Архитектура типа память – память.
Обеспечивает расположение регистров и стека в ОП. Операнды, после выборки из ОП, обработки в МП заносятся обратно в память, а не сохраняются на регистрах.
Оценку этого способа необходимо производить с учетом быстродействия МП и ОЗУ. Например, в ОЭВМ, где ОЗУ расположена на кристалле и имеет быстродействие сравнимое с быстродействием остальных схем этот способ эффективен. Если ОЗУ расположена вне кристалла и имеет небольшое быстродействие (ОЗУ ДТ) – неэффективен.
“+” фактически неограниченная свобода оперирования расположением данных (большое количество регистров в ОЗУ).
“+” быстрое контекстное переключение, т.к. для переключения регистрового (контекстного) файла необходимо только изменить регистр - указатель начального адреса.
“+” упрощается связь с другими МП. (многопроцессорные системы, контролеры ПУ).
“-” особенность - наличие двухадресных команд, что увеличивает длину команд.
Архитектура память - память часто используется в ОЭВМ (контролерах для работы в реальном режиме времени, при большом количестве прерываний, вызовов подпрограмм, мультипрограммировании, и т.д.).
Ортогональная регистровая архитектура.
Развитием регистровой архитектуры, преодолевшей ее недостатки, является ортогональная регистровая архитектура.
Развитие аппаратных средств, увеличение плотности компоновки позволило на кристалле МП разместить дополнительные (избыточные) регистры, которые могут использоваться для сохранения ортогональных (других) состояний МП. Т.е. они могут использоваться при переключении программ для сохранения их состояния.
|
|
|
Чем больше ортогональных направлений, тем эффективнее работа МП с обслуживанием прерываний и подпрограмм. Выбор банка регистров осуществляется либо по специальным командам, либо автоматически при входе в подпрограммы.
Фон-Неймановская и Гарвардская архитектуры.
Данные архитектуры определяют взаимное расположение команд и данных.
В большинстве микро-ЭВМ для хранения программ и данных используется одно пространство памяти. Такая организация получит название архитектуры Дж. фон Неймана. Программы и данные хранятся в едином пространстве, и нет никаких признаков, указывающих на тип информации в ячейке памяти. Содержимое ячейки интерпретируется оператором обработки, в качестве которого в простейшем случае выступает ЦП.
Однако почти все однокристальные ЭВМ, представляющие класс однокристальных программируемых микроконтроллеров, выполнены по другой схеме, известной как архитектура Гарвардской лаборатории, в которой память программного сегмента CSEG и память данных DSEG разделены и имеют свои собственные адресные пространства и способы доступа к ним. Использование данной архитектуры позволяет производить одновременное считывание команды и данных, что, естественно, увеличивает быстродействие МП.
|
|
|
Применение, однако, гарвардской архитектуры в универсальных МП проблематично из-за непредсказуемости соотношения объема памяти данных и команд.
Вывод: выбор архитектуры МП зависит в основном от применения конкретных МП, т.е. от того круга задач, для решения которых предназначен данный МП.
3. Прохождение данных через уровни модели OSI. Функции уровней.
Предположим что абонент А формирует сообщение
физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительский, прикладной.
Центр коммутации имеет только 3 уровня.
Есть сообщения. Оно с начало проходит на 7 уровень, где к нему приписывается заголовок. Затем оно переходит на 6 уровень, где к сообщению добавляется свой заголовок и т.д. Заголовки добавляются до физического уровня.
На втором уровне ЦК из сообщения изымается заголовок который был приписан на втором уровне станции А, затем сообщение передается на 3 уровень, на 3 уровне изымается соответствующий заголовок.
|
|
|
Набор или множество правил и форматов, которые определяют взаимодействие одноимённых уровней для реализации соответствующих функций – называется протоколом.
Правело взаимодействие двух смежных уровней - называется интерфейсом.
Набор протоколов построенных по иерархической многоуровневой схеме – называется стеком.
Наиболее популярный стек TCP/IP.
В модели TCP/IP 4-ого уровня.
| IV | Прикладной |
| III | Транспортный |
| II | Сетевой (межсет. взаим.) |
| I | Уровень сетевых интерфейсов или уровень доступов к подсетям |
I уровень моделей TCP/IP соответствует 1 и 2 уровням модели OSI; II – 3; III – 4; IV – 5,6,7 уровням соответственно.
