ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. БАЗОВЫЕ СВЕДЕНИЯ ТЕОРИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ
МАШИН, КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ 6
11. ТЕРМИНОЛОГИЯ В ОБЛАСТИ ЭВМ, ВС И КОМПЛЕКСОВ 6
12. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 10
1.21. Классификация ЭВМ 10
1.2.11. Настольные ЭВМ (персональные ЭВМ
и рабочие станции) 11
1.2.12. Портативные ЭВМ. 13
1.2.13. Серверы 18
1.2.14. Мэйнфреймы 21
1.2.15. Супер-ЭВМ 23
1.22. Классификация вычислительных систем 24
13. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ И ВС 28
14. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭВМ И ВС 29
15. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЭВМ И ВС 30
1.51. Понятие производительности 30
1.52. Пиковая производительность 32
1.53. Реальная производительность 33
1.54. Время ответа ЭВМ и ВС 40
16. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ И ГОТОВНОСТИ ЭВМ И ВС 40
1.61. Основные понятия надежности ЭВМ и ВС 40
1.62. Количественные показатели надежности, готовности
и ремонтопригодности технических средств ЭВМ и ВС 44
1.63. Показатели надежности программных средств ЭВМ и ВС 47
1.64. Методы и средства повышения надежности ЭВМ и ВС 48
17. АДАПТИВНОСТЬ ЭВМ И ВС 50
18. ЭКОНОМИЧНОСТЬ ЭВМ И ВС 52
Вопросы для самоконтроля 55
ГЛАВА 2. ЭВМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ТИПА 57
21. СТРУКТУРА, ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ И ПРИНЦИПЫ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ЭВМ 57
22. ЦИКЛ КОМАНДЫ 61
23. СИСТЕМА КОМАНД ЭВМ 63
2.31. Классификация по составу и сложности команд 63
2.32. Классификация по месту хранения операндов 67
2.33. Классификация по способу обработки данных
и типу операндов 70
24. ФОРМАТЫ КОМАНД 73
25. СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ 77
26. СИСТЕМА ПРЕРЫВАНИЙ ПРОГРАММ ЭВМ 81
2.61. Необходимость системы прерываний 81
2.62. Общая организация системы прерываний 84
2.63. Определение момента прерывания и приоритета запроса 88
2.64. Передача управления прерывающей программы
и возврат из нее 90
Вопросы для самоконтроля 93
ГЛАВА 3. АРХИТЕКТУРА ПАМЯТИ ЭВМ 95
31. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАМЯТИ ЭВМ 95
32. ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ 97
33. АРХИТЕКТУРА ОСНОВНОЙ ПАМЯТИ 101
3.31. Принципы построения оперативных
запоминающих устройств 101
3.32. Методы повышения быстродействия основной памяти 105
3.3.21. Оптимизация доступа к ОЗУ 106
3.3.22. Структурные методы повышения быстродействия ОП.... 109
34. ПАМЯТЬ С АССОЦИАТИВНЫМ ДОСТУПОМ 116
35. КЭШ-ПАМЯТЬ 118
3.51. Стратегии размещения 119
3.5.11. Прямое распределение 119
3.5.12. Полностью ассоциативное распределение 121
3.5.13. Множественно-ассоциативное распределение 123
3.52. Стратегии обновления основной памяти
и стратегии замещения 124
36. АРХИТЕКТУРА ВИРТУАЛЬНОЙ ПАМЯТИ 125
3.61. Страничная организация памяти 127
3.62. Сегментация памяти 130
Вопросы для самоконтроля 132
ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ ВВОДА-ВЫВОДА 133
41. ОБЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ВВОДА-ВЫВОДА 133
4.11. Структура и функции модуля ввода-вывода 133
4.12. Методы управления вводом-выводом 136
42. КАНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМ ВВОДА-ВЫВОДА .... 140
43. ШИННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДСИСТЕМЫ ВВОДА-ВЫВОДА 143
4.31. Общая организация шин 143
4.32. Алгоритмы арбитража 146
44. СТАНДАРТЫ ШИН 149
4.41. Общие тенденции в развитии шин 149
4.42. Шины «большого» интерфейса 150
4.43. Шины «малого» интерфейса 153
45. УСТРОЙСТВА ВВОДА-ВЫВОДА 155
4.51. Оосновные типы устройства ввода-вывода 155
4.52. Запоминающие устройства 156
4.5.21. Накопители на жестких магнитных дисках 156
4.5.22. Накопители на гибких магнитных дисках
и магнитооптические накопители 160
4.5.23. Дисковые массивы и уровни RAID 161
4.5.24. Оптические диски 170
4.5.25. Флэш-память 170
4.5.26. Устройства резервного копирования информации 178
4.53. Устройства ввода информации 182
4.5.31. Клавиатура 182
4.5.32. Манипуляторы «мышь», джойстик, световое перо 185
4.5.33. Сканеры 187
4.5.34. Трехмерные сканеры 193
4.54. Устройства вывода информации 194
4.5.41. Матричные принтеры 194
4.5.42. Струйные принтеры 196
4.5.43. Лазерные принтеры 197
4.5.44. Термические принтеры 200
4.5.45. Мониторы (дисплеи) 200
4.5.46. Видеоадаптеры 208
4.5.47. Звуковые адаптеры 215
Вопросы для самоконтроля 218
ГЛАВА 5. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЭВМ И ВС .. 220
51. ТИПЫ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ 220
52. КЛАССИФИКАЦИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВС 226
5.21. Признаки классификации параллельных ВС 226
5.22. Классификация Флинна 227
5.23. Классификация Фенга 229
5.24. Классификация Дункана. Понятие о нетрадиционных
параллельных архитектурах 231
5.25. Современная классификация параллельных ВС 233
5.3. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПАРАЛЛЕЛИЗМА В АРХИТЕКТУРЕ ЭВМ...235
5.4. ПОНЯТИЕ О ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ПРОГРАММИРОВАНИИ 241
5.4.1. Парадигмы параллельного программирования 241
5.4.2. Модели параллельного программирования 243
5.4.3. Понятие о векторизации программ 246
5.4.4. Средства параллельного программирования 251
5.4.4.1. Языковые средства 251
5.4.4.2. Коммуникационные библиотеки 254
5.4.4.3. Средства отладки, мониторинга и оптилшзации параллельных программ 256
5.5. КЛАСС MISD— КОНВЕЙЕРНАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ 258
5.6. СИСТЕМЫ КЛАССА SIMD 260
5.6.1. Векторные ВС 260
5.6.2. Матричные системы 263
5.6.3. Ассоциативные системы 266
5.7. СИСТЕМЫ КЛАССА MIMD 269
5.7.1. Обобщенная структура MIMD-систем 269
5.7.2. Коммуникационные среды MIMD-систем 270
5.7.2.1. Основные характеристики коммуникационных сред 270
5.1.22. Простые коммутаторы 272
5.7.23. Составные коммутаторы 274
5.12А. Коммутатор Клоза 277
5.7.25. Баньян-сети 278
5.126. Распределенные составные коммутаторы 280
5.7.27. Управление коммутаторами 283
5.7.3. MIMD-системы с общей памятью 286
5.7.3.1. Архитектура MlMD-систем с общей памятью 286
5.7.3.2. Обеспечение когерентности памяти в ВС
с общей памятью 289
5.7.3.3. Протокол MESI 291
5.7.3.4. Протоколы поддержки когерентности
для распределенной общей памяти 294
5.7.4. Массово-параллельные ВС 296
5.7.4.1. Общие принципы построения МРР-систем 296
5.7.4.2. Отечественные массово-параллельные ВС МВС-ЮОх 298
5.7.5. Кластерные ВС 301
5.8. УПРАВЛЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ
В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВС 304
5.9. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВС С НЕТРАДИЦИОННОЙ АРХИТЕКТУРОЙ 309
5.9.1. Вычислительные системы, управляемые потоком данных 309
5.9.2. Систолические массивы 317
Вопросы для самоконтроля 320
ГЛАВА 6. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗВИТИИ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 323
61. НАНОТЕХНОЛОГИЯ 323
62. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ 327
63. ОПТИЧЕСКИЙ КОМПЬЮТЕР 332
64. КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ 338
65. КРИОГЕННЫЕ ЭВМ 343
66. НЕЙРОКОМПЬЮТЕРЫ 348
6.61. Общие положения 348
6.62. Нейронная сеть человека 350
6.63. Простейшие нейрокомпьютеры 352
6.64. Архитектура нейронной сети 353
6.6.41. Обучение 353
6.6.42. Модели сетей 356
6.65. Промышленные нейрокомпьютеры
и перспективы их развития 358
Вопросы для самоконтроля 360
Литература 361
Предметный указатель 367
Список сокращений 374