csa update

2026-10-03 13:42:57 +03:00
parent fec7f50b3e
commit 11432e782f
13 changed files with 132 additions and 7 deletions
@@ -77,7 +77,7 @@

 Цвета - 3 партии входных данных. Цифры - на каком такте будут на данном этапе вычисления
 ### Практика
-На практике все перечисленные механизмы встречаются в современных [компьютерных системах](Компьютерные%20системы.md), в том числе:
+На практике все перечисленные механизмы встречаются в современных [компьютерных системах](../Системная%20инженерия/Компьютерные%20системы.md), в том числе:
 - В процессорах общего назначения
 - В специализированных процессорах
 - В распределенных системах
@@ -1,15 +0,0 @@
-Получить данные, преобразовать/накопить, и выдать в иземенном/обработанном виде.
-## Особенности
-1. Главный приоритет: производительность
-2. Параллелизм, спекулятивные вычисления (вычисления, которые выполняет компьютер, но в результате они могут оказаться не нужными)
-3. Кластерные и облачные вычисления
-## История
-
-![История инф систем](../../Attachments/История%20инф%20систем.png)
-
-1. Mainframes - большие компьютерные системы, колоды перфокарт. Пакетный режим, долго считает
-2. Minis - миниЭВМ, компьютеры значительно меньше, эксклюзивный доступ к компьютеру, человек логиниться уже под своим юзером, а не кучу людей на одно вычисление
-3. Desktops - компьютеры на рабочем месте, почти у всех
-4. Сервисы - решения прикладных задач, чтобы не делать их локально
-5. Мобильные вычисления - повсеместно
-6. Вычисления окружают нас уже повсеместно
@@ -1,17 +0,0 @@
-Любые технические системы, оснащенные алгоритмами или заданным поведением
-Пример:
- ПК, сервер
- языковая модель
- цифровая электрическая схема
- кабели зарядки мобильных телефонов (микроконтроллеры расчитывают сколько напряжения можно передать и так далее)
- светодиодная лампа
- дверной замок
- автомобиль
- станок
- и т.п.
-## Классификация компьютерных систем
-1. [Информационные системы](Информационные%20системы.md)
-2. [Управляющие системы](Управляющие%20системы.md)
-
-Про [Уровни компьютерных систем](../Системная%20инженерия/Уровни%20компьютерных%20систем.md)
-История: [Докомпьютерные вычисления](Докомпьютерные%20вычисления.md)
@@ -0,0 +1,61 @@
+1. Развитие [Машины Тьюринга](Модель%20вычислений.md#Машина%20Тьюринга). Отличия:
+	- Лента заменена на Random-Access Memory (RAM)
+	- Инструкции и данные объединены
+2. Призвана быть максимально простой в реализации и производстве
+3. Процедурное программирование и ООП - тот же принцип
+
+![](../../Attachments/Машина%20фон%20Неймана.png)
+## Особенности
+1. Использование двоичного кодирования
+	- Встречается и троичное, и двоично-десятичное кодирование
+2. Программное управление. Команды выполняются последовательно
+	- Последовательность и порядок сегодня условны
+3. Память компьютера однородно хранит данные и программы
+	- Однородность спорна
+4. Ячейки памяти компьютера имеют адреса. Random-Access Memory
+	- Адрес не сводится к целому числу сегодня
+	- Память не является пассивным элементом компьютера
+5. Возможность условного перехода
+	- И перехода по иным причинам
+## Окружение
+### (Микро)процессор
+Цифровая схема, которая выполняет операции с внешним источником данных (обычно с памятью или потоком данных)
+### (Микро)контроллер
+Микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает функции процессора и периферийных устройств, содержит ОЗУ и/или ПЗУ
+### Оперативная память (память)
+Обычно часть компьютерной памяти, в которой хранится выполняемый машинный код, а также входные, выходные и промежуточные данные
+## Control Unit и DataPath
+### Control Unit
+Компонент центрального процессора (CPU), управляющей работой процессора. CU часто использует двоичный декодер для преобразования закодированных инструкций в управляющие сигналы, координирующие работу остальных блоков
+### DataPath
+АЛУ, набор регистров и внутренние шины CPU, по которым данные перемещаются между ними
+
+![](../../Attachments/Control%20Unit%20and%20DataPath.png)
+## Виды инструкций
+1. Работа с памятью: запись констант, копирование данных (память, регистры, порты I/O)
+2. Арифметческие, логические и битовые операции
+3. Управляющие операции: переходы, вызов и возврат из подпрограмм
+4. Инструкции сопроцессоров: загрузка и выгрузка данных, управление сопроцессором
+## Роль машинного слова
+Единица данных, которая выбрана естественной для данной архитектуры процессора
+1. Может быть адресована в памяти
+2. Передается по шине между памятью и процессором за один раз
+3. Является стандартной единицей обрабатываемой информации
+4. Связанные вопросы: формат инструкции, форматы данных, форматы адресов
+## На практике
+1. В чистом виде практически не встречаются
+2. Влияние на индустрию - трудно переоценить
+3. Элементы архитектуры присутствуют в подавляющем большинстве процессоров и средств разработки
+4. Структурное программирование, ООП - наследие фон Неймана
+5. Ловушка обратной совместимости
+## Вариации
+1. Память команд и данных: Принстонская и Гарвардская архитектуры
+	- Типы данных, адресные пространства, машинные слова, теги
+2. Принцип работы с данными в DataPath
+	- Accumulator, Register-to-Register, Register-to-Memory, Memory-to-Memory, Stack Architectures
+3. "Мощность" системы команд: CISC, RISC
+	- Количество операндов (0, 1, 2, ...)
+	- Кодирование инструкций
+	- Принципы построения Control Unit
+4. Адресация операндов
+Кроме того: ввод-вывод, параллелизм, иерархия памяти и тп
@@ -7,7 +7,7 @@
 ### ПЛК
 - Специальная разновидность электронной вычислительной машины
 - Особенности
-	1. [Управляющие системы](Управляющие%20системы.md)
+	1. [Управляющие системы](../Системная%20инженерия/Управляющие%20системы.md)
 	2. Законченные устройства для встроенного использования
 	3. Специализация ввода-вывода, модульность
 	4. Выделение инструментальной составляющей
@@ -0,0 +1,64 @@
+## Инорфмационный процессор
+- Система (электрическая, механическая или биологическая), которая принимает информацию (последовательность символов или состояний) в одной форме и обрабатывает (преобразует) ее в другую форму
+- Например: исходный сигнал в статистику, посредством алгоритмического процесса
+- Включает:
+	1. Ввод
+	2. Процессор
+	3. Хранилище
+	4. Вывод
+## Универсальный процессор
+Позволяет решать широкий круг задач, настройка которых производится после производства "по месту" или в run-time
+### Примечания
+1. Универсальность != полнота по Тьюрингу
+2. Теоретическая универсальность != практическая универсальность
+3. Универсальность противоречит эффективности
+4. Современный процессор - совокупность программного и аппаратного обеспечения
+### Свойства
+1. [Hardware and Software](../Системная%20инженерия/Hardware%20and%20Software.md) (двухэтапное производство)
+2. Полнота по Тьюрингу
+3. Отсутствие "серьезных" ограничений на "объем" программы
+4. Изменяемость ПО
+## Виды процессоров
+1. Application-Specific Integrated Circuit
+2. Coarse-Grained Reconfigurable Arrays
+3. Field-Programmable Gate Array
+4. Digital Signal Processor
+5. Graphics Processing Unit
+6. Central Processing Unit
+
+![](../../Attachments/Процессоры%20и%20системы%20команд.png)
+## Архитектура процессора
+То, как видит компьютер программист. Определена набором команд (язык), местом нахождения операндов (регистры и память) и вычислительными механизмами (кеш, прерывания и тд)
+1. Множество разных [архитектур](../Архитектуры/Вычислительные%20архитектуры.md)
+2. Чтобы понять архитектуру, нужно знать ее язык
+3. Слова в языке компьютера - "инструкции" или "команды"
+4. Словарный запас - "система команд"
+## Микроархитектура процессора
+Соединение простейших цифровых элементов в логические блоки, предназначенные для выполнения команд определенной архитектуры
+### Примечания
+1. Описывает, как в процессоре расположены и соединены друг с другом регистры, АЛУ, конечные автоматы, блоки памяти, интерфейсы ввода-вывода и тп
+2. У каждой архитектуры может быть много микроархитектур, обеспечивающих разное соотношение производительности, цены, сложности, технической эстетики. Они смогут выполнять одни и те же программы
+3. Если ISA и микроархитектура отличаются на уровне MoC - обычно требуется уровень виртуализации (ПО, аппаратура, транслятор и тд)
+## Система команд (ISA)
+- Instruction Set Architecture
+- Абстрактная модель процессора, формирующая интерфейс взаимодействия между программным обеспечением и процессором
+- Производительность, энергопотребление и задержки часто не рассматриваются
+### Что входит
+1. Типы данных
+2. Модель памяти, система и методы адресации
+3. Набор инструкций
+4. Механизмы обработки прерываний и исключений
+5. Методы ввода и вывода
+### Машинное слово
+Фрагмент данных фиксированного размера, обрабатываемый как единое целое процессором
+### Разнообразие систем команд
+1. Действие над памятью/регистрами
+	- Произвольной сложности и длины (CISC)
+	- Фиксированного формата (RISC)
+2. Действие без указания обрабатываемых данных (стековый)
+3. Управляющие сигналы процессора под видом команды (NISC)
+4. Группа команд под видом одной команды (VLIW)
+5. Действие над шиной данных (TTA)
+6. Команды без последовательного исполнения (редукционные)
+7. Система команд из одной команды (URISC)
+8. Управляющие сигналы процессоров под видом команды (NITTA)
@@ -1,25 +0,0 @@
-Взаимодействие с реальным физическим миром с целью контроля или управления посредством *получения данных, преобразования/накопления, и выдачи в измененном/обработанном виде*
-## Особенности
-1. Встроенное исполнение
-	- Интеграция в рельный мир
-	- Ограниченные ресурсы (например, энергия)
-	- Специализация функций, платформы, аппаратуры
-2. Автономная эксплуатация
-3. Требование реального времени
-Объем задачи понятен и строго ограничен, не нужен универсальный вычислитель
-Например: движок в дрели
-## Реальное время
- Не быстро
- Не абсолютно точно
- Не безотказно
- Предсказуемо и в срок
-Примеры: ГЭС - водосброс
-Пример, где один код может быть как ИС, так и УС - видеокодек ffmpeg ( 1 сценарий - конвертация видео на сервере - классика ИС, 2 сценарий - воспроизведение на устройстве пользователя - УС)
-## Эволюция
-
-![Эволюция УС](../../Attachments/Эволюция%20УС.png)
-
-1. Информационная УС - объект управления + кабели (тот же мейнфрейм, только без входного пакета данных, данные были всегда одни и те же)
-2. Встроенные системы - большая интеграция, ну и размеры стали меньше
-3. Распределенные встроенные системы - распределенная обработка
-4. Киберфизические системы - непрерывная связь между физическими объектами и системами управления (например, гироскутер)