1) Физический – обеспечение передачи последовательности бит между двумя узлами, которые соединены физической линией. Определяются элементы:
а) характеристики линии связи (пропускная способность, помехазащищенность)
б) методы физического кодирования
в) методы модуляции сигналов
г) типы и виды разъемов
Этот уровень присутствует в любой сети
2) Канальный управляет физическим и обнаруживает ошибки
а) проверяет доступность среды передачи данных
б) реализует механизм коррекции и обнаружения ошибок
|
|
|
в) исправляет ошибки повторной передачи данных
Функция исправления ошибок не обязательна
3) Сетевой служит для образования единой транспортной системы, соединяющей несколько сетей, образуя сквозную линию передачи данных.
а) доставка данных между сетями
б) функции маршрутизации
в) выбор наилучшего пути в соответствии с критерием передачи данных.
г) управление потоком данных для предотвращения перегрузок
д) согласование разных технологий на межсетевом уровне
е) фильтрация трафика
ж) гибкая адресация
4) Транспортный. Обеспечивает вышележащим уровням передачу данных с требуемой надежностью.
а) разборка и сборка сообщений на сегменты определенной длины
б) объединение нескольких сеансов между приложениями в одно транспортное соединение
в) обнаружение и коррекция ошибок на сетевом уровне и восстановление потерянных сегментов
г) назначение приоритетов передаваемым данным
Уровень обеспечивает сквозную передачу данных между двумя модулями сеансового уровня и эта передача является надежной.
5) Сеансовый обеспечивает управление потоками данных:
а) координирует связь между приложениями
б) определяет какая из сторон является активной
в) сообщает каждой из сторон о состоянии другой
г) производит повторную синхронизацию приложений при потере связи
д) следит за выполнением прав доступа в сети
6) Представительный. Обеспечивает независимость нижележащих уровней от форматов данных передаваемых прикладным уровнем
а) безопасность доступа к данным
б) шифрование данных
в) сжатие данных
7) Прикладной – интерфейс между пользователем и остальной частью модели OSI. Представляет из себя набор различных протоколов.
Билет 11.
1. Ограничения целостности для реляционной базы данных.
Реляционная БД содержит структурную (определяется числом и видом отношений, входящих в состав БД и типами свойств между этими отношениями) и семантическую (описывается множеством функциональных зависимостей), существующих между атрибутами 1 отношения информацию. Основой реляционной модели БД является таблица. Ограничение целостности данных.
Целостность сущностей:
Объект предметной области представляется в БД как правило отдельным картежом или группой картежей.
Каждый картеж любого отношения должен отличаться от любого другого картежа. Т.е. картежи универсальны, Þ необходимое наличие первичного ключа. Это обеспечивается либо СУБД либо разработчиком.
1) При добавлении картежа необходимо проверять уникальность первичного ключа
2) Нельзя позволять редактировать значение первичного ключа
Целостность ссылок: Сложные объекты предметной области представлены в реляционной БД в виде нескольких картежей, связанных между собой. Связи описываются в терминах функциональных зависимостей; и для отражения функциональных зависимостей между картежами различных отношений используется дублирование первичного ключа родительного отношения в подчиненное отношение. Для каждого значения внешнего ключа в дочернем отношении, в родительном отношении должен найтись картеж с соответствующим значением первичного ключа.
2. CISC и RISC архитектуры МП. Особенность RISC архитектуры.
Расширение набора команд. увеличение числа способов адресации, введение сложных команд сопровождаются увеличением длины кода команды, в первую очередь кода операции. что может приводить к использованию “расширяющегося кода операции”, увеличению числа форматов команд. Это вызывает усложнение и замедления процесса дешифрации кода операции и других процедур обработки команд. Возрастающая сложность процедур обработки команд заставляет прибегать к микропрограммному управлению устройствами с управляющей памятью вместо более быстродействующего устройства управления с “жесткой” логикой.
Усложнение МП делает более трудной его реализацию на одном кристалле, что благодаря сокращенной длине межмодульных связей могло бы облегчить достижение высокой производительности.
Напротив, при сокращении количества команд до некоторого оптимального значения, можно сократить длину команд и упростить управляющее устройство МП.
Поэтому при проектировании структуры МП выделилось два направления в отношении набора системы команд:
· традиционная архитектура, направленная на расширение системы команд МП CISC (Complicated Instruction Set Computer — использующий сложный набор команд).
· архитектура с сокращенным набором команд RISC (Reduced Instruction Set Computer).
При использовании RISC архитектуры выбор набора команд и структуры процессора направлены на то, чтобы команды набора выполнялись за один машинный цикл МП. Выполнение более сложных, но редко встречающихся операций обеспечивают подпрограммы.
