Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga topshirish oson. Quyidagi shakldan foydalaning
Talabalar, aspirantlar, yosh olimlar o'zlarining o'qishlarida va ishlarida bilim bazasidan foydalanayotganlar sizga juda minnatdor bo'ladilar.
Http://www.allbest.ru/ da joylashtirilgan
1. Xotira quyi tizimining ierarxik darajalari o'rtasida ma'lumot almashish tamoyillari.
2. Hisoblash tizimining asosiy funktsiyalari va asosiy quyi tizimlari.
3. Assotsiativ kesh printsipi.
4. Seriyali interfeys orqali ulangan periferik qurilmalardan uzilishlarni amalga oshirish.
5. Himoya halqalari nima?
6. RAM segmentatsiyasi nima?
7. Video ma'lumotlarning asosiy xususiyatlari. Video ma'lumotlarning matritsali va grafik ko'rinishi.
8. Fayl nima? Fayl va katalog o'rtasidagi farqlar.
9. Zamonaviy protsessorlar konveyerining asosiy bosqichlari.
10. Ro'yxatdan o'tish nomini o'zgartirish nima?
Savol № 1. Xotira quyi tizimining ierarxik darajalari o'rtasida ma'lumot almashish tamoyillari
Zamonaviy kompyuterlarning xotira ierarxiyasini amalga oshirish ikkita printsipga asoslanadi: qo'ng'iroqlarning joylashish printsipi va xarajat / ishlash nisbati. Qo'ng'iroqlar yashiringanligi printsipi shuni ko'rsatadiki, aksariyat dasturlar xayriyatki, ularning barcha buyruqlari va ma'lumotlariga qo'ng'iroqlarni amalga oshirmaydilar, ammo ular manzil maydonining ma'lum qismini afzal ko'rishadi.
Zamonaviy kompyuterlarning xotira ierarxiyasi bir necha darajalarda qurilgan va yuqori daraja kichikroq, tezroq va bayt nuqtai nazaridan quyi darajadan yuqori xarajatlarga ega. Ierarxiya darajalari bir-biri bilan bog'liq: bir darajadagi barcha ma'lumotlarni pastki darajadan topish mumkin, va biz ushbu ierarxiyaning bazasiga etib borgunimizcha ushbu pastki sathdagi barcha ma'lumotlarni keyingi pastki sathda topishimiz mumkin va hokazo.
Xotira ierarxiyasi odatda ko'p darajalardan iborat, ammo har bir lahzada biz faqat yaqin atrofdagi ikkita darajani ko'rib chiqamiz. Ikki darajali ierarxiyada mavjud bo'lishi yoki bo'lmasligi mumkin bo'lgan eng kichik ma'lumot blokiga blok deyiladi. Blok hajmi sobit yoki o'zgaruvchan bo'lishi mumkin. Agar bu o'lcham sobit bo'lsa, unda xotira miqdori blok hajmidan ko'pdir.
Yuqori darajaga muvaffaqiyatli yoki muvaffaqiyatsiz kirish mos ravishda hit (hit) yoki o'tkazib yuborish (sog'inish) deb nomlanadi. Xit - bu xotirada yuqori darajadagi ob'ektga qo'ng'iroq, ammo sog'inish bu darajada topilmaganligini anglatadi. Xitlar soni yoki hit nisbati - bu yuqori darajadagi topilgan xitlarning foizi. Ba'zan bu qiziqish bilan ifodalanadi. O'tkazib yuborish darajasi - bu yuqori darajada topilmaydigan xitlar foizi.
Yuqori unumdorlik xotira ierarxiyasining paydo bo'lishining asosiy sababi bo'lganligi sababli, zarbalar va sog'inishlarning chastotasi muhim xususiyatdir. Xit vaqti - bu ierarxiyada yuqori darajaga ko'tarilish vaqti, shu jumladan urish zarbasi yoki o'tkazib yuborilganligini aniqlash vaqtini o'z ichiga oladi. Miss penya - bu yuqori darajadagi blokni quyi darajadagi blok bilan almashtirish vaqti va ushbu blokni kerakli qurilmaga (odatda protsessor) yuborish vaqti. O'tkazib yuborishdagi yo'qotishlar yana ikkita tarkibiy qismni o'z ichiga oladi: kirish vaqti (kirish vaqti) - sog'inish vaqtida blokning birinchi so'ziga kirish vaqti va pulni o'tkazish vaqti (transfer vaqti) - blokning qolgan so'zlarini yo'naltirish uchun qo'shimcha vaqt. Kirish vaqti past darajadagi xotiraning kechikishi bilan bog'liq, boshqa vaqtga yo'naltirish vaqti esa ikkita qo'shni darajadagi xotira qurilmalari o'rtasida kanal o'tkazish qobiliyati bilan bog'liq.
Savol № 2. Hisoblash tizimining asosiy funktsiyalari va asosiy quyi tizimlari
OT - bu resurslarni oqilona boshqarish orqali kompyuter texnikasining samaradorligini oshirish, shuningdek, unga kengaytirilgan virtual mashinani taqdim etish orqali foydalanuvchiga qulaylik yaratish uchun mo'ljallangan, o'zaro bog'liq dasturlar majmui. OT tomonidan boshqariladigan asosiy manbalarga protsessorlar, asosiy xotira, taymerlar, ma'lumotlar to'plamlari, disklar, lenta disklari, printerlar, tarmoq qurilmalari va boshqalar kiradi. Resurslar jarayonlar o'rtasida taqsimlanadi. Resurslarni boshqarish muammolarini hal qilish uchun turli xil OTlar turli xil algoritmlardan foydalanadilar, ularning xususiyatlari oxirida OT ko'rinishini aniqlaydi. Jarayon, xotira, fayl va tashqi qurilmalarni boshqarish quyi tizimlari, shuningdek foydalanuvchi interfeysi quyi tizimlari, ma'lumotlarni himoya qilish va boshqarish quyi tizimlari OTning eng muhim tizimlari hisoblanadi.
Asosiy funktsiyalari:
* Dasturlarning talabiga binoan ko'pgina dasturlar uchun odatiy bo'lgan (juda past darajali) amallarni bajarish va deyarli barcha dasturlarda mavjud (ma'lumotlarni kiritish va chiqarish, boshqa dasturlarni ishga tushirish va to'xtatish, qo'shimcha xotirani ajratish va chiqarish va hk).
* Periferik qurilmalarga standart kirish (kirish-chiqish qurilmalari).
* Tasodifiy kirish xotirasini boshqarish (jarayonlar o'rtasida taqsimlash, virtual xotirani tashkil qilish).
* Ma'lum bir fayl tizimida tashkil etilgan uchuvchi bo'lmagan (qattiq disk, optik disklar va boshqalar) ma'lumotlarga kirishni boshqarish.
* Foydalanuvchi interfeysi bilan ta'minlash.
* Tarmoq operatsiyalari, tarmoq protokollarining tayanchi.
Qo'shimcha funktsiyalari:
* Parallel yoki soxta-parallel vazifalar (ko'p ish).
* Jarayonlar o'rtasida hisoblash tizimining resurslarini samarali taqsimlash.
* Turli jarayonlarning resurslarga kirishini farqlash.
* Jarayonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir: ma'lumotlar almashinuvi, o'zaro sinxronizatsiya. Jarayon - foydalanuvchi yoki operatsion tizimning o'zi "dasturni ishga tushirish", ya'ni hisoblash ishlarining yangi birligini yaratishga qaror qilganidan so'ng, operatsion tizimda yuzaga keladigan dinamik ob'ekt. Foydalanuvchi - ma'lum bir funktsiyani bajarish uchun mavjud tizimdan foydalanadigan shaxs yoki tashkilot. Fayl - bu tashqi xotiraning nomlangan maydoni bo'lib, unga yozilishi va o'qilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlar. Fayllardan foydalanishning asosiy vazifalari quyidagilardan iborat: uzoq muddatli va ishonchli ma'lumotni saqlash, shuningdek ma'lumotlarga birgalikda kirish.
Savol № 3. Assotsiativ kesh printsipi
Assotsiativ xotirada elementlar manzil bo'yicha emas, balki tarkib bo'yicha tanlanadi. Keling, keyingi tushunchani batafsilroq tushuntirib beramiz. Manzil tashkilotlari bilan ishlaydigan xotira uchun, individual manzilga ega ma'lumotlar to'plami sifatida minimal adresat birligi (MAE) tushunchasi kiritildi. Biz assotsiativ xotira uchun shunga o'xshash kontseptsiyani taklif qilamiz va ushbu minimal xotira birligini assotsiativ xotirada (StAP) simli deb ataymiz. Har bir StAP ikkita maydonni o'z ichiga oladi: yorliq maydoni (inglizcha yorliq - yorliq, yorliq, yorliq) va ma'lumotlar maydoni. Assotsiativ xotirani o'qish so'zlari so'zlar bilan quyidagicha ifodalanishi mumkin: teg ko'rsatilgan qiymatga teng bo'lgan chiziqni tanlang.
Biz bunday so'rov bilan uchta natijadan bittasini olish mumkinligini ta'kidlaymiz:
1. berilgan teg bilan bitta satr mavjud;
2. berilgan yorliq bilan bir nechta satrlar mavjud;
3. Berilgan teg bilan hech qanday chiziqlar yo'q.
Yozuvni atribut bo'yicha izlash bu ma'lumotlar bazalariga kirish uchun xos bo'lgan harakatlardir va ma'lumotlar bazasini izlash ko'pincha assotsiativ qidiruvdir. Bunday qidiruvni amalga oshirish uchun siz barcha yozuvlarga qarashingiz va berilgan yorliqni har bir yozuvning yorlig'i bilan taqqoslashingiz kerak. Buni yozuvlarni saqlash uchun odatiy manzilli xotiradan foydalanganda qilish mumkin (va bu ko'p vaqt talab qilishi aniq - saqlangan yozuvlar soniga mutanosib!). Assotsiativ xotira haqida ma'lumot xotiradan assotsiativ ravishda olinishi apparat tomonidan qo'llab-quvvatlanganida aytiladi. Assotsiativ xotiraga yozish paytida ma'lumotlar elementi ushbu elementga xos teg bilan birga StAP-ga joylashtiriladi. Buning uchun siz har qanday bepul tasmani ishlatishingiz mumkin.
Boshida, kesh bo'sh. Birinchi buyruq yuklash paytida bajarilganda uning kodi, shuningdek dastur kodining qo'shni baytlari kesh satrlaridan biriga o'tkaziladi (sekin) va shu bilan birga manzilning eng muhim qismi tegishli tegga yoziladi. Kesh chizig'i to'ldiriladi.
Agar ushbu qismdan quyidagi namunalarni olish mumkin bo'lsa, ular allaqachon keshdan (tez) - "Keshni urish" dan tayyorlanadi. Agar keshda kerakli element yo'qligi aniqlansa, bu kesh sog'indim. Bunday holda, kirish RAMga (sekin) keladi va shu bilan bir vaqtda keyingi kesh qatori to'ldiriladi.
Keshga murojaat quyidagicha. Murojaat manzili shakllantirilgandan so'ng, uning yorliqni tashkil etuvchi eng muhim qismlari apparat (tezkor) bo'lib, bir vaqtning o'zida barcha kesh satrlari teglari bilan taqqoslanadi. Bunday holda, yuqorida sanab o'tilgan uchta vaziyatdan faqat ikkitasi mumkin: yoki barcha taqqoslashlar salbiy natijani beradi (kesh sog'indim) yoki ijobiy taqqoslash natijasi bitta satr uchun qayd etiladi (keshni urish).
O'qish paytida, agar keshni urish aniqlansa, manzilning pastki qismlari baytlarni tanlash kerak bo'lgan kesh chizig'idagi o'rnini va operatsiya turini baytlar sonini aniqlaydi. Shubhasiz, agar ma'lumotlar elementining uzunligi bir baytdan oshsa, bu element (qismlarga) ikkita (yoki undan ko'p) turli xil kesh chiziqlarida joylashgan bo'lsa, bunday elementni tanlash vaqti ko'payadi. Bunga operandlar va yo'riqnomalarni kesh chiziqlari chegaralari bo'ylab moslashtirish orqali qarshi turish mumkin, bu optimallashtirish tarjimonlarini ishlab chiqishda yoki kodni qo'lda optimallashtirishda hisobga olinadi.
Agar kesh sog'inmasa va keshda bo'sh chiziqlar bo'lmasa, bitta kesh satrini boshqa chiziq bilan almashtirish kerak.
O'zgartirish strategiyasining asosiy maqsadi yaqin kelajakda kirish mumkin bo'lgan kesh-kesh chiziqlarini saqlash va uzoq vaqt davomida kirish mumkin bo'lgan yoki umuman bo'lmaydi. Shubhasiz, eng maqbul algoritm shundaki, kelajakda kirish mumkin bo'lgan chiziqni boshqa har qanday kesh qatoriga almashtirish kerak.
Savol № 4. Seriyali interfeys orqali ulangan periferik qurilmalarda uzilishlarni amalga oshirish
Ma'lumotni bir yo'nalishda uzatish uchun ketma-ket interfeys bitta signal chizig'idan foydalanadi, uning bo'ylab ma'lumot bitlari ketma-ket ketma-ket uzatiladi. Ushbu uzatish usuli uni amalga oshiradigan interfeys va port nomini aniqlaydi (Serial interfeysi va ketma-ket port). Serial ma'lumot uzatish sinxron va asenkron rejimlarda amalga oshirilishi mumkin.
Asenkron uzatishda, har bir bayt oldin, qabul qiluvchini keyingi yuborishni boshlaganligi to'g'risida signal biti yoki parit bitlari (paritetni boshqarish) dan oldin boshlang'ich bitdan iborat bo'ladi. To'xtash bitini yuborish tugadi.
Asenkron yuborish formati mumkin bo'lgan uzatish xatolarini aniqlashga imkon beradi.
Sinxron uzatish rejimi aloqa kanalining doimiy faoliyatini nazarda tutadi. Yuborish sinxron bayt bilan boshlanadi, so'ngra ma'lumot bitlari oqimi bilan boshlanadi. Agar transmitterda uzatish uchun ma'lumotlar bo'lmasa, u sinxronizatsiya baytlarini doimiy ravishda yuborish orqali pauzani to'ldiradi. Katta hajmdagi ma'lumotlarni uzatishda, ushbu rejimda sinxronizatsiya uchun qo'shimcha xarajatlar asenkronga qaraganda kamroq talab qilinadi.
Interruption (inglizcha interrupt) - har qanday asenkron hodisaning tugashi haqida protsessorga xabar beradigan signal. Bunday holda, joriy buyruqlar ketma-ketligi bajarilishi to'xtatiladi va boshqaruv to'xtatilgan ishlov beruvchiga topshiriladi va nazoratni to'xtatilgan kodga qaytaradi. To'xtatish turlari: Uskuna (inglizcha IRQ - Interrupt so'rovi) - periferik qurilmalardagi voqealar (masalan, tugmachalar, sichqonchaning harakati, taymerdan signal, tarmoq kartasi yoki disk haydovchisi) - tashqi uzilishlar yoki mikroprotsessorda sodir bo'lgan voqealar - ( masalan, nolga bo'linish) - ichki uzilishlar; Dastur - bajariladigan dastur tomonidan ishlab chiqilgan, ya'ni. allaqachon sinxron emas, sinxron. Dasturiy uzilishlar operatsion tizim xizmatlarini chaqirish uchun ishlatilishi mumkin.
Tanaffuslar joriy yo'riqnomaning bajarilishini to'xtatib turish (davlat saqlanib qolgan holda) va ISR (Interrupt Service Routine) tartibini bajarishni boshlashni talab qiladi. Ushbu protsedura birinchi navbatda uzilish manbasini aniqlashi kerak (va bir nechta bo'lishi mumkin), so'ngra hodisaga reaktsiya bilan bog'liq harakatlarni bajarish kerak. Agar hodisalar amaliy dasturning ba'zi harakatlarini qo'zg'atishi kerak bo'lsa, unda uzilishni qayta ishlash vositasi faqat ushbu harakatlarni bajaradigan ko'rsatma oqimini boshlaydigan (yoki uyg'onadigan) signal berishi kerak. Aslida, ISR protsedurasini sarflangan vaqtga qarab optimallashtirish kerak. X86-ga asoslangan kompyuterga mos keladigan kompyuterlarda uzilishlar, ayniqsa himoyalangan rejimda, xizmat qilish katta xarajatlar bilan bog'liq. Shuning uchun ular sonini kamaytirishga harakat qilmoqdalar. Buzilish manbasini aniqlash juda qiyinchilik tug'diradi - kompyuterga mos keladigan kompyuterlarning arxitekturasi buning uchun an'anaviy, ammo samarasiz mexanizmlardan foydalanadi. Ba'zi hollarda qurilmalardagi tanaffuslar ovoz berish bilan almashtiriladi - qurilma holatini dastur tomonidan boshqariladigan so'rov. Shu bilan birga, ko'plab qurilmalarning holatlari taymerdan uzilish bilan so'raladi.
Savol № 5. Himoya halqalari nima?
Himoya uzuklari - tizim xavfsizligi va foydalanuvchi imtiyozlari darajasidagi uskunalarni ajratishni amalga oshiruvchi axborot xavfsizligi va funktsional nosozliklarga chidamlilik arxitekturasi. Imtiyozlarning tuzilishi bir nechta konsentrik doiralar sifatida taqdim etilishi mumkin. Bunday holda, resurslarga maksimal kirishni ta'minlaydigan tizim rejimi (nazoratchi rejimi yoki nol uzuk, "ring 0" deb nomlangan) ichki doiradir, cheklangan kirish huquqiga ega foydalanuvchi rejimi tashqi. An'anaga ko'ra x86 mikroprotsessorlar oilasi 4 ta himoya halqasini ta'minlaydi.
Bir nechta himoya halqalarni qo'llab-quvvatlash, bugungi UNIX-ga o'xshash operatsion tizimlarning asoschisi bo'lgan Multics operatsion tizimiga kiritilgan inqilobiy tushunchalardan biri edi.
Asl Multics tizimida 8 ta himoya halqasi bo'lgan, ammo ko'plab zamonaviy tizimlar kamroq. Protsessor har doim maxsus mashinalar registrlari tufayli kod qaysi ringda bajarilishini biladi.
Ring mexanizmi boshqaruvni bir halqadan boshqasiga o'tkazish usullarini qat'iy cheklaydi. Nazoratni kam himoyalangan tizimdan xavfsizroq (past raqamli) uzukka o'tkazadigan ba'zi ko'rsatmalar mavjud. Ushbu mexanizm xavfsizlikning tasodifiy yoki qasddan buzilishi ehtimolini cheklash uchun ishlab chiqilgan.
Ringni himoya qilish arxitekturasidan samarali foydalanish apparat va operatsion tizim o'rtasida yaqin hamkorlikni talab qiladi. Ko'p sonli platformalarda ishlashi uchun ishlab chiqilgan operatsion tizimlar har bir platformada halqa mexanizmini boshqacha amalga oshirishi mumkin.
Savol raqami 6. Operativ xotira segmentatsiyasi nima?
Segmentatsiya - bu dasturning adres tuzilishi uning jiddiy bo'linishini aks ettiradigan dasturlarni tashkil qilish usuli. Segmentatsiya paytida har bir dasturning manzil maydoni turli uzunlikdagi segmentlarga bo'linadi, ular dasturning turli qismlarining tarkibiga mos keladi. Masalan, segment protsedura yoki ma'lumotlar zonasi bo'lishi mumkin. Bunday holda, manzil segment nomi va ofset segmentidagi manzildan iborat bo'ladi. Dastur segmentlari nomlari bo'yicha ko'rib chiqilganligi sababli, xotira ajratishda segmentlarni qarama-qarshi bo'lmagan joylarga ajratish mumkin, bundan tashqari, barcha segmentlar bir vaqtning o'zida OP da joylashgan bo'lishi kerak emas, ularning ba'zilari tashqi xotirada joylashgan bo'lishi mumkin va kerak bo'lganda OPga o'tkazilishi mumkin.
Yuqorida aytib o'tilganidek, segmentatsiyaga ega tizimda har bir manzil bir juftlikni bildiradi: s - segmentning nomi va d - ofset. Har bir dastur har doim xotirada joylashgan segment jadvaliga mos keladi, unda har bir segment bitta yozuvga to'g'ri keladi. Ushbu jadvaldan foydalanib, tizim dastur manzillarini OPning haqiqiy manzillariga xaritasini tuzadi. Jadval manzili segment jadval registri deb nomlangan apparat registrida saqlanadi.
Segmentatsiya paytida manzilni hisoblash quyidagicha. Tizim manzilni hisoblashdan oldin, OPda segmentning mavjudligi belgisi apparat tomonidan tekshiriladi. Agar segment mavjud bo'lsa, unda segment jadvali registridan foydalangan holda segment jadvalining s-chi qatoriga kirish mumkin, bu erda xotirada segment manzili ko'rsatilgan. Segmentlar turli xil uzunliklarga ega bo'lganligi sababli, ko'rsatilgan segmentdan tashqariga kirishni oldini olish uchun segmentning chegaralarini bilish kerak.
Agar biron-bir vaqtda tizim o'z e'tiborini boshqa jarayonga o'tkazmoqchi bo'lsa, u shunchaki segment jadvali registrining tarkibini boshqa segment jadvalining manzili bilan almashtiradi, shundan so'ng bunday jadval havolalari yangi jadvalga muvofiq izohlanadi.
Manzil maydonini segmentatsiyalash mutlaq adreslashdan juda ko'p afzalliklarga ega va asosiysi bu RAMdan samarali foydalanish. Agar ushbu dasturning barcha segmentlari uchun OPda etarli joy bo'lmasa, ba'zilari vaqtincha yordamchi xotirada joylashgan bo'lishi mumkin. Agar biron bir dastur OPga yangi segmentni kiritish uchun kerak bo'lsa, tizim OPdan yordamchi segmentga qadar biron bir segmentni olib tashlashi mumkin. Tanlangan segment OP uchun yangi segment kiritilgan dasturga tegishli bo'lishi shart emas. Qaysi segment jadvali afzal qilingan segmentga mos kelishi muhim emas, asosiysi, uni tegishli segmentlar jadvalidagi yordamchi xotiraga o'tkazishda atribut qiymati o'zgaradi.
Savol № 7. Videoning asosiy xususiyatlari. Video ma'lumotlarning matritsali va grafik ko'rinishi
Video haqida ma'lumot statik yoki dinamik bo'lishi mumkin. Statik video ma'lumotlarga matnlar, rasmlar, grafikalar, chizmalar, jadvallar va boshqalar kiradi. Chizmalar ham tekis - ikki o'lchovli va uch o'lchovli - uch o'lchovli bo'linadi.
Dinamik video bu harakatlanuvchi tasvirlarni uzatish uchun ishlatiladigan video va animatsiya. Ular ssenariy bo'yicha ekranda real vaqt rejimida individual kadrlarni ketma-ket ta'sir qilishiga asoslanadi.
Animatsion va slaydli filmlarni namoyish etish turli tamoyillarga asoslanadi. Odamning vizual apparati individual kadrlarni ushlay olmasligi uchun animatsion filmlar namoyish etiladi. Yuqori sifatli animatsiyani olish uchun ramkalarni soniyasiga taxminan 30 marta almashtirish kerak. Slayd plyonkalarini namoyish etayotganda har bir kadr ekranda inson sezishi uchun zarur bo'lguncha (odatda 30 s dan 1 minutgacha) namoyish qilinadi. Slayd plyonkalarini statik video ma'lumotlarga bog'lash mumkin.
Kompyuter texnologiyalarida grafik tasvirlarni namoyish etishning ikkita usuli mavjud; matritsa (rastr) va vektor. Matritsa (bitmap) formatlari fotosuratlar, chizmalar, skanerlangan ma'lumotlar kabi ranglar, soyalar va shakllarning murakkab gamutiga ega bo'lgan tasvirlar uchun juda mos keladi. Vektorli formatlar oddiy shakllar, soyalar va rang berish bilan chizmalar va rasmlarga ko'proq mos keladi.
Matritsa formatlarida rasm nuqtalarning to'rtburchaklar matritsasi - piksellar (rasm elementi) bilan ifodalanadi, ularning matritsadagi pozitsiyasi ekrandagi nuqtalarning koordinatalariga to'g'ri keladi. Koordinatalardan tashqari, har bir piksel rangi, fon rangi yoki nashrida gradatsiyasi bilan ajralib turadi. Piksel rangini ko'rsatish uchun ajratilgan bitlar soni formatga qarab o'zgaradi. Yuqori sifatli rasmlarda piksel rangi 24 bit bilan tavsiflanadi, bu 16 million rangni beradi. Matritsa (rastr) grafikasining asosiy kamchiligi tasvirni saqlash uchun zarur bo'lgan katta xotira hajmidir, shuning uchun tasvirlarni tasvirlashda ma'lumotlarni siqishning turli usullari qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda grafik fayllarning ko'plab formatlari mavjud, ular siqish algoritmlari va matritsali tasvirlarni taqdim etish usullari, shuningdek ko'lami bilan farq qiladi.
Vektorli aks ettirish, matritsa grafikasidan farqli o'laroq, tasvir tavsifini piksel bilan emas, balki egri chiziqlar bilan - splines bilan belgilaydi. Spline - bu chiziq shaklini boshqaruvchi ikki yoki undan ortiq mos yozuvlar nuqtalari orqali o'tadigan silliq egri chiziq.
Vektorli grafikaning asosiy afzalligi shundaki, ob'ektning tavsifi oddiy va oz xotirani egallaydi. Bundan tashqari, matritsa grafikalariga nisbatan vektor grafikasi quyidagi afzalliklarga ega.
Rasmni sifatiga zarar bermasdan masshtablash qulayligi;
Tanlangan rang modelidan rasmlarni tortib olish uchun zarur bo'lgan xotira hajmining mustaqilligi.
Vektorli tasvirlarning noqulayligi ularning ma'lum bir sun'iyligidir, bu har qanday tasvirni uni tashkil etadigan cheklangan primitiv to'plamga bo'lish kerakligidan iborat. Matritsa grafikalarida bo'lgani kabi, grafik vektorli fayllar uchun bir nechta format mavjud.
Matritsali va vektorli grafikalar bir-biridan tashqarida mavjud emas. Demak, vektor chizmalariga matritsa tasvirlari kiritilishi mumkin. Bundan tashqari, vektor va matritsa tasvirlari bir-biriga aylantirilishi mumkin. Matritsali va vektorli tasvir tavsiflarini birlashtirishga imkon beradigan grafik formatlarga metafayllar deyiladi. Metafayllar yuqori sifatli tasvirni saqlab qolish bilan birga, fayllarning etarlicha ixchamligini ta'minlaydi.
Statik video ma'lumotlarini taqdim etishning ko'rib chiqilgan shakllari, xususan, animatsion filmlarni tashkil etuvchi alohida kadrlar uchun ishlatiladi. Animatsiyali filmlarni saqlash uchun ma'lumotni siqishning turli usullari qo'llaniladi, ularning aksariyati standartlashtirilgan.
Savol № 8. Fayl nima o'zi? Fayl va katalog o'rtasidagi farqlar
hisoblash xotirasi jonli video
File (inglizcha fayl - papka) - bu kompyuter texnologiyasidagi tushuncha: kompyuter tizimining istalgan resursiga kirishga imkon beradigan va bir qator belgilarga ega bo'lgan ob'ekt:
Ruxsat etilgan ism (belgilar ketma-ketligi, faylni noyob tavsiflovchi raqam yoki boshqa narsalar);
Muayyan mantiqiy vakillik va unga mos o'qish / yozish operatsiyalari.
Bu har qanday narsa bo'lishi mumkin - bitlar ketma-ketligidan (biz baytlarda o'qiymiz, yoki aniqrog'i, baytlarning to'rtta, sakkiz, o'n olti oltitadan iborat so'zlar guruhlaridan) o'zboshimchalik bilan yoki biron bir oraliq variant bilan ma'lumotlar bazasigacha; qat'iy buyurtma qilingan ko'p o'lchovli ma'lumotlar bazasi.
Birinchi holat oqim va / yoki massivning o'qish / yozish operatsiyalariga (ya'ni ketma-ket yoki indeks bo'yicha kirish bilan), ikkinchisi - DBMS buyruqlariga mos keladi. Oraliq variantlar - har qanday fayl formatlarini o'qish va tahlil qilish.
Fayl bu nomlangan ixtiyoriy uzunlikdagi baytlar to'plami, saqlash vositasida joylashgan va katalog bu fayllar saqlanadigan diskdagi nomlangan joy. To'liq fayl nomi C: \\ papka \\ file.txt kabi kataloglarni o'z ichiga olishi mumkin, unda C: \\ file.txt bo'lmasligi mumkin, va fayllar joylashgan katalog: C: \\ papka. Dasturda unga ba'zi ma'lumotlarni yozish yoki o'qish uchun katalogni ochib bo'lmaydi, u fayllarni o'z ichida saqlash uchun mo'ljallangan, fayl boshqa yo'l bilan - uni ochish va tahrirlash mumkin.
Savol № 9. Zamonaviy protsessorlarning konveyerining asosiy bosqichlari
Protsessorning asosiy vazifasi dasturga kiritilgan buyruqlarni bajarish (va iloji boricha tezroq). Eng oson yo'li (protsessor soatining chastotasini ko'paytirish) texnologik cheklovlar bilan tezda yo'q bo'lib ketadi. Shuning uchun siz samaradorlikni oshirishning boshqa usullarini izlashingiz kerak. Bu 486 protsessor bilan taqqoslaganda Pentium-ga ish faoliyatini yaxshilashga imkon beradigan me'moriy yangiliklar to'plami edi. Ulardan eng muhimi konveyerdir.
Jamoa ijrosi bir necha bosqichlardan iborat:
1) xotiradan buyruq o'qish,
2) uzunlikni aniqlash,
3) agar foydalanilsa, xotira xujayrasi manzilini aniqlash
4) buyruqlarni bajarish,
5) natijani saqlash.
Dastlabki protsessorlarda har bir komandadagi ushbu qadamlarning barchasi to'liq bajarilgan. Konveyer jarayonni tezlashtirishga imkon berdi: guruh bosqichlardan birini bosib o'tib, keyingi bosqichga o'tgandan so'ng, keyingi buyruqni qayta ishlash boshlandi. Ushbu yechim so'nggi 486-yillarda paydo bo'lgan (masalan, AMD 5x86-133-da). Pentium birinchi bo'lib ikki tomonlama quvurni taqdim etdi. Buyruqlar parallel ravishda bajarilishi mumkin (suzuvchi arifmetik va o'tish buyruqlaridan tashqari). Bu hosildorlikni qariyb 30-35 foizga oshirish imkonini berdi.
Savol № 10. Registrlarning nomlanishi nima?
Registrlarni qayta nomlash - bu favqulodda bajarilishini amalga oshiradigan protsessorlarda qo'llaniladigan ko'rsatmalarning o'zaro bog'liqligini zaiflashtirish usuli.
Ikki yoki undan ko'p ko'rsatmalarga muvofiq ma'lumotlarni bitta registrda qayd etish zarurati yuzaga kelganda, ma'lumotlarga bog'liqlik bo'lmasa ham, ularni to'g'ri navbatdan tashqari bajarish imkonsiz bo'ladi. Bunday o'zaro bog'liqlik ko'pincha noto'g'ri deb ataladi.
Arxitektura registrlari soni odatda cheklanganligi sababli, soxta o'zaro bog'liqlik ehtimolligi etarlicha yuqori, bu protsessor ishining pasayishiga olib kelishi mumkin.
Registrlarning nomini o'zgartirish - bu arxitektura registrlariga dasturiy ta'minot ma'lumotlarini fizik registrlarga havolaga aylantirish va cheklangan miqdordagi arxitektura o'rniga ko'plab fizik registrlar yordamida soxta o'zaro bog'liqlik ta'sirini susaytirishga yordam berish. Shu bilan birga, protsessor fizik registrlar arxitektura holatlariga mos keladigan holatni kuzatadi va natijalar dasturda belgilangan tartibda amalga oshiriladi.
Manbalar
Internet-resurs - http://www.chinapads.ru/
Ryazantsev O.I., Nedzelskiy D.O., Guseva S.V. Arxitek tural va hisoblash tizimlarining tarkibiy tashkil etilishi. Navalniy pos_bnik. - Lugansk: Ko'rish. SNU im. V. Dalya, 2008 yil.
Internet-resurs - http://studopedia.net/
Internet-manba - http://proc.ucoz.ru/load/ustrojstvo_processora/1-1-0-2
E. Tannenbaum. Kompyuter arxitekturasi, 4-nashr. SPb. Piter 2006 yil.
Internet-resurs - http://193.108.240.69/moodle/file.php/5/navch_pos_OS.doc
Internet-manba - http://znanija.com/task/1788585
Allbest.ru saytida joylashtirilgan
Shunga o'xshash hujjatlar
Kompyuter xotirasining tasnifi. Operativ, statik va dinamik tasodifiy kirish xotirasidan foydalanish. DDR SDRAM ishlash printsipi. Magnit disklarni formatlash. Asosiy muammo - sinxronizatsiya. Hisoblash jarayonlari nazariyasi. Xotiraga murojaat qilish
muddatli qog'oz, qo'shilgan 05/28/2016
Operativ xotiraning paydo bo'lishi va rivojlanishi tarixi. Zamonaviy RAMlarning eng mashhur turlari - SRAM va DRAMlarning umumiy xususiyatlari. Fazani o'zgartirish xotirasi (PRAM). Tasodifiy kirishga ega bo'lgan tiristor xotirasi, uning o'ziga xos xususiyati.
muddatli qog'oz qo'shildi 11/21/2014
Operativ xotira protsessor bilan o'zaro ta'sirining eng oddiy sxemasi. Operativ xotira qurilmasi va ishlash printsiplari. Dinamik xotiraning evolyutsiyasi. EDO-DRAM BEDO xotira moduli (Burst EDO) - EDO RAM to'plami. SDRAM, DDR SDRAM, SDRAM II xotira moduli.
xulosa, 2009 yil 13 dekabrda qo'shilgan
Kompyuter xotirasining tushunchasi, turlari va asosiy funktsiyalari - bu kompyuter qismlari, ma'lum vaqt davomida hisob-kitoblarda ishlatiladigan ma'lumotlarni saqlash uchun mo'ljallangan jismoniy qurilma. Operativ xotira sxematik diagrammasi. Disketalar.
taqdimot 2012 yil 18 martda qo'shildi
Hisoblash tizimlari uchun xotira, uni yaratish va xarakterli xususiyatlari. Xotira moslamalarini yaratish va asosiy operatsion xarakteristikalari. Funktsional diagrammalar va saqlash elementlarining matritsasini tashkil qilish usuli. Magnit va flesh xotiraning turlari.
taqdimot, qo'shilgan 12.01.2009
Xotiraning asosiy maqsadi sifatida turli xil ma'lumotlarni saqlash. Xotiraning turlarini tavsiflash. SRAM va DRAM xotira turi. Kesh xotirasi yoki super operativ xotira, uning xususiyatlari va qo'llanmalari. Operativ xotira sohasidagi so'nggi yangiliklar.
taqdimot, qo'shilgan 01.12.2014
Kompyuterning tezkor xotirasining asosiy turlari va maqsadlarini umumlashtirish. Uchuvchi va o'zgarmas xotira. SRAM va DRAM. Triggerlar, dinamik RAM va uning modifikatsiyalari. Kesh xotirasi. Faqat xotirani o'qing Flash xotirasi Tashqi xotira turlari.
muddatli qog'oz, 2013 yil 06-iyunda qo'shilgan
Xotira modullarining parametrlarini yaxshilash. Operatsion tizimning operativ xotirasi bilan ishlashi va o'zaro ta'siri. Operativ xotiraning asosiy turlari, parametrlarini tahlil qilish. Buyruqlarning bajarilishini va operativ xotiraga joylashtirishni qayta ishlash bilan ta'minlangan dasturiy qism.
muddatli qog'oz, 02.12.2009 yil qo'shilgan
Umumiy mikroprotsessor qurilmasi. 64-bitli xotira quyi tizimining tuzilishi. Kirish / chiqish portlarini tanlash. Mikroprosessor tizimlari interfeysining xususiyatlari. Itanium 2 asosida xotira quyi tizimini loyihalash. Axborot tarkibi va kerakli hajmlarni hisoblash.
muddatli qog'oz, 2012 yil 12 mayda qo'shilgan
Kompyuterni saqlash qurilmalarining tushunchasi va funktsional xususiyatlari, ularning tasnifi va turlari, qiyosiy tavsiflari: ROM, DRAM va SRAM. Har bir operativ xotiraning afzalliklari va kamchiliklarini, ulardan foydalanish yo'nalishlari va usullarini baholash.
| № | Xotiraning turi | 1985 yil | 2000 yil | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Namuna olish vaqti | Oddiy ovoz | Narx / bayt | Namuna olish vaqti | Oddiy ovoz | Narx / bayt | ||
| 1 | Superoperativ xotira (registrlar) | 0,2 5 ns | 16/32 bit | $ 3 - 100 | 0.01 1 ns | 32/64/128 bit | $ 0,1 10 |
| 2 | Tez bufer xotirasi (kesh) | 20 100 ns | 8Kb - 64Kb | ~ $ 10 | 0,5 - 2 ns | 32Kb 1Mb | $ 0,1 - 0,5 |
| 3 | Operatsion (asosiy) xotira | ~ 0,5 ms | 1MB - 256MB | $ 0,02 1 | 2 ns 20 ns | 128MB - 4GB | $ 0,01 0,1 |
| 4 | Tashqi xotira (ommaviy xotira) | 10 - 100 ms | 1Mb - 1GB | $ 0,002 - 0,04 | 5 - 20 ms | 1GB - 0,5Tb | $ 0,001 - 0,01 |
Protsessor registrlari uning kontekstini tashkil qiladi va ma'lum bir vaqtda bajarilgan protsessor buyruqlari tomonidan ishlatiladigan ma'lumotlarni saqlaydi. Protsessor registrlariga kirish, qoida tariqasida, protsessor ko'rsatmalaridagi mnemonik belgilarga muvofiq amalga oshiriladi.
Kesh Protsessor va asosiy xotiraning tezligini moslashtirish uchun ishlatiladi. Hisoblash tizimlari ko'p darajali keshdan foydalanadilar: I darajali kesh (L1), II darajali kesh (L2) va boshqalar. Odatda ish stoli tizimlari ikki darajali keshdan foydalanadilar, server tizimlari esa uch darajali keshdan foydalanadilar. Kesh yaqin kelajakda qayta ishlash uchun protsessorga yuborilishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalar yoki ma'lumotlarni saqlaydi. Kesh dasturiy ta'minot uchun shaffof, shuning uchun kesh odatda dasturga kira olmaydi.
Operativ xotira odatda funktsional jihatdan tugallangan dastur modullarini (operatsion tizimning yadrosi, bajariladigan dasturlar va ularning kutubxonalari, ishlatiladigan qurilmalarning drayverlari va boshqalar) va ularning dasturlarning ishiga bevosita aloqador bo'lgan ma'lumotlarini saqlaydi, shuningdek hisob-kitoblar yoki boshqa ishlov berish natijalarini saqlash uchun ishlatiladi. tashqi xotira qurilmasiga, ma'lumot chiqarish moslamasiga yoki aloqa interfeysiga uzatishdan oldin ma'lumotlar.
Har bir hujayra operativ xotira noyob manzil tayinlandi. Xotirani ajratishning tashkiliy usullari dasturchilarga butun kompyuter tizimidan samarali foydalanish imkoniyatini beradi. Ushbu usullar qattiq ("tekis") xotira modelini va segmentlangan xotira modelini o'z ichiga oladi. Xotiraning mustahkam modelidan foydalanganda, dastur bitta uzluksiz manzillar maydoni bilan ishlaydi, chiziqli adres maydoni, unda xotira katakchalari ketma-ket va doimiy ravishda 0 dan 2n-1 gacha raqamlanadi, bu erda n protsessorning manzildagi sig'imi. Dastur uchun segmentlangan modeldan foydalanganda, xotira segmentlar deb nomlangan mustaqil manzil bloklari guruhi tomonidan taqdim etiladi. Xotira baytiga murojaat qilish uchun dastur segment tanlagichi va ofsetdan iborat mantiqiy manzildan foydalanishi kerak. Segment selektori ma'lum bir segmentni tanlaydi va ofset tanlangan segmentning manzil maydonidagi ma'lum bir hujayrani bildiradi.
3.1-mavzu Hisoblash tizimlarida hisoblash ishlarini tashkil qilish
Samolyotning maqsadi va xususiyatlari. Hisoblash tizimlarida hisoblash ishlarini tashkil qilish. Parallel harakat kompyuterlar, buyruqlar oqimi va ma'lumotlar oqimi tushunchalari. Assotsiativ tizimlar. Matritsalar tizimlari. Quvurlarni hisoblash. Buyruq quvuri, ma'lumotlar uzatish liniyasi. Superscalarizatsiya.
Talaba shart
bilish:
Buyruqlar oqimi tushunchasi;
Ma'lumotlar oqimi tushunchasi;
Hisoblash tizimlarining turlari;
Hisoblash tizimlarining arxitektura xususiyatlari
Hisoblash tizimlari
Hisoblash tizimi (Quyosh)- ma'lumot to'plash, saqlash, qayta ishlash va tarqatish uchun mo'ljallangan o'zaro bog'liq va o'zaro ta'sir qiluvchi protsessorlar yoki kompyuterlar, periferik uskunalar va dasturiy ta'minot.
Quyoshning yaratilishi quyidagi asosiy maqsadlarga ega:
· Ma'lumotlarni qayta ishlashni tezlashtirish orqali tizim samaradorligini oshirish;
Hisob-kitoblarning ishonchliligi va ishonchliligini oshirish;
· Foydalanuvchiga qo'shimcha xizmatlarni taqdim etish va boshqalar.
3.2-mavzu
Samolyotni buyruqlar va ma'lumotlar oqimlari soniga qarab tasniflash: OKOD (SISD), OKMD (SIMD), MKOD (MISD), MKMD (MIMD).
Birgalikda ishlatiladigan xotirani amalga oshirishning turli usullari bilan ko'p protsessorli samolyotlarni tasniflash: UMA, NUMA, COMA. Qiyosiy tavsif, apparat va dasturiy ta'minot xususiyatlari.
Ko'p mashinali samolyotlarning tasnifi: MPP, NDW va COW. Uchrashuv, xususiyatlar, xususiyatlar.
Har xil turdagi samolyotlarga misollar. Har xil turdagi hisoblash tizimlarining afzalliklari va kamchiliklari.
Hisoblash tizimlarining tasnifi
Klassik kompyuterlarga nisbatan samolyotning o'ziga xos xususiyati shundaki, unda bir nechta hisoblash mashinalari mavjud parallel ishlov berish .
Operatsiyalarning mos kelishi tizimning ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi bu ishonchlilikni sezilarli darajada oshirishi mumkin (agar tizimning bitta komponenti ishlamay qolsa, boshqasi o'z vazifasini bajarishi mumkin), shuningdek operatsiyalar takrorlanadigan va natijalar taqqoslansa tizimning ishonchliligi.
Hisoblash tizimlarini ikki guruhga bo'lish mumkin:
· ko'p mashinali ;
· ko'p protsessor .
Ko'p mashinali hisoblash tizimi bir nechta alohida kompyuterlardan iborat. Ko'p mashinali tizimdagi har bir kompyuter klassik arxitekturaga ega va bunday tizim keng qo'llaniladi. Biroq, bunday hisoblash tizimidan foydalanish samarasini faqat maxsus tuzilishga ega bo'lgan muammoni hal qilishda olish mumkin: tizimda kompyuterlar mavjud bo'lganligi sababli, uni bo'shashgan biriktiriladigan pastki qismlarga bo'lish kerak.
Ko'p protsessorli arxitektura kompyuterda bir nechta protsessorlar mavjudligini taxmin qiladi, shuning uchun ko'plab ma'lumotlar oqimi va ko'plab buyruq oqimlari parallel ravishda tashkil etilishi mumkin. Shunday qilib, bir vaqtning o'zida bir nechta vazifalarni bajarish mumkin. Ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining ishlashini bitta protsessorli tizimlarga nisbatan ustunligi shubhasizdir.
Kamchilik - bir nechta protsessorlar bir xil xotira maydoniga kirganda nizoli vaziyatlarning yuzaga kelish ehtimoli.
Ko'p protsessorli hisoblash tizimlarining xususiyati umumiy resurs sifatida umumiy RAM mavjudligi (11-rasm).
11-rasm - Ko'p protsessorli hisoblash tizimining arxitekturasi
Flynn tasnifi
Ko'rib chiqilgan barcha samolyot tasniflash tizimlari orasida eng ko'p ishlatiladigan tasnif 1966 yilda M. Flyyn tomonidan taklif etilgan. Bunga asoslanadi oqim tushunchasi , protsessor tomonidan ishlov berilgan buyruq elementlari yoki ma'lumotlarning ketma-ketligini anglatadi. Buyruq oqimlari va ma'lumotlar oqimlari soniga qarab, Flynn 4 ta arxitektura sinfini aniqlaydi:
· OKOD - bitta buyruq oqimi - bitta ma'lumotlar oqimi. Bularga klassik fon - Neumann VMs kiradi. Quvurni qayta ishlash muhim emas, shuning uchun VM 6600 skalyar funktsional qurilmalar bilan va 7600 konveyer bilan OKOD sinfiga kiradi.
· MKOD - bir nechta buyruq oqimi - bitta ma'lumotlar oqimi. Ushbu arxitekturada bir nechta protsessorlar bir xil ma'lumot oqimini qayta ishlaydilar. Bunga protsessorlarda buzilgan signal berilgan va har bir protsessor o'z signal filtrlash algoritmi yordamida ushbu signalni qayta ishlaydigan samolyotga misol bo'lishi mumkin. Shunga qaramay, na Flynn va na kompyuter arxitekturasi mutaxassislari shu printsip asosida qurilgan real hayot samolyotini tasavvur qila olmadilar. Bir qator tadqiqotchilar ushbu sinfga konveyer tizimlarini kiritishadi, ammo bu aniq tan olinmadi. Bo'sh sinfning mavjudligi Flynn tasnifining kamchiligi deb hisoblanmasligi kerak. Bunday sinflar samolyotlarni qurish nazariyasi va amaliyotida yangi tushunchalarni ishlab chiqishda foydali bo'lishi mumkin.
· OKMD - bitta buyruqlar oqimi - ko'p ma'lumotlar oqimi - buyruqlar bitta boshqaruv protsessor tomonidan chiqariladi va bir vaqtning o'zida ushbu protsessorlarning mahalliy ma'lumotlaridagi barcha protsessorlarda bajariladi. SIMD (bitta ko'rsatma - bir nechta ma'lumotlar)
· MKMD - buyruqlarning ko'p oqimi - ko'p ma'lumotlar oqimi - o'zlarining dastlabki ma'lumotlari bilan dasturlarida ishlaydigan kompyuterlar to'plami. MIMD (bir nechta yo'riqnoma - bir nechta ma'lumotlar)
Flynn tasniflash sxemasi samolyotlarni dastlabki baholashda eng keng tarqalgan, chunki bu darhol tizimning asosiy printsipini baholashga imkon beradi. Biroq, Flynn tasnifida aniq kamchiliklar mavjud: masalan, ba'zi bir me'morchilikni u yoki bu sinfga aniq belgilashning mumkin emasligi. Ikkinchi kamchilik - MIMD sinfining haddan tashqari to'yinganligi.
MIMD sinfidagi mavjud kompyuter tizimlari uchta kichik sinflarni tashkil qiladi: nosimmetrik multiprosessorlar (SMP) klasterlar va massiv parallel tizimlar (MPP). Ushbu tasniflash funktsional yondashuvga asoslangan.
Simmetrik ko'p protsessorlar bir xil operatsion tizim (OT) nazorati ostida ishlaydigan va xotira va tashqi qurilmalarga bir xil kirish protsessorlari to'plamidan iborat. SMP-ning alohida holati bu bitta protsessorli kompyuterlardir. Barcha SMP protsessorlari bitta manzil maydoniga ega bo'lgan umumiy xotiraga ega.
SMP-dan foydalanish quyidagi xususiyatlarni ta'minlaydi:
· Yangi, yanada samarali uskunalarda konversiya dasturlarini qo'llamasdan dasturlarni arzon narxda boshlang'ich narxda o'lchash;
Tanish dasturiy muhitda amaliy dasturlar yaratish;
· Barcha xotiraga bir xil kirish vaqti;
· Xabarlarni yuqori o'tkazish qobiliyati bilan yuborish imkoniyati;
Keshlar va asosiy xotira bloklari, bo'linmas sinxronizatsiya va blokirovkalash operatsiyalarining muvofiqligini qo'llab-quvvatlash.
Klaster tizimi U aloqa tizimi yoki umumiy tashqi xotira qurilmalari, masalan, disk qatorlari bilan bog'langan modullardan hosil bo'ladi.
Klaster hajmi bir necha moduldan o'nlab o'nlab modullargacha o'zgarib turadi.
Birgalikda ham tarqatilgan xotira doirasida xotira tizimi arxitekturasining bir nechta modellari amalga oshiriladi. 12-rasmda MIMD sinfidagi hisoblash tizimlarida ishlatiladigan bunday modellarning tasnifi ko'rsatilgan (SIMD klassiga ham tegishli).
12-rasm - Hisoblash tizimlarining xotira arxitekturasi modellarining tasnifi
Tizimlarda umumiy xotiraga ega barcha protsessorlar bitta manzil maydoniga teng huquqlarga ega. Yagona xotira bitta blok shaklida yoki modulli asosda qurilishi mumkin, ammo odatda ikkinchi variant qo'llaniladi.
Birgalikda ishlatiladigan xotiraga ega hisoblash tizimlari deyiladi, bunda har qanday protsessor shu tarzda kirish va bir xil vaqtni oladi xotiraga yagona kirish imkoniyatiga ega tizimlar va UMA (Yagona xotiraga kirish) deb nomlanadi. Bu umumiy xotiraga ega bo'lgan eng keng tarqalgan parallel VS xotira arxitekturasi.
Texnik jihatdan, UMA tizimlari har birini bog'laydigan tugunni qabul qiladi nhar biri bilan protsessorlar txotira modullari. Bunday samolyotni yaratishning eng oddiy usuli bir nechta protsessorlarni (P i.) Bitta xotira (M P) bilan umumiy avtobus orqali birlashtirishdir - 12a rasmda ko'rsatilgan. . Biroq, bu holda, har bir daqiqada, faqat bitta protsessor avtobusda almashishi mumkin, ya'ni protsessorlar avtobusga kirish uchun raqobatlashishi kerak. Qachon protsessor P ixotiradan buyruqni, boshqa protsessorlarni tanlaydi P j(i ≠ j) shinalar bo'sh bo'lguncha kutish kerak. Agar tizimga faqat ikkita protsessor kiritilgan bo'lsa, ular ishlashga maksimal darajada yaqinlashishi mumkin, chunki avtobusga kirishni almashtirish mumkin: bitta protsessor kodni echib, buyruqni bajarayotgan bo'lsa, ikkinchisi xotiradan keyingi buyruqni tanlash uchun avtobusdan foydalanish huquqiga ega. Biroq, uchinchi protsessor qo'shilganda, unumdorlik pasayishni boshlaydi. Agar avtobusda o'nta protsessor bo'lsa, avtobusning ishlash chizig'i (12b-rasm) gorizontal holga keladi, shuning uchun 11-protsessor qo'shilishi endi ish faoliyatini yaxshilamaydi. Ushbu rasmdagi pastki egri, xotira va avtobusning xotira aylanishining uzunligi va avtobus protokoli kombinatsiyasi bilan belgilanadigan sobit o'tkazish qobiliyatiga ega ekanligini va umumiy avtobus bilan ko'p protsessor tizimida ushbu tarmoqli kengligi bir nechta protsessorlar o'rtasida taqsimlanganligini ko'rsatadi. Agar protsessor aylanish vaqti xotira davridan uzoqroq bo'lsa, ko'plab protsessorlarni avtobusga ulash mumkin. Biroq, aslida, protsessor odatda xotiradan ancha tezroq ishlaydi, shuning uchun bu kontaktlarning zanglashiga olib borilmaydi.
UMA asosida umumiy xotiraga ega bo'lgan ko'p protsessorli samolyotni qurishning alternativ usuli 13c-rasmda keltirilgan . Bu erda avtobus bir nechta xotira modullaridan biriga so'rovlar almashtirishni boshqarish protsessorlari bilan almashtiriladi. Bir nechta xotira modullari mavjudligiga qaramasdan, ularning barchasi bitta virtual manzil manziliga kiritilgan. Ushbu yondashuvning afzalligi shundaki, kalit bir nechta so'rovlarni parallel ravishda bajarishga qodir. Har bir protsessor o'z xotira moduliga ulanishi va unga maksimal ruxsat etilgan tezlikda kirish huquqiga ega. Protsessorlar o'rtasidagi raqobat bir xil xotira moduliga bir vaqtning o'zida kirishga urinayotganda paydo bo'lishi mumkin. Bunday holda, faqat bitta protsessor ruxsat oladi, boshqalari bloklanadi.
Afsuski, UMA arxitekturasi unchalik katta hajmga ega emas. Eng keng tarqalgan tizimlarda 4-8 protsessor mavjud, kam hollarda 32-64 protsessor. Bunga qo'shimcha ravishda, bunday tizimlarga tegishli bo'lishi mumkin emas xato bardoshli, chunki bitta protsessor yoki xotira modulining ishdan chiqishi butun samolyotning ishdan chiqishiga olib keladi.
13-rasm - Umumiy xotira:
a) avtobus va tizimdan foydalanadigan protsessorlarni lokal keshlar bilan birlashtirish;
b) tizimdagi ishlash avtobusdagi protsessorlar sonining funktsiyasi sifatida;
c) alohida modullardan iborat bo'lgan umumiy xotiraga ega bo'lgan ko'p protsessorli samolyotlar
Umumiy xotira samolyotini yaratishda yana bir yondashuv bu turli xil xotiraga kirish , nUMA sifatida belgilangan (bir xil bo'lmagan xotiraga kirish). Bu erda, avvalgidek, bitta manzil maydoni paydo bo'ladi, ammo har bir protsessor mahalliy xotiraga ega. Protsessor o'zining mahalliy xotirasiga to'g'ridan-to'g'ri ulanadi, bu esa kalit yoki tarmoq orqali uzoq xotiraga kirishdan ancha tezroq. Bunday tizim global xotira bilan to'ldirilishi mumkin, keyin mahalliy saqlash moslamalari global xotira uchun tezkor kesh xotirasi rolini o'ynaydi. Bunday sxema samolyot ishini yaxshilashi mumkin, ammo to'g'ridan-to'g'ri ishlash hizalanishini cheksiz kechiktirishga qodir emas. Agar har bir protsessorda mahalliy kesh mavjud bo'lsa (13a-rasm), ehtimol yuqori (p\u003e)0.9) kerakli buyruq yoki ma'lumotlar allaqachon mahalliy xotirada saqlanganligini Mahalliy xotiraga kirishning oqilona ehtimolligi global xotiraga protsessor qo'ng'iroqlar sonini sezilarli darajada kamaytiradi va shu bilan samaradorlikni oshirishga olib keladi. Ishlash egri sindirish nuqtasi (13b-rasmda yuqori egri chiziq) ), protsessorlarning qo'shilishi samarali bo'lib qoladigan nuqtaga mos keladigan holda, endi 20 protsessorlar mintaqasiga va egri gorizontal holatga kelgan nuqtaga, 30 protsessorning mintaqasiga o'tadi.
Kontseptsiyaning bir qismi sifatida NUMAqisqartirishlar bilan belgilangan bir necha xil yondashuvlarni amalga oshiradi SOMA, CC-NUMAva NCC-NUMA.
Ichida arxitektura faqat kesh bilan (COMA, Cache only Memory Architecture) har bir protsessorning lokal xotirasi o'zining protsessor tomonidan tez kirish uchun katta kesh sifatida qurilgan. Tegishli barcha protsessorlarning keshlari tizimning global xotirasi sifatida qaraladi. Aslida global xotira yo'q. SOMA kontseptsiyasining asosiy xususiyati dinamikada namoyon bo'ladi. Bu erda ma'lumotlar ma'lum bir xotira moduliga statik ravishda bog'lanmagan va o'zgaruvchining hayoti davomida o'zgarmas bo'lib qoladigan noyob manzilga ega emas. COMA arxitekturasida ma'lumotlar oxirgi marta so'ragan protsessor keshiga uzatiladi, shu bilan birga o'zgaruvchi noyob manzil bilan o'rnatilmaydi va istalgan vaqtda har qanday fizik kamerada joylashgan bo'lishi mumkin. Ma'lumotni bitta mahalliy keshdan boshqasiga o'tkazish operatsion tizimning ushbu jarayonda ishtirok etishini talab qilmaydi, ammo murakkab va qimmat xotirani boshqarish uskunalarini o'z ichiga oladi. Bunday rejimni tashkil qilish uchun kesh kataloglari . Shuni ham unutmangki, ma'lumotlar elementining oxirgi nusxasi hech qachon keshdan o'chirilmaydi.
COMA arxitekturasida ma'lumotlar egasi protsessorining lokal keshiga ko'chirilganligi sababli, bunday samolyotlar ishlash nuqtai nazaridan boshqa NUMA arxitekturalariga nisbatan katta ustunlikka ega. Boshqa tomondan, agar bitta keshning bitta satrida saqlanadigan bitta o'zgaruvchini yoki ikkita turli xil o'zgaruvchini ikkita protsessor talab qilsa, keshning ushbu satri har bir ma'lumot kirishida protsessorlar o'rtasida orqaga va oldinga siljitilishi kerak. Bunday effektlar xotirani ajratish tafsilotlariga bog'liq va oldindan aytib bo'lmaydigan holatlarga olib kelishi mumkin.
Model xotira keshiga heterojen kirish (CC-NUMA, Cache Coherent Notiform Un xotira arxitekturasi) COMA modelidan tubdan farq qiladi. CC-NUMA tizimi kesh xotirasidan foydalanmaydi, ammo oddiy jismoniy taqsimlangan xotiradan foydalanadi. Xotira joylari o'rtasida sahifalar yoki ma'lumotlardan nusxa ko'chirish sodir bo'lmaydi. Dastur xabarlari yo'q. Bittagina xotira kartasi mavjud, uning qismlari mis sim bilan ulangan va aqlli apparat. Uskuna asosidagi kesh muvofiqligi shuni anglatadiki, yangilangan ma'lumotlarning bir nechta nusxalarini saqlash yoki uzatish uchun hech qanday dastur talab qilinmaydi. Apparat darajasi bularning barchasini hal qiladi. Tizimning turli tugunlarida lokal xotira modullariga kirish bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi va masofaviy xotira modullariga qaraganda tezroq.
Model va o'rtasidagi farq heterojen xotira keshi notekis CC-NUMA-dan (NCC-NUMA, kesh bo'lmagan kogerentli notifik bo'lmagan xotira arxitekturasi) nomidan aniq. Xotira arxitekturasi bitta manzil maydonini o'z ichiga oladi, ammo apparat darajasida global ma'lumotlarning muvofiqligini ta'minlamaydi. Bunday ma'lumotlardan foydalanishni boshqarish to'liq dasturiy ta'minotga (dasturlar yoki kompilyatorlarga) tegishli. Arxitekturaning kamchiliklari bo'lib tuyulgan bu vaziyatga qaramay, u "Taqsimlangan xotira arxitekturasi modellari" bo'limida muhokama qilingan DSM tipidagi xotira arxitekturasi bilan hisoblash tizimlarining ish faoliyatini oshirishda juda foydali ekanligini isbotlaydi.
Umuman olganda, NUMA-ga asoslangan umumiy xotirali samolyotlar deyiladi virtual xotira arxitekturasi (virtual umumiy xotira me'morchiligi). Arxitekturaning ushbu turi, xususan CC-NUMA, yaqinda mustaqil va istiqbolli hisoblangan M1MD hisoblash tizimiga aylandi.
Tarqatilgan xotira me'morchiligi modellari.Taqsimlangan xotiraga ega tizimda har bir protsessor o'z xotirasiga ega va faqat unga murojaat qilish imkoniyatiga ega. Ba'zi mualliflar ushbu turdagi tizimlarni ko'p mashinali samolyotlar yoki ko'p kompyuterlar , “tizim qurilgan bloklar - bu o'zlari protsessor va xotiraga ega bo'lgan kichik hisoblash tizimlari ekanligi bilan ajralib turadi. to'g'ridan-to'g'ri arxitektura masofaviy xotiraga kirish (NORMA, masofadan xotiraga kirish imkoni yo'q). Bu nom har bir protsessor faqat o'zining mahalliy xotirasiga kirish huquqiga ega ekanligidan kelib chiqadi. Masofaviy xotiraga kirish (boshqa protsessorning lokal xotirasi) faqat manzilga yuborilgan xotira tegishli bo'lgan protsessor bilan xabar almashish orqali mumkin.
Bunday tashkilot bir qator afzalliklarga ega. Birinchidan, ma'lumotlarga kirishda avtobus yoki kalitlarga raqobat bo'lmaydi: har bir protsessor o'z mahalliy xotirasi bilan aloqa yo'lining tarmoqli kengligidan to'liq foydalanishi mumkin. Ikkinchidan, umumiy avtobusning yo'qligi protsessorlar soniga tegishli cheklovlar yo'qligini anglatadi: tizimning o'lchami faqat protsessorlarni birlashtiradigan tarmoqni cheklaydi. Uchinchidan, kesh muvofiqligi muammosi olib tashlanadi. Har bir protsessor o'z lokal keshidagi ma'lumotlarning nusxalarini boshqa protsessorlarning keshlari bilan solishtirishdan xavotirlanmasdan o'z ma'lumotlarini mustaqil ravishda o'zgartirish huquqiga ega.
Talaba shart
bilish:
Samolyot tasnifi;
Har xil turdagi samolyotlarga misollar.
qila olish:
- qo'lda bo'lgan vazifaga muvofiq hisoblash tizimining turini tanlang.
© 2015-2019 veb-sayti
Barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli. Ushbu sayt mualliflik huquqini talab qilmaydi, lekin undan bepul foydalanishni ta'minlaydi.
Sahifa yaratilgan sana: 2016-07-22
MKMD tizimlarining tasnifi
MKMD tizimida har bir protsessor elementi (PE) o'z dasturini boshqa IHlarga qaraganda ancha mustaqil ravishda bajaradi. Shu bilan birga, protsessor elementlari qandaydir tarzda bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashishi kerak. Bunday o'zaro ta'sir qilish usulidagi farq MKMD tizimlarining umumiy xotiraga ega samolyotlarga va taqsimlangan xotiraga ega tizimlarga shartli bo'linishini belgilaydi (5.7-rasm).
Ularni yuqori darajada birlashtirilgan deb tavsiflaydigan umumiy xotiraga ega tizimlarda umumiy protsessor yoki ulanish tarmog'idan foydalangan holda barcha protsessor elementlari uchun umumiy ma'lumotlar va yo'riqnomalar mavjud. Bunday tizimlarga multiprosessorlar deyiladi. Ushbu turga nosimmetrik multiprosessorlar (UMA (SMP), Symmetric Multiprocessor), turli xil xotira ulanish tizimlari (NUMA, Notiform Memory Access) va kesh xotirasi o'rniga mahalliy xotira deb nomlangan tizimlar kiradi (COMA, Cache only Memory) Kirish).
Agar barcha protsessorlar barcha xotira modullariga va barcha kirish / chiqish qurilmalariga teng imkoniyatga ega bo'lsalar va har bir protsessor boshqa protsessorlar bilan almashinadigan bo'lsa, unda bunday tizim SMP tizimi deb ataladi. Umumiy xotiraga ega tizimlarda barcha protsessorlar bitta manzil maydoniga teng huquqlarga ega. Yagona xotira bitta blok shaklida yoki modulli asosda qurilishi mumkin, ammo odatda ikkinchi variant qo'llaniladi.
SMP tizimlari UMA arxitekturasiga tegishli. Birgalikda ishlatiladigan xotiraga ega bo'lgan hisoblash tizimlari, har qanday protsessor shu tarzda kirish va bir xil vaqtni oladi, UMA (Uniform Memory Access) ga bir xil kirishga ega tizimlar deyiladi.
UMA arxitekturasidagi xotira darajasi jihatidan ko'p protsessorni qurish uchun uchta variant ko'rib chiqiladi:
Klassik (faqat asosiy asosiy xotira bilan);
Har bir protsessor uchun qo'shimcha mahalliy kesh bilan;
Har bir protsessor uchun qo'shimcha mahalliy bufer xotirasi mavjud (5.8-rasm).
Protsessorlar umumiy manbalar (xotira va UHV) bilan o'zaro ishlash nuqtai nazaridan Umuman olganda, UMA arxitekturasining quyidagi turlari ajralib turadi:
Umumiy avtobus va vaqt taqsimoti bilan (7.9);
Koordinata tugmasi bilan;
Ko'p bosqichli tarmoqlarga asoslangan.
Faqat bitta avtobusdan foydalanish UMA ko'p protsessorining hajmini 16 yoki 32 protsessor bilan cheklaydi. Katta o'lchamga ega bo'lish uchun aloqa tarmog'ining boshqa turi talab qilinadi. Eng oddiy ulanish sxemasi koordinata tugmasi (5.10-rasm). Koordinatali kalitlar bir necha o'n yillar davomida bir qator kirish chiziqlariga o'zboshimchalik bilan bir qator kirish chiziqlarini ulash uchun ishlatilgan.
Koordinata tugmasi bloklanmagan tarmoqdir. Bu shuni anglatadiki, biron bir chiziq yoki tugun allaqachon band bo'lgan bo'lsa ham, protsessor har doim kerakli xotira blokiga ulanadi. Bundan tashqari, oldindan rejalashtirish shart emas.
Koordinatali kalitlar o'rta o'lchamdagi tizimlar uchun juda mos keladi (5.11-rasm).
2x2 kalitlarga asoslanib, siz ko'p bosqichli tarmoqlarni qurishingiz mumkin. Mumkin bo'lgan variantlardan biri bu omega tarmog'idir (5.12-rasm). N protsessorlari va n xotira modullari uchun log 2 n qadam, har bir qadamda n / 2 almashtirish ishlatiladi, ya'ni har bir qadam uchun jami (n / 2) log 2 n almashtirish kerak. Bu n n tugunlardan (kesishish nuqtalari), ayniqsa katta n uchun juda yaxshi.
Bitta avtobusga ega bo'lgan UMA ko'p protsessorlarining hajmi odatda bir necha o'nlab protsessorlar bilan cheklanadi va koordinatali ko'p protsessorlar yoki kalitlarga ega bo'lgan ko'p protsessorlar qimmat uskunalarni talab qiladi va ular unchalik katta emas. 100 dan ortiq protsessorlarni olish uchun siz turli xil xotiralarga kirishingiz kerak.
Ko'p protsessorlarning keng ko'lamliligi uchun NUMA xotirasiga (NonUniform Memory Access) notekis kirish huquqiga ega bo'lgan arxitektura moslashtirilgan. UMA ko'p protsessorlari singari, ular barcha protsessorlar uchun bitta manzil maydonini ta'minlaydilar, ammo UMA mashinalaridan farqli o'laroq, mahalliy xotira modullariga kirish masofaviy qurilmalarga qaraganda tezroq.
NUMA tushunchasi NC-NUMA va CC-NUMA qisqartirishlari bilan belgilanadigan yondashuvlarni amalga oshiradi.
Agar masofadan turib xotiraga kirish vaqti yashirilmagan bo'lsa (chunki kesh yo'q), bunday tizim NC-NUMA deb nomlanadi (Keshlashsiz NUMA - NUMA keshlanmaydi) (5.13-rasm).
Agar izchil keshlar bo'lsa, tizim CC-NUMA deb nomlanadi (Kogerent bo'lmagan kesh notekis xotira arxitekturasi - NUMA izchil kesh bilan) (7.14).
Von Neumann kompyuteri yaratilgandan beri asosiy xotira chiziqli (bir o'lchovli) shaklida tashkil etilgan kompyuter tizimida manzil maydoniso'zlarning ketma-ketligidan va keyingi baytlardan iborat. Tashqi tashkilot ham xuddi shunday tartibda. xotira. Garchi bunday tashkilot ishlatiladigan uskunaning o'ziga xos xususiyatlarini aks ettirsa ham, u odatda dasturlarni yaratish usuliga mos kelmaydi. Ko'pgina dasturlar modul shaklida tashkil etiladi, ularning ba'zilari o'zgarmas (faqat o'qish uchun, bajarishga mo'ljallangan), boshqalarida o'zgartirilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlar mavjud.
Agar operatsion tizim va apparat foydalanuvchi dasturlari va modullar tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar bilan samarali ishlashi mumkin, bu bir qator afzalliklarni beradi.
Modullar bir-biridan mustaqil ravishda tuzilishi va tuzilishi mumkin va bitta moduldan ikkinchisiga barcha ulanishlar dastur ishlayotgan vaqtda tizim tomonidan hal qilinadi.
Turli xil modullar juda o'rtacha xarajatlar tufayli turli darajadagi himoya darajalariga ega bo'lishi mumkin (faqat o'qing, faqat bajaring).
Modullarni turli jarayonlar o'rtasida almashishni ta'minlaydigan mexanizmdan foydalanish mumkin (bitta topshiriq ustida ishlashda jarayonlarning o'zaro hamkorligi uchun).
Parkinsonning qisqartirilgan qonunida aytilishicha: "Dasturlar ularni qo'llab-quvvatlash uchun mavjud bo'lgan to'liq hajmdagi xotirani to'ldirish uchun kengaymoqda". (OS haqida aytilgan edi). Ideal holda, dasturchilar hajmi va tezligi cheksiz bo'lishini xohlashadi xotirabu o'zgaruvchan bo'lmagan, ya'ni. quvvat o'chirilgan paytda o'z tarkibini saqlab turdi, shuningdek arzon bo'ladi. Ammo, aslida bunday xotira yo'q. Shu bilan birga, saqlash moslamalarini ishlab chiqarish texnologiyasini rivojlantirishning har qanday bosqichida quyidagi barqaror munosabatlar qo'llaniladi:
kirish vaqti qanchalik qisqa bo'lsa, bit qimmatroq;
imkoniyatlar qanchalik katta bo'lsa, xarajatlar bir oz past bo'ladi;
imkoniyatlar qanchalik katta bo'lsa, kirish vaqti uzoqroq bo'ladi.
bit qiymati kamayadi;
quvvatni oshirish;
kirish vaqti ortadi;
protsessorning xotiraga kirish chastotasi pasayadi.
Shakl 6.1.Xotira ierarxiyasi
Aytaylik protsessor ega kirish ikki darajali xotiraga. Birinchi daraja E 1 so'zni o'z ichiga oladi va kirish vaqti T 1 \u003d 1 ns bilan tavsiflanadi. Ushbu darajaga protsessor to'g'ridan-to'g'ri ishlay oladi. Ammo, agar olishni istasangiz so'zikkinchi darajada joylashgan bo'lsa, u birinchi darajaga o'tkazilishi kerak. Bundan tashqari, nafaqat kerakli so'z, va ma'lumotlar blokibu o'z ichiga oladi so'z. Chunki kirilayotgan manzillar protsessorguruhlarga yig'ilishga moyil (ko'chadan, muolajalar) protsessor kichik takrorlanadigan buyruqlar to'plamini anglatadi. Shunday qilib, protsessor yangi qabul qilingan xotira bloki bilan ancha uzoq vaqt ishlaydi.
T2 \u003d 10 ns ikkinchi xotira darajasiga kirish vaqtini va P bilan belgilaymiz. munosabat tezkor xotirada istalgan so'zning paydo bo'lishi, barcha qo'ng'iroqlar soniga. Bizning misolimizda P \u003d 0.95 (ya'ni 95% qo'ng'iroqlar tezkor) xotirabu juda real), keyin o'rtacha kirish vaqti xotira quyidagicha yozilishi mumkin:
T cf \u003d 0.95 * 1ns + 0.05 * (1ns + 10ns) \u003d 1.55ns
Ushbu printsip nafaqat ikki darajali xotira uchun qo'llanilishi mumkin. Bu haqiqatan ham sodir bo'ladi. Operativ xotira miqdori hisoblash jarayoni oqimining tabiatiga sezilarli ta'sir qiladi, chunki u bir vaqtning o'zida ishlaydigan dasturlar sonini cheklaydi, ya'ni. ko'p dasturlash darajasi. Jarayon vaqtning bir qismini vaqtni tugashni kutishga sarflaydi, deb taxmin qilsangiz operatsiyalar I / O, keyin ideal holatda markaziy protsessorning (CPU) Z yuklanish darajasi bog'liqlik bilan ifodalanadi
Z \u003d 1 - p n, bu erda n - jarayonlar soni.
Shaklda 6.2-rasmda Z \u003d p (n) tugallanishning turli kutish vaqtlariga bog'liqligi ko'rsatilgan. operatsiyalar kirish-chiqish (20%, 50% va 80%) va n-sonli jarayonlar soni. Yuqori protsessor yukini olish uchun juda ko'p miqdordagi operativ xotira talab qilinadi. Agar dasturlashning maqbul darajasini ta'minlash uchun mavjud xotira etishmasa, ba'zi bir jarayonlarning tasvirlari to'liq yoki qisman vaqtincha yuklanadigan hisoblash jarayonini tashkil qilish usuli taklif qilingan. haydash.
Shubhasiz, har qanday resurslarni kutayotgan nofaol jarayonlarni vaqtincha bo'shatish, shu jumladan, markaziy protsessorning keyingi qismini olish kerak. Vaqt o'tishi bilan burish yuklanmagan jarayonning bajarilishi, uning tasviri operatsiyadan diskka qaytariladi xotira. Agar bu operativ xotirada bo'sh joy yetarli emasligini ko'rsatsa, u holda davom eting haydash yana bir jarayon yuklanadi.
Bunday almashtirish ( virtualizatsiya) RAM xotirasi sizga ko'p dasturlash darajasini oshirishga imkon beradi, chunki hozirda operativ xotira miqdori bir vaqtning o'zida bajariladigan jarayonlar sonini keskin cheklamaydi. Bunday holda, jarayon tasvirlari egallagan operativ xotiraning umumiy hajmi mavjud bo'lgan RAM hajmidan sezilarli darajada oshishi mumkin.
Bunday holda, virtual operatsiya xotirahajmi haqiqiydan ancha kattaroq xotira tizimi va faqat ishlatiladigan jarayonning adreslash imkoniyatlari bilan cheklangan (Pentium 2 32 \u003d 4 Gb ga asoslangan kompyuterda). Odatda virtual (zohiriy) deyiladi manbaxususiyatlarga ega (bu holda juda ko'p miqdordagi OP), aslida u bunday narsaga ega emas.
Virtualizatsiya RAM hisoblash tizimining apparat va dasturiy ta'minotining kombinatsiyasi (protsessor sxemalari va operatsion tizim) tomonidan avtomatik ravishda dasturchining ishtirokisiz amalga oshiriladi va dastur mantig'iga ta'sir qilmaydi.
Virtualizatsiya xotira ikki mumkin bo'lgan yondashuvlar asosida mumkin:
almashtirish (almashtirish) - jarayonlar tasvirlari diskka yuklanadi va butun RAMga qaytariladi;
virtual xotira ( virtual xotira) - jarayonlarni tasvirlash qismlari (segmentlar, sahifalar, bloklar va boshqalar) asosiy xotira va disk o'rtasida o'tkaziladi.
ko'chiriladigan ma'lumotlarning ko'pligi va shu sababli tizimning sekinlashishi va xotiradan samarasiz foydalanish;
virtual bo'sh joy mavjud bo'sh xotiradan oshadigan jarayonni yuklay olmaslik.
Virtual xotira unda bu kamchiliklar mavjud emas, ammo uning asosiy muammosi - virtual manzillarning jismoniy manzillarga aylantirilishi (nega bu muammo yanada ravshan bo'ladi, ammo hozircha muhim) xarajatlar agar maxsus choralar ko'rilmasa, ushbu jarayon uchun vaqt kerak).
Virtual xotira tushunchasi
Virtual xotiraga ega samolyotda jarayonning manzil maydoni (jarayon tasviri) kompyuterning tashqi xotirasida saqlanadi va real xotiraga qismlarga dinamik ravishda kerak bo'lganda ROPdagi bo'sh joylarga yuklanadi. Biroq, dastur bu haqida hech narsa bilmaydi, yozilgan va to'liq ROP-da bo'lgani kabi bajariladi.
Virtual xotira tashqi xotirada operativ xotirani simulyatsiya qilishdir.
Virtual va haqiqiy manzillarni ko'rsatish mexanizmi ular orasidagi yozishmalarni o'rnatadi va chaqiriladi dinamik manzil tarjimasi(DPA ).
Bu erda kompyuter allaqachon noyob xususiyatlarga ega bo'lgan jismoniy mashina emas, balki mantiqiy qurilma sifatida ishlaydi. DPA dasturiy ta'minot darajasida qo'llab-quvvatlanadi. Intel MP-da, 386 protsessordan boshlab, virtual xotira qo'llab-quvvatlanadi.
Bunday protsedura EK kompyuterlari uchun - 2 va undan yuqori seriyalar, SM kompyuterlar uchun - 1700, IBM PC uchun - I386 va undan yuqori kompyuterlar uchun amalga oshiriladi.
Virtual xotirani boshqarishda ulashgan virtual manzillar, albatta, qo'shni haqiqiy manzillar bo'lmasligi kerak (sun'iy qo'shilish). Dasturchi protseduralar va ma'lumotlarni RRO-ga joylashtirishni ko'rib chiqish zaruriyatidan ozod bo'ladi. U dasturlarni faqat algoritm tafsilotlarini va dastur tuzilishini hisobga olib, apparat tuzilishining o'ziga xos xususiyatlariga e'tibor bermasdan yozish imkoniyatini beradi.
DPA mexanizmi qaysi VP hujayralari hozirda ROPda va aynan qaerda ekanligini ko'rsatadigan jadvallarni saqlashni o'z ichiga oladi. Axborot elementlarining individual xaritasi (so'zma-so'z yoki bayt-by-bit) mantiqiy emasligi sababli (manzillarni xaritalash jadvallari uchun ROP protseduralarga qaraganda ko'proq talab qilinadi), manzillarni xaritalash OP bloklari darajasida amalga oshiriladi.
1-rasm. Dinamik manzil tarjimasi
Muammo:jarayonlarning qaysi qismi VUPda saqlanishi kerak, ba'zi bir vaqtning o'zida ROPning ba'zi qismlarini tashqariga chiqarib, boshqalarini joylashtirish.
Yechilishi kerak bo'lgan yana bir muammo: Blok hajmini qanday qilish kerak?
Blok hajmining oshishi blokirovkalash jadvalining hajmini pasayishiga olib keladi, ammo almashish vaqtini ko'paytiradi va aksincha blok hajmining pasayishi jadvallarning ko'payishiga va tashqi xotira bilan almashish vaqtining qisqarishiga olib keladi.
Bloklar sobit o'lcham (sahifa) va o'zgaruvchan o'lcham (segmentlar) bo'lishi mumkin. Shu munosabat bilan, bor virtual xotirani tashkil qilishning to'rtta usuli:
1.Dinamik sahifa tashkiloti.
2. Segmentni tashkil qilish.
3. Birlashtirilgan segment-sahifalar tashkiloti.
4. Ikki darajali sahifani tashkil qilish.
Sahifa va segment tizimidagi virtual manzillar ikki komponentli bo'lib, buyurtma qilingan juftlikni anglatadi (p, d)), qayerda p - element joylashtirilgan blokning raqami (sahifa yoki segment) va d - ushbu blokning boshlang'ich manziliga nisbatan ofset. Virtual manzillarni tarjima qilishV \u003d (p, d)) haqiqiy xotiraning manziligar quyidagicha amalga oshirildi. Keyingi jarayon faollashtirilganda, ushbu jarayon bloklari aks ettirilgan jadvalning manzili maxsus protsessor registriga yuklanadi. Blok raqamiga ko'ra p Bloklash xaritasi jadvalidan RAMga yuklangan sahifalar uchun virtual va fizik sahifalar o'rtasida o'zaro yozishma o'rnatilgan yoki virtual sahifa diskka tushirilganligi to'g'risida yozuv o'qiladi. Bundan tashqari, sahifalar jadvalida boshqaruv ma'lumotlari, masalan, sahifani o'zgartirish belgisi, yuklab olinmaslik belgisi (ba'zi sahifalarni tushirish taqiqlangan bo'lishi mumkin), sahifaga kirish bayrog'i (ma'lum vaqt davomida xitlar sonini hisoblash uchun ishlatiladi) va mexanizm tomonidan ishlab chiqarilgan va ishlatilgan boshqa ma'lumotlar mavjud. virtual xotira. Tanlangan blokning o'qish joyining manziliga ofset hajmi qo'shiladi. d va kerakli haqiqiy manzil hisoblanadi.
2-rasmVirtual manzilni haqiqiy xotira manziliga o'zgartiring
Virtual xotirani boshqarish strategiyasi nima ekanligini ko'rib chiqing? ROP boshqaruvida bo'lgani kabi, RaIni boshqarish uchun uchta toifali strategiya mavjud, ularning maqsadi sahifalarni kutishni qisqartirish va faqat foydalanilgan bloklarni ROPda joylashtirishdir.
Push strategiyasi , OPdagi tashqi xotiradan sahifa yoki segmentni qachon qayta yozishni belgilaydi.
a) so'rov bo'yicha surish- tizim davom etayotgan jarayondan sahifaga / segmentga havolalarni kutadi (sahifaning yo'qligi sababli uzilishlar);
uchun dalillar:
dasturning bajarilishini oldindan aytib bo'lmaydi;
vakolatxonada faqat kerakli sahifalarni joylashishini kafolatlash;
kerakli sahifalarni aniqlash uchun qo'shimcha xarajatlar minimal;
bitta blokni almashtirish kutish vaqtining ko'payishiga olib keladi.
Afzallik: kutish vaqti qisqartirildi.
Hozirgi vaqtda apparat samaradorligi oshib bormoqda va optimallashmagan echimlar hisoblash tizimlarining samaradorligini pasayishiga olib kelmaydi.
Joylashtirish strategiyasi, kiruvchi sahifa / segmentni qaerga joylashtirishni aniqlash. Sahifa tizimlarida bu ahamiyatsiz: har qanday bepul blokda (sahifa belgilangan o'lchamga ega). Segmentlangan tizimlarda haqiqiy OPga nisbatan bir xil strategiyalar (birinchi mos hududda, eng mosida, eng kamida).
Push (almashtirish) strategiyasi, kirish sahifasini bo'shatish uchun OP dan qaysi sahifani / segmentni olib tashlashni aniqlaydi.
Mana asosiy muammo " sirpanish"deb yozilgan sahifada keyingi vaqtda ROP-ga joylashtirilishi kerak.
VUPdan chiqadigan bloklarni aniqlash tartibini ko'rib chiqing.
a) tasodifiy sahifa paydo bo'lishi- haqiqiy tizimlarda foydalanilmaydi;
b) kelgan birinchi sahifani yaratish (FIFO - burilish). Uni amalga oshirish uchun sahifalar uchun vaqt belgilarini belgilash kerak.
Argument: Sahifa allaqachon o'z imkoniyatlaridan foydalanish imkoniyatiga ega edi.
Aslida: Faol ishlatilgan sahifalarni almashtirish ehtimoli ko'proq, chunki sahifalarni uzoq vaqt davomida topish bu doimiy ravishda ishlatilishini anglatishi mumkin. Masalan, ishlatilgan matn muharriri.
v) eng uzun ishlatilmagan sahifalarni yaratmoq.
Amalga oshirish uchun vaqt jadvallarini yangilash kerak. Evristik dalil: - Yaqin o'tmish kelajak uchun yaxshi qo'llanma.
Kamchilik - bu sezilarli xarajatlar: vaqt belgilarini doimiy ravishda yangilab turish.
d) kam ishlatiladigan sahifalarni yaratishda - sahifalar soni mavjudligini taxmin qiladi (yangilangan vaqt belgilariga qaraganda kamroq intensiv). Intuitiv ravishda asosli, ammo shuningdek, oqilona bo'lmasligi mumkin.
e) yaqinda foydalanilmagan sahifalarni yaratishda - kam xarajatli eng keng tarqalgan algoritm. Har bir sahifada ikkita apparat bitlari tomonidan amalga oshiriladi:
1. davolash belgisi 0 - edi
1 - yo'q edi.
2. 0 yozuvini o'zgartirish belgisi o'zgarmasdir.
1 - o'zgartirildi.
Quyidagi kombinatsiyalar mumkin { 00,10,01,111). Agar sahifada o'zgarishlar bo'lmasa, sahifani shunchaki qayta yozish mumkin va diskka saqlanmaydi.
