SzA1 - Számítási Modell, Architektúra Flashcards

1
Q

A számítási modell fogalma

(Korábban a jelentése: soros vagy párhuzamos végrehajtás?)

A

A számításra vonatkozó alapelvek absztrakciója.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Az architektúra fogalma

A

1964 Amdahl: Azon ismeretek összessége, amelyeket egy alacsonyszintű programnyelvben programozónak ismernie kell, hogy hatékony programot írjon, pl.: regiszterek, memória,
címzési módok, utasításkészlet.

A külső jellemzők, a belső felépítés és a működés összessége.
Adott absztrakciós szinten (Level) a számítási modul (M), a specifikáció (S) és az
implementáció (I) összessége.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

A számítási modell és az architektúra kapcsolatai

A

Számítási modell (Leírása igényeket támaszt)

Programnyelv (Ez kielégíti a számítási modell igényeit)

Architektúra

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

A számítási modell jellemzői

A
  1. Min hajtjuk végre a számítást?
  2. Hogyan képezzük le a számítási feladatot?
  3. Mi vezérli a végrehajtás sorrendjét?
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Min hajtjuk végre a számítást a Neumann-féle számítási modellnél?

A
  • Számítást adatokon hajtjuk végre
  • Az adatokat tipikusan változók jelentik
  • Az adat végtelen értékmódosítási lehetőséggel rendelkezik (többszörös értékadás)
  • Az adatok és az utasítások közös memóriaterületen helyezkednek el
  • A számítási műveleteket az adatokon végrehajtott adatmanipulációs műveletek sorozatának segítségével végezzük el
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Hogyan képezzük le a számítási feladatokat a Neumann-féle számítási modellnél?

A
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Mi vezérli a végrehajtást a Neumann-féle számítási modellnél?

A
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Az adatfolyam modell alap leírása

A

A számítást itt is adatokon hajtjuk végre, de csak egyszeres értékadás van, és a bemeneti adatokat egy adathalmaz formájában adjuk meg. A számítási feladatot adatfolyami gráffal képezzük le, input adatok halmazával. A gráf tartalmaz csomópontokat (műveletet végző egységek) és éleket (I/O adatok).

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Mi vezérli a végrehajtást az adatfolyam modellnél?

A

Adat meghajtott (stréber modell), nem vezérelt meghajtott.

A végrehajtás sorrendjét az adatok elérhetősége határozza meg.

Az adat meghajtott program utasításai semmilyen szempontból sem rendezettek.

  • Az adatok tárolása az utasításon belül történik (regiszterek).
  • Procedurális jellegű
  • Igen magas kommunikációs és szinkronizációs igény, ezáltal bonyolultabb, mint pl a Neumann
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

A Neumann-féle és az adatfolyam modell összehasonlítása

A
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Processzor szintű logikai architektúra

A

• adattér • adatmanipulációs fa • állapottér • állapot műveletek

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

A processzor szintű fizikai architektúra

A

• Műveletvégző • Vezérlő • Input/Output • Megszakítás

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

A számítási modellek csoportosításai

A
  • Számítási modellek: szekvenciális vagy párhuzamos
  • Végrehajtás meghajtása: vezérlés, adat, vagy igény meghajtott
  • Probléma csoportosítása: procedurális vagy dekleratív
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

A számítási modellek csoportosítása

„Min hajtjuk végre a számítást?” elv szerint csoportosítva

A

<n></n>

(piaci megvalósítás:)

1) @Adatalapú számítási modell

(Az adatokat típusokba soroljuk (elemi és összetett). Az elemi adattípusok meghatározzák az adat értelmezési tartományát, értékkészletét, az értelmezett műveletek halmazát. Pl.: integer (16 bites) esetén ÉT: –32768 – +32767, ÉK: egész értékek, értelmezett műveletek: +, –, ×, ÷.)

  1. a)— @Neumann-féle számítási modell
  2. b)— @adatfolyam számítási modell
  3. c)— @applikatív

(kísérleti stádium)

2) @Objektum alapú számítási modell
3) @Predikátum – logikai számítási modell (prolog)
4) @Tudás alapú számítási modell
5) @Hibrid számítási modell (pl Neumann és az adatfolyam modell keveréke)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Neumann -féle számítási modell igénye

A

Programnyelv iránt

  • változó deklarálás
  • adatmanipuláló utasítások
  • vezérlésátadási utasítás

Architektúrával szemben:

  • változók kezelésére memória
  • a következő utasítás címét tartalmazza egy speciális vas: PC (Program Counter), amely inkrementál
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Neumann elvű modell esetén a számítási feladat megengedi:

A
    • változók deklarálását
    • adatmanipulációs utasítások deklarálását
    • vezérlésátadó utasítások deklarálását
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Architektúra elégíti ki Neumann elvű modell esetén a felmerülő igényeket a következő módon:

A
  • a változókat a memória meghatározott helyén tárolja úgy, hogy biztosítja a változók értékének korlátlan számú változtathatóságát
  • az architektúra rendelkezik egy speciális regiszterrel (programszámláló), ami tárolja a következő utasítás címét
18
Q

Neumann-féle számítási modell

A
19
Q

A Neumann-féle modell következményei

A
    • előzmény érzékeny (változó értéke menet közben változik)
    • alapvetően szekvenciális végrehajtás
    • mellékhatások (rossz címzés, 0-val való osztás)
    • egyszerű implementáció
20
Q

Adatfolyam számítási modell

A
21
Q

Adatfolyam modell csoportosítása

A
  • számítási modell szerint párhuzamos
  • végrehajtás meghajtása szerint adat meghajtott
  • probléma csoportosítása szerint procedurális
22
Q

Applikatív modell (lusta modell)

A
    • adat alapú
    • deklaratív modell
    • a számítási feladatot egy komplex matematikai függvény formájában adjuk meg
    • végrehajtás vezérlése: igény meghajtott
23
Q

Mitől függ az applikatív modellnél a végrehajtás?

A

Igényfüggő, a modell igényvezérelt. Akkor hajtódik végre, ha kell egy folyamathoz egy másik folyamat eredménye. (lusta modell)

24
Q

Objektum alapú modell

A
    • az objektumokat tekintjük az adat kiterjesztésének
    • objektum osztályokat, típusokat csomagként definiáljuk
    • vezérlés meghajtott
    • a feladatot az objektumon végrehajtandó műveletek sorozataként adjuk meg
25
Q

Hibrid modell

A

Neumann + adatfolyam keveréke pl

26
Q

Logikai architektúra

A
  • adott absztrakciós szinten a fizikai architektúra elvonatkoztatása
  • logikai architektúra az adott absztrakciós szinten = {M,S}L
  • adott absztrakciós szinten a fekete doboz külseje
27
Q

Architektúra szintek (Bell, Newell)

A
  • Bell, Newell szinteket rendel az architektúra fogalmához:
    • a. Globális P.M.S. (processzor, memória, switch)
    • b. Programnyelv (magas, alacsony)
    • c. Logikai/tervezési szint
    • d. Áramköri szint
28
Q

Processzor szintű logikai architektúra részei (Instruction Set Architecture)

A
    • adattér
    • adatmanipulációs fa
    • állapottér
    • állapot műveletek
29
Q

Logikai architektúra

A
  • adott absztrakciós szinten a fizikai architektúra elvonatkoztatása
  • logikai architektúra az adott absztrakciós szinten = {M,S}L
  • adott absztrakciós szinten a fekete doboz külseje
  • absztrakciós szint ( L )
  • számítási modell ( M )
  • specifikáció ( S )
  • implementáció ( I )
30
Q

A processzor-szintű logikai architektúra (Instruction Set Architecture) részei

A
  • adattér
  • adatmanipulációs fa
  • állapottér
  • állapotműveletek
31
Q

A rendszerszintű logikai architektúra

A

Operációs rendszerrel interakciók

32
Q

Fizikai architektúra

A
    • adott absztrakciós szinten a logikai architektúra megvalósítása
    • fizikai architektúra az adott absztrakciós szinten = {M,I}L (nem vagyunk kíváncsiak a specifikációra)
    • adott absztrakciós szinten a fekete doboz belseje
33
Q

A processzor-szintű fizikai architektúra (Microarchitecture) részei:

A
    • műveletvégző
    • vezérlő
    • I/O rendszer
    • Megszakítási rendszer
34
Q

A rendszerszintű fizikai architektúra:

A

Memória, sínrendszer

35
Q

Egy korszerű számítógép szintjei:

A
  • Alkalmazások (Pl. Word, Excel)
  • Problémaorientált nyelv (Pl. Pascal, C)
  • Assembly szintű nyelvek (Architektúra labor)
  • Operációs rendszer gépi része (Operációs rendszerek)
  • Logikai architektúra (Architektúra)
  • Fizikai architektúra (Architektúra)
  • Digitális rendszer szintje (Digitális technika)
  • Áramköri szint (Elektronika)
36
Q

Adattér -(Logikai architektúra része)-
részei

(Logikai architektúra része:

    • adattér
    • adatmanipulációs fa
    • állapottér
    • állapotműveletek)
A

Memóriatér

Regisztertér (4 biten címezzük)

37
Q

Logikai architektúra (Processzor szintű)
Adattér

A

A processzor által manipulálható tér, amíg a processzor „elér”.
pl. vezérlőkártyán I/O regiszter is idetartozik

38
Q

Memóriatér (Regisztertérhez képest) (Adattér része)

A

Nagyobb
Lassabb
Külső lapkán
Olcsóbb
Lehet közös az I/O címtérrel

39
Q

Regisztertér (Memóriatérhez képest) (Adattér része)

A

Kisebb
Gyorsabb
A processzor lapkáján (vezérlőkártyán is)
Drágább
Mindig önálló címtér

40
Q

Memóriatér

A
  • · Tárolási kapacitása az egyik legfontosabb tulajdonsága
  • · Kétféle címtér
    • o Modell címtere: a címsín szélessége határozza meg a kapacitást (32 bit: 4GB)
    • o Implementáció címtere: alkalmazás igénye, ill. anyagi lehetőségek határozzák meg
  • · A valós memória tárolási kapacitásának fejlődése:
    • o 40-es évek: pár száz memóriarekesz
    • o 1950 IAS 10 bites címsín, vagyis