Анализ использования различными задачами ресурсов МП показывает, что в основном МП обрабатывает одни и те же инструкции из небольшого подмножества полной системы команд.
В первую очередь это команды чтения/записи и команды переходов. Поэтому для ускорения работы МП необходимо оптимизировать в первую очередь эти команды. Для обработки сложных команд можно использовать подпрограммы, состоящие из набора простых команд.
В ЭВМ с RISC-архитектурой машинным циклом называется время, в течение которого производится выборка двух операндов из регистров, выполнение операции в ALU и запоминание результата в регистре. Большинство команд в RISC-процессорах являются быстрыми командами типа регистр-регистр и выполняются без обращения к ОП. Обращение к памяти производится лишь в командах загрузки регистров из памяти и запоминание их в ОП.
Поскольку одной из главных задач данных МП является уменьшение количества обращений к ОП, то характерная особенность RISC-процессоров - большое количество регистров.
Вследствие сокращенного набора команд (примерно 50-100), небольшого числа способов адресации (2-3 и в основном регистровая) упрощается управляющее устройство МП, которое в этом случае обходится без микропрограммного управления и его устройство управления может бытьвыполнено на “жесткой” логике. Упрощение структуры МП приводит к появлению свободного места на кристалле для реализации дополнительных схем.
Характерные особенности RISC -процессоров:
1) одинаковая длина команд (упрощает выборку инструкций из памяти);
2) сокращенный набор команд (позволяет обойтись без схемы микропрограммного управления);
3) простые способы адресации памяти (обеспечивает отсутствие сложных вычислений адреса);
4) отсутствие совмещенной операции чтения/записи с обработкой данных;
5) большое число регистров снижает использование ОП;
6) необходимость соответствующей компиляции программ для повышения эффективности;
7) несовместимость с набором команд CISC МП (непереносимость exe. – файлов).
3. Протоколы и функции канального уровня.
Различают два метода передачи данных: ассинхронный и синхронный.
Асинхронный метод: Каждый байт сопровождается двумя сигналами start и stop. Асинхронность возникает в результате того что между двумя соседними байтами нет чёткого разделения времени.
Синхронный: В начала или конец кадра добавляют флаг. Различают два типа синхронного метода: байториентированный и биториентированные. Флаг используют для того что бы определить начало и конец кадра (два флага) в качестве флага используют специальные символы или их набор.
| Флаг | Кадр | Флаг |
Флаги должны различаться.
Slip (протокол передачи IP пакетов)
| С0 | кадр | С0 |
Шестнадцатиричное представление
Биториентированные протоколы обеспечивают кодовую прозрачность.
Известный биториентированный протокол HDLC. Используется во многих сетях. Имеет статус международного стандарта .
LLC (1,2,3) является подмножеством тех возможностей, которые предусмотрены в HDLC.
LAB – B
LAB – M подмножества HDLC
LAB – F
LAB – D
Первый протокол который был разработан на базе HDLC является SDLS (на базе фирмы IBM).
HDLC обеспечивает передачу данных по КС различных типов: дуплексные, полудуплексные и т.д. Обеспечивает передачу данных в различных схемах: двуточечных и множественных.
Поддержывает три режима передачи:
1. Нормального ответа
2. асинхронного ответа
3. Асинхронно-сбалансированный режим
Функции канального уровня:
Образует фреймы данных соответствующего формата с учетом типа сети
Генерирует контрольные суммы
Обнаруживает ошибки, проверяя контрольные суммы
Повторно посылает данные при наличии ошибок
Инициализирует канал связи и обеспечивает его бесперебойную работу, что гарантирует физическую надежность коммуникаций между узлами
Анализирует адреса устройств
Подтверждает прием фреймов
Билет 12.
1. 4НФ и 5НФ: Основные определения и правила преобразования.
Четвертая нормальная форма касается отношений, в которых имеются повторяющиеся наборы данных. Декомпозиция, основанная на функциональных зависимостях, не приводит к исключению такой избыточности. В этом случае используют декомпозицию, основанную на многозначных зависимостях.
Многозначная зависимость является обобщением функциональной зависимости и рассматривает соответствия между множествами значений атрибутов.
