увеличение производительности за счет увеличения стоимости.

Возможность Высокая производительность Низкая стоимость
Общая разрядность шины Отдельные линии адреса и данных Мультиплексирование линий адреса и данных
Ширина (рязрядность) данных Чем шире, тем быстрее (например, 32 бит) Чем уже, тем дешевле (например, 8 бит)
Размер пересылки Пересылка нескольких слов имеет меньшие накладные расходы Пересылка одного слова дешевле
Главные устройства шины Несколько (требуется арбитраж) Одно (арбитраж не нужен)
Расщепленные транзакции? Да - отдельные пакеты Запроса и Ответа дают большую полосу пропускания (нужно несколько главных устройств) Нет - продолжающееся соединение дешевле и имеет меньшую задержку