Тема 1. Багаторівнева комп'ютерна організація. Архітектура комп'ютера
1. Дати тлумачення понять «цифровий комп’ютер», «програма», «машинна мова».
Цифровий комп’ютер -технічний пристрій або пристосування, призначене для отримання та обробки інформації в цифровій формі, використовуючи цифрові технології.
Програма - це рішення для виконування операції над данними, за допомогою якого можна отримати деякі результати в тому чи іншому завданні.
Машинна мова програмування — це штучна мова, створена для передачі команд машинам, зокрема комп'ютерам. Мови програмування використовуються для створення програм, які контролюють поведінку машин, та їй запису алгоритмів.За допомогою мов нескладного рівня створюються ефективні і компактні програми, оскільки розробник отримує доступ до всіх можливостей процесора.
2. Пояснити значення терміна «багаторівнева комп’ютерна організація»
1. Багаторівнева комп'ютерна організація – підхід, у якому розглядається ряд абстракцій, кожна з яких надбудовується над абстракцією нижчого рівня. Більшість сучасних комп'ютерів і двох і більше рівнів.
3. Розкрити сутність понять «транслятор», «інтерпретатор», «компілятор»
Транслятор - це програма або технічний засіб, в якому задіяні три мови: вихідний, цільовий і базисний. Їх можна записати в Т-формі, розташувавши вихідний ліворуч, цільовий праворуч і базисний нижче.
Існує три види компіляторів:
Транслятор - це самокомпілятор, якщо у нього вихідна мова відповідає базисній.
Компілятор, у якого цільова мова дорівнює базисній, називається саморезидентною.
Транслятор - це крос-компілятор, якщо у нього цільова і базисна мови різні.
Інтерпретатор - читає програму і, безпосередньо взаємодіючи з операційною системою, виконує її. Перетворення і виконання програми відбувається по рядках.
Компілятор - на відміну від інтерпретаторів, компілятор повністю перетворює початковий код програми в машиний, який операційна система може виконати самостійно
4. Розтлумачте загальний принцип роботи багаторівневої віртуальної машини.
Віртуальна машина – це спеціальне програмне забезпечення, яке емулює роботу фізичної машини. Попри те, що віртуальна машина знаходиться в межах реального фізичного "хазяїна" і використовує його ресурси, вона лишається цілком незалежною, оскільки володіє власними програмними компонентами (процесором, материнською платою, відеоадаптером, мережевим інтерфейсом, пам'яттю, жорсткими дисками), які можуть навіть відрізнятися тих, які має хост, а також містить свою ОС і додатки.
Особливості зберігання даних: віртуальні диски
Більшість віртуальних машин зберігають свої дані, включаючи операційну систему і додатки, в спеціальному файлі під назвою віртуальний диск, який містить файлову систему і представлений гостьовій ОС як звичайний фізичний жорсткий диск. Такий файл або набір файлів може зберігатися на основному або віддаленому комп'ютері, бути частиною віртуальної машини або монтуватися в ОС фізичної машини. Фактично, віртуальний диск – це жорсткий диск віртуальної машини, який може бути різних типів
Операційна система, на якій встановлено віртуальну машину, називається основною або хост-ОС, а операційна система самої віртуальної машини називається гостьовою. Кожна гостьова ОС запускається в окремому вікні на основній ОС, аналогічно до звичайної програми.
Все віртуальне обладнання, яке живить гостьову ОС, керується спеціальним механізмом, який називається гіпервізором. Гіпервізор відомий як менеджер віртуальної машини: він виділяє фізичні ресурси для кожної з систем і гарантує, що вони не перериватимуть роботу одна одної. Як правило, гіпервізори реалізуються на програмному рівні, але існують і такі, що вже вбудовані в прошивку системи.
5. Поясніть ієрархічну природу комп’ютера.
Комп'ютер є складною системою. Сучасні комп'ютери складаються з мільйонів або й мільярдів елементарних електронних компонент. Для зрозумілого опису такої складної системи використовується її ієрархічна природа, тобто комп'ютер розглядається як набір взаємозв'язаних підсистем, кожна з яких також є ієрархічною (рис. 1.22). Найнижчим рівнем є елементарна підсистема. На кожному рівні складна система включає набір відповідним чином з'єднаних компонент, які визначають її поведінку на даному рівні. Кожен рівень може бути описаним структурою та функціями компонент. Структура включає перелік компонент та організацію їх взаємозв'язків. Функції описують операції кожної індивідуальної компоненти.
6. Дати характеристики основних рівнів сучасного комп’ютера.
Комп'ютер має багаторівневу організацію. Найнижчим є рівень фізичних пристроїв, об'єктами якого є транзистори. Він є основою для цифрового логічного рівня, об'єктами якого є вентилі, побудовані на декількох транзисторах. Вентиль виконує прості логічні функції, такі як: І, АБО. На основі цифрового логічного рівня формується рівень між-регістрових передач або мікроархітектурний рівень, об'єктами якого є регістри, мультиплексори, лічильники, стеки регістрів, блоки постійної та оперативної пам'яті, суматори, арифметико-логічні пристрої і т. д.
7. Коли вперше була розроблена і впроваджена операційна система? Які функції вона виконувала?
Перший справжній цифровий комп'ютер був винайдений англійським математиком Чарльзом Беббідж (Charles Babbage, 1792-1871)
Це була чисто механічна машина, так як технології даного часу не були достатньо розвинені для виготовлення багатьох деталей і механізмів високої точності.