В качестве примера рассмотрим отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (ИМЯ, КУРС, УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ), хранящее сведения о курсах, читаемых преподавателем, и написанных им учебниках. Пусть профессор N читает курсы "Теория упругости" и "Теория колебаний" и имеет соответствующие учебные пособия, а профессор K читает курс "Теория удара" и является автором учебников "Теория удара" и "Теоретическая механика". Тогда наше отношение будет иметь вид:
---------------------------------------------------- | ИМЯ | КУРС | УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ | ---------------------------------------------------- | N | Теория упругости | Теория упругости | | N | Теория колебаний | Теория упругости | | N | Теория упругости | Теория колебаний | | N | Теория колебаний | Теория колебаний | | K | Теория удара | Теория удара | | K | Теория удара | Теоретическая механика | ----------------------------------------------------добавляем: ---------------------------------------------------- | K | Теория упругости | Теория удара | | K | Теория упругости | Теоретическая механика | ----------------------------------------------------Это отношение имеет значительную избыточность и его использование приводит к возникновению аномалии обновления. Например, добавление информации о том, что профессор K будет также читать лекции по курсу "Теория упругости" приводит к необходимости добавить два кортежа (по одному для каждого написанного им учебника) вместо одного. Тем не менее, отношение ПРЕПОДАВАТЕЛЬ находится в NFBC (ключевой атрибут - ИМЯ).
Заметим, что указанные аномалии исчезают при замене отношения ПРЕПОДАВАТЕЛЬ его проекциями:
--------------------------- ------------------------------- | ИМЯ | КУРС | | ИМЯ | УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ | --------------------------- ------------------------------- | N | Теория упругости | | N |Теория упругости | | N | Теория колебаний | | N |Теория колебаний | | K | Теория удара | | K |Теоретическая механика | | K | Теория упругости | | K |Теория удара | --------------------------- -------------------------------Аномалия обновления возникает в данном случае потому, что в отношении ПРЕПОДАВАТЕЛЬ имеются:
1. зависимость множества значений атрибута КУРС от множества значений атрибута ИМЯ
2. зависимость множества значений атрибута УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ от множества значений атрибута ИМЯ.
Такие зависимости и называются многозначными и обозначаются как
ИМЯ ->> КУРС ИМЯ ->> УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕНетрудно показать, что многозначные зависимости всегда образуют связанные пары, поэтому их часто обозначают
ИМЯ ->> КУРС | УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕОчевидно, что каждая функциональная зависимость является многозначной, но не каждая многозначная зависимость является функциональной.
Определение четвертой нормальной формы:
Отношение находится в 4NF если оно находится в BCNF и в нем отсутствуют многозначные зависимости, не являющиеся функциональными зависимостями.
НФ
До сих пор мы предполагали, что единственной операцией, необходимой для устранения избыточности в отношении, была декомпозиция его на две проекции. Однако существуют отношения, для которых нельзя выполнить декомпозицию без потерь на две проекции, но которые можно подвергнуть декомпозиции без потерь на три (или более) проекций. Этот факт получил название зависимости по соединению, а такие отношения называют 3-декомпозируемые отношения (ясно, что любое отношение можно назвать "n-декомпозируемым", где n >= 2).
Детально этот вопрос здесь мы не обсуждаем (полное изложение см. в книге К.Дейта), заметим лишь, что зависимость по соединению является обобщением многозначной зависимости. Отношения, в которых имеются зависимости по соединению, не являющиеся одновременно ни многозначными, ни функциональными, также характеризуются аномалиями обновления. Поэтому, вводится понятие пятой нормальной формы.
Определение пятой нормальной формы:
Отношение находится в 5НФ тогда и только тогда, когда любая зависимость по соединению в нем определяется только его возможными ключами.
Другими словами, каждая проекция такого отношения содержит не менее одного возможного ключа и не менее одного неключевого атрибута.
2. Принцип совмещения операций. Синхронный конвейер операций.
Согласно схеме, можно определить общее время выполнения команды: tпосл=t1+t2+t3+t4+t5.
При этом, производительность определяется как Pпосл=1/tпосл.
В 1956г. был предложен способ совмещения во время отдельных операций (этапов) рабочего цикла.
Пусть рабочий цикл имеет K этапов, то
(1)
(2)
Если для каждого этапа иметь свой аппаратный блок и соединить эти блоки в обрабатываемую линию, то получим конвейер операций, в котором результаты каждого блока передаются в последующий.
Каждый такой блок является самостоятельным устройством, выполняет определенные функции и работает по своему алгоритму.
Это позволяет повысить производительность процессора.
Особенностью конвейера является наличие его разгона:
| Этап | Продвижение команд | ||||||
| 1 | i | i+1 | i+2 | i+3 | i+4 | i+5 | |
| 2 | i | i+1 | i+2 | i+3 | i+4 | ||
| 3 | i | i+1 | i+2 | i+3 | |||
| 4 | i | i+1 | i+2 | ||||
| 5 | i | i+1 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| Время в тактах | |||||||
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 636; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!