Особенности современных аппаратных платформ

103. Что значит резидентное программное обеспечение?

Резидентная программа (или TSR-программа, от англ. Terminate and Stay Resident — «завершиться и остаться резидентной») — в операционной системе MS-DOS программа, вернувшая управление оболочке операционной системы (command.com), либо надстройке над операционной системой (Norton Commander и т. п.), но оставшаяся в оперативной памяти персонального компьютера. Резидентная программа активизируется каждый раз при возникновении прерывания, вектор которого эта программа изменила на адрес одной из своих процедур. Т.е это постоянно загруженное ПО, работающее в фоновом режиме.

104. Каков порядок загрузки программ в мультипрограммном режиме?

Программы, одновременно претендующие на использование центрального процессора, в мультипрограммном режиме упорядочиваются по приоритетам. В случае конфликтов управление получает программа с наивысшим приоритетом.

Если при обслуживании наиболее приоритетной программы создается ситуация, что вычисления не могут быть продолжены (например, требуется ввести дополнительные данные), то прерывание обслуживания сопровождается передачей управления следующей по приоритетности программе. Но как только условия, препятствующие продолжению наиболее приоритетной задачи, отпадут, процессор вновь возвращается к продолжению решения ранее прерванной программы.

105. Перечислите круг вопросов решаемых операционной системой в мультипрограммном режиме.

Распределение ресурсов, прерывание и возобновление программ, распределение приоритетов.

106. Что такое фрагментация памяти?

Когда блоки доступной памяти располагаются между участками распределенной памяти, то говорят, что происходит фрагментация памяти.

107. Как деградация вычислительной системы связана с фрагментацией памяти?

При размещении новых программ/процессов в ОЗУ ЭВМ (для их мультипрограммной обработки) образуются свободные фрагменты ОЗУ между программами/процессами. Суммарный объем свободных фрагментов может быть достаточно большим, но, в тоже время, размер самого большого свободного фрагмента недостаточно для размещения в нем новой программы/процесса.

108. В чем выражается деградация вычислительной системы?

В системе имеются незанятые ресурсы ОЗУ, но они не могут быть использованы.

109. Какой механизм используется вычислительной системой, поддерживающей виртуальную память?

Менеджер виртуальной памяти система содержащий функцию отображения (трансляции) адресов.

110. Каков механизм преобразования адресов при использовании виртуальной памяти?

Механизм преобразования виртуальных адресов в физические должен предусматривать ведение таблиц, показывающих, какие области виртуальной памяти в текущий момент находятся в физической памяти и где именно размещаются. Обычно отображаемая информация группируется в блоки

111. Что такое страничная организация памяти?

Страничная память — способ организации виртуальной памяти, при котором единицей отображения виртуальных адресов на физические является регион постоянного размера (т. н. страница). Типичный размер 4096 байт, для некоторых архитектур до 128 КБ.

112. Поясните структуру адреса вычислительной системы при страничной организации.

Структура адреса в данной вычислительной машине такова: адрес любой ячейки памяти представлен в виде двух полей; старшие его разряды являются номером страницы, а младшие разряды являются смещением относительно страницы (здесь используется тот факт, что размер страницы равен степени двойки)

113. Чему равен размер страницы при страничной организации памяти?

Типичный размер 4096 байт, для некоторых архитектур до 128 КБ

114. Что такое таблица приписки?

Аппаратное средство вс, реализованное с помощью регистров памяти.

Табл. Приписки имеет L строк (макс. Число страниц), адресуемых в вс. Адресное пространство программы может состоять не > чем из L страниц. Каждая строка соответствует виртуальной странице программы с номером, совпадающим с номером строки. Строка содержит номер физической страницы, соответствующий данной вирт. Странице.

115. Опишите структуру таблицы приписки.

Запись таблицы страниц обычно содержит в себе следующую информацию: флаг «страница отображена», физический адрес, флаг «страница доступна из режима пользователя». При неустановке данного флага страница доступна только из режима ядра. флаг «страница доступна только на чтение». В некоторых случаях используется только для режима пользователя, то есть в режиме ядра все страницы всегда доступны на запись. флаг «страница недоступна на исполнение». режим использования кэша для страницы. Влияет на тип шинных транзакций, инициируемых процессором при обращении через данную запись. Особенно часто используется для видеопамяти (комбинированная запись) и для отображенных в память регистров устройств (полное отсутствие кэширования).

116. Что такое прерывание по защите памяти?

Если обращение к памяти не может быть оттранслировано через TLB, то микрокод процессора обращается к таблицам страниц и пытается загрузить PTE оттуда в TLB. Если и после такой попытки сохранились проблемы, то процессор исполняет специальное прерывание, называемое «отказ страницы» (page fault). Обработчик этого прерывания находится в подсистеме виртуальной памяти ядра ОС.

117. Как связаны программы и таблица приписки в мультипрограммном режиме, использующем виртуальную память?

Для каждой программы, выполняемой в мультипрограммном режиме, создается своя виртуальная память. Каждая программа использует одни и те же виртуальные адреса от нулевого до максимально большого в данной архитектуре. Ну а виртуальные адреса уже преобразуются в адрес в таблице приписки. Для преобразования виртуальных адресов в физические физическая и виртуальная память разбиваются на блоки фиксированной длины, называемые страницами. Объемы виртуальной и физической страниц совпадают. Страницы виртуальной и физической памяти нумеруются. Виртуальный (логический) адрес в этом случае представляет собой номер виртуальной страницы и смещение внутри этой страницы. В свою очередь, физический адрес - это номер физической страницы и смещение в ней.

118. Как делятся внешние устройства вычислительной системы?

Запоминающие и ввода-вывода информации.

119. Что такое внешние запоминающие устройства?

Внешние по отношению к материнской плате (т. е. к ним обращаются через контроллер) устройства для долговременного хранения информации.

120. Перечислите типы внешних запоминающих устройств современных вычислительных систем.

HDD, SSD, flash, CD, DVD, blue-rey…

121. Перечислите конструктивные элементы жестких магнитных дисков (hard disk driver, HDD).

122. Как определяется местоположение информации на магнитном диске?

По таблице разметки.

Существует 2 основных способа адресации секторов на диске:

· цилиндр-головка-сектор (англ. cylinder-head-sector, CHS);

· линейная адресация блоков (англ. linear block addressing, LBA).CHS При этом способе сектор адресуется по его физическому положению на диске 3 координатами - номером цилиндра, номером головки и номером сектора. В дисках объёмом больше 528 482 304 байт (504 Мб) со встроенными контроллерами эти координаты уже не соответствуют физическому положению сектора на диске и являются «логическими координатами».LBA При этом способе адрес блоков данных на носителе задаётся с помощью логического линейного адреса. LBA-адресация начала внедряться и использоваться в 1994 году совместно со стандартом EIDE (Extended IDE). Необходимость LBA была вызвана, в частности, появлением дисков больших объемов, которые нельзя было полностью использовать с помощью старых схем адресации.

123. Какая технология используется в CD ROM, DVD ROM, Blue Ray дисковых устройствах?

Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки из питов (англ. pit — углубление), выдавленных в поликарбонатной основе. Каждый пит имеет примерно 100 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Промежутки между питами называются лендом (англ. land — пространство, основа). Шаг дорожек в спирали составляет 1,6 мкм. Питы рассеивают или поглощают падающий на них свет, а подложка — отражает. Поэтому записанный компакт-диск — пример отражательной дифракционной решётки с периодом 1,6 мкм.

124. Что такое лунки (pits) в CD ROM? См. 123

125. Что такое площадки (lands) в CD ROM? См. 123

126. Как осуществляется запись информации на CD ROM?

1. Мастеринг — процесс подготовки данных, для запуска в серию.

2. Фотолитография — процесс изготовления штампа диска. На стеклянный диск наносится слой фоторезиста, на который производится запись информации. Фоторезист — полимерный светочувствительный материал, который под действием света изменяет свои физико-химические свойства.

3. Запись информации. Запись производится лазерным лучом, мощность которого модулируется записываемой информацией. Для создания пита мощность лазера повышается, что приводит к разрушению химических связей молекул фоторезиста, в результате чего он «задубевает».

4. Проявка фоторезиста. Поверхность фоторезиста подвергается травлению (кислотному, щелочному, плазменному), при котором удаляются те области фоторезиста, которые не были экспонированы лазерным лучом.

5. Гальванопластика. Проявленный стеклянный мастер-диск помещается в гальваническую ванну, где на его поверхность производится электролитическоеосаждение тонкого слоя никеля.

6. Штамповка дисков методом литья под давлением с использованием полученного штампа.

7. Напыление зеркального металлического (алюминий, золото, серебро и др.) слоя на информационный слой.

8. Нанесение защитного лака.

9. Нанесение графического изображения — лейбла (от англ. Label).

127. Чем отличается характер вращения CD ROM от вращения магнитного диска?

Угловая скорость вращения CD ROM диска не постоянна.

128. Чем отличается CD ROM диск от CD R (CD-Recordable) диска?

Материалом изготовления.

Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disc Recordable) для однократной и CD-RW (Compact Disc ReWritable) для многократной записи. В таких дисках используется специальный активный материал, позволяющий производить запись/перезапись информации. Различают диски с органическим (в основном диски CD-R-типа) и неорганическим (в основном CD-RW-диски) активным материалом.
При использовании органического активного материала запись осуществляется путём разрушения химических связей материала, что приводит к его потемнению (изменению коэффициента отражения материала). При использовании неорганического активного материала запись осуществляется изменением коэффициента отражения материала в результате его перехода из аморфного агрегатного состояния в кристаллическое и наоборот. И в том и в другом случае запись производится модуляцией мощности лазера.

129. Чем по внешнему виду отличается CD ROM диск от CD R (CD-Recordable) диска?

Цветом, надписью.

130. Как поддерживается заданная скорость вращения CD R диска?

Информация на компакт-диске записана с постоянной линейной плотностью, поэтому для достижения равномерной скорости считывания скорость вращения диска изменяется в зависимости от перемещения считывающей головки. Стандартная скорость его вращения равна 500 об/мин при чтении с внутренних зон и 200 об/мин - при чтении с внешних (информация записывается начиная с внутренних дорожек)

131. Почему эффективность записи на CD R диск составляет 28,4%?

В 1984 году была опубликована "Желтая книга", в которой описан следующий стандарт.

Для записи данных было необходимо повысить надежность, для этого каждый байт (8 бит) стали кодировать в 14 разрядное число (по размеру почти дублирование записи, но за счет кодирования эффективность может быть, как при тройной записи), чтобы можно было восстановить потерянные биты.

Логическое расположение данных на CD-ROM для режима 1

Заголовок содержит:
Первые 12-ть байт заголовка содержат 00FFFFFFFFFFFFFFFFFFFF00, чтобы считывающее устройство могло распознать начало сектора.
Следующие три байта содержат номер сектора.
Последний байт содержит код режима

ECC (Error Correction Code) - код исправления ошибок.
В режиме 2 поле данных объединено с полем ECC в 2336-байтное поле данных. Этот режим можно использовать, если не требуется коррекция ошибок, например, видео и аудио запись.

Коррекция ошибок осуществляется на трех уровнях:

· внутри символа;

· в кадре;

· в CD-ROM-секторе.
Поэтому 7203 байта содержат только 2048 байта полезной нагрузки, около 28%.

132. Что такое VTOC (Volume Table of Contents) и какие ограничения накладываются на CD R?

VTOC - стандартный метод чтения оглавления тома.

Стандарт High Sierra

Стандарт ISO 9660

Стандарты CD-ROM («книги»)

133. Чем технология CD-RW (CD-ReWritable) отличается от технологии CD-R?

Дело в том, что записываемые диски, в отличие от обычных, состоят не из четырёх, а из пяти слоев:

· основной;

· регистрирующий;

· отражающий;

· защитный;

· декоративный.

На основном слое отсутствует информационный узор. Добавлен ещё один слой - регистрирующий. Именно на него записываются данные. Лазерный луч выжигает информационный узор в материале этого слоя, затемняя определённые точки поверхности. При считывании информации луч будет отражаться от этих точек слабее, чем от остальных.

Разумеется, при записи компакт-диска лазер дисковода должен работать с большей мощностью, чем при чтении.

134. Поясните принцип записи информации в CD-RW (CD-ReWritable).

Нагревание регистрируещего слоя до достаточно высокой температуры и затем его охлаждением.

135. Что собой представляет цифровой многоцелевой диск DVD (Digital Versatile Disk)?

Носитель информации, выполненный в форме диска, имеющего такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и линзы с большей числовой апертурой.

136. Назовите основные форматы, использующие технологию DVD (Digital Versatile Disk).

DVD-видео — содержат фильмы (видео и звук);

DVD-Audio — содержат аудиоданные высокого качества (гораздо выше, чем на аудио-компакт-дисках);

DVD-Data — содержат любые данные;

смешанное содержимое.

137. Что собой представляет технология Blu-Ray?

Формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой четкости.

138. Что такое Flesh память?

Разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Это же слово используется в электронной схемотехнике для обозначения технологически законченных решений постоянных запоминающих устройств в виде микросхем на базе этой полупроводниковой технологии. В быту это словосочетание закрепилось за широким классом твердотельных устройств хранения информации.

139. Поясните суть технологии используемой во Flesh памяти.

Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры.

140. Где в основном используются устройства Flesh памяти?

Существует два основных применения флеш-памяти: как мобильный носитель информации и как хранилище программного обеспечения («прошивки») цифровых устройств. Зачастую эти два применения совмещаются в одном устройстве.

141. Поясните процесс записи-считывания во Flesh памяти.

Принцип работы полупроводниковой технологии флеш-памяти основан на изменении и регистрации электрического заряда в изолированной области («кармане») полупроводниковой структуры.

142. Назовите основной недостаток устройств Flesh памяти?

Изменение заряда сопряжено с накоплением необратимых изменений в структуре и потому количество записей для ячейки флеш-памяти ограничен.

Скорость записи и чтения ограничены пропускной способностью USB

Flesh -накопитель способствует