Please enable JavaScript.

Coggle requires JavaScript to display documents.

АКОС. Аппаратная часть (Ядро предоставляяет доступ к ресурсам (Виды ядер…

- - - - Характеристики процессора:
        
        Тактовая частота
        
        Набор инструкций - допустимых упр. кодов
        
        Разрядность - количество инфы, которое он обработает за такт
        
        Количество ядер
        
        Кэш (подробнее в иерархии памяти)
- - - - Строение процессора
        
        Управляющие Ус-ва
        
        Арифметическо-логические устройства
        
        Регистры
        
        Кэш
        
        Команда - состоит из
        
        Кода операции
        
        Типа аргументов, подаваемых на вход
        
        Аргументов
        
        Виды:
        
        Арифметические (+ - * / %)
        
        Побитовые ( логические \( \bigoplus, \vee, \wedge \), а также сдвиги вправо-влево-по циклу)
        
        Перемещения память-регистр (MOV, CMP)
        
        Работа со стеком PUSH, POP, и другое
        
        Переходы
        
        Переход по адресу JMP
        
        По условию *включен флаг, как-то "сравненный" с нулем*
        
        Функция CALL, вызывающая функцию при помощи стека
        
        Регистр - блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю оперативную память (СОЗУ) внутри процессора. Большей частью недоступен программисту
        
        Виды регистров:
        
        общего назначения - юзаются командами
        
        специальные регистры
        
        регистры флагов - отражают тек. состояние процессора
        
        Instruction pointer
        
        Флаги состояния говорят о результатах
        арифметических операций
        (например, что рез. \(= 2 ^ {k} \) )
        
        Управляющий флаг управляет строковыми инструкциями
        
        Флаг - один или группа бит памяти, используется для хранения двоичной комбинации или кода, который характеризует состояние некоторого объекта. Из флагов состоит регистр флагов
        
        Память - просто набор запоминающих элементов, объединенных в одну плату
        
        Кеш - промежуточный буфер микропроцессора с быстрым доступом для уменьшения среднего времени доступа к памяти.
        
        Виды кешей
        
        L2 - больший объем памяти в ущерб скорости
        
        L3 - аналогично. В отличие от первых двух, общий для всего процессора, не разделяется на ядра
        
        L1 - самый быстрый кеш (наименьшее время доступа) с самой широкой шиной, но с самым меньшим объёмом. С ним напрямую работает ядро процессора.
        
        Поиск данных процессором:
        Регистры данных -> L1 -> L2 -> L3 -> оперативная память -> диск
        
        За счет него уменьшается количество обращений процессора к медленной системной памяти
        
        Специальная
        
        Оперативная
    - - Типы данных на компе:
        
        char, short, int, long int, long long int
        
        Для хранения отрицательных чисел используем дополниительный код - из числа А в двоичной записи отнимаем один, потом инвертируем биты
        
        float, double
        
        Для их представления используется запись вида:
        <знаковый бит>:<знаковый бит экспоненты>:<7/10 бит экспоненты>:<мантисса>, мантисса хранится в прямом коде
        
        строки (группа подряд идущих байт, которые можно переносить)
        
        Байты можно хранить как от большего к меньшему (big-endian \( A_n, ..., A_0 \) ), так и слева направо (little-endian \( A_0, ..., A_n \) )
    - - Виртуальная память - это
        
        Conceptually, an array of N contiguous byte-sized
        cells stored on disk. Each of the cells has its own virtual address that serves as array index for the contents cached in main memory
        
        Средство, создающее процессу иллюзию безграничности ОЗУ(в том числе в случае, если прога требует больше памяти, чем есть в оперативке)
        
        Суть ее в том, что в оперативке хранится только та инфа, которая используется в активном процессе. А в схемах VM у процесса создается иллюзия того, чтовся необходимая ему информация лежит в основной памяти
        
        Механизм кэширования памяти:
        
        VM systems partition virtual
        memory into fixed-sized blocks called virtual pages
        
        После разбиения менеджером памяти виртуального адресного пространства на страницы виртуальный адрес становится парой (p,d) p - номер страницы, d - смещение внутри страницы
        
        Виртуальные страницы хранятся на диске и отображаются в физические адреса, хранящиеся в оперативке
        
        Таблица страниц
        
        Хранит в себе
        
        Бит присутствия — используется ли страница (по нему ведётся поиск, обращение к неиспользуемому вызывает прерывание page fault)
        
        Права доступа (r, r/w)
        
        Бит грязности — по этому виртуальному адресу изменяли память (используется для свопа, сбрасывается после сохранения)
        
        Бит доступа — к этой странице обращались (на запись / чтение) (сбрасывается через некоторое время)
        
        Бит сбрасываемости — можно ли сбрасывать страницы в своп
        
        Физический адрес
        
        Механизм менеджмента памяти
        
        Механизм защиты памяти:
        *
        
        Аппаратная поддержка
        
        MMU - компонент аппаратного обеспечения компьютера, через который “проходят” все запросы к памяти, совершаемые процессором. Задача этого устройства — трансляция адресов, управление кэшированием памяти и её защита.
        
        Процессор подаёт на вход MMU виртуальный адрес
        
        Если MMU выключено или если виртуальный адрес попал в нетранслируемую область,
        
        то физический адрес просто приравнивается к виртуальному
        
        Если MMU включено и виртуальный адрес попал в транслируемую область,
        
        Производится трансляция адреса, то есть замена номера виртуальной страницы на номер соответствующей ей физической страницы (смещение внутри страницы одинаковое):
        
        Если запись с нужным номером виртуальной страницы есть в TLB [Translation Lookaside Buffer],
        
        то номер физической страницы берётся из нее же
        
        Если нужной записи в TLB нет,
        
        Приходится искать ее в таблицах страниц, которые операционная система размещает в нетранслируемой области ОЗУ (чтобы не было промаха TLB при обработке предыдущего промаха).
        
        Поиск может быть реализован как аппаратно, так и программно — через обработчик исключения, называемого страничной ошибкой (page fault). Найденная запись добавляется в TLB, после чего команда, вызвавшая промах TLB, выполняется снова.
        
        Буфер ассоциативной трансляции (Translation lookaside buffer, TLB) — это специализированный кэш центрального процессора, используемый для ускорения трансляции адреса виртуальной памяти в адрес физической памяти.
        
        Виртуальная память опасна.
        Неправильное ее использование приводит к гадостям типа segmentation fault и подобным
    - - Скалярный процессор - процессор с традиционной фон-неймановской архитектурой, оперирующий только со скалярными данными.
      - Векторный процессор - процессор, обеспечивающий параллельное выполнение операции над массивами данных (векторами).
        Векторный процессор характеризуется специальной архитектурой, построенной на группе параллельно работающих процессорных элементов.
        Векторный процессор предназначен для обработки изображений, матриц и массивов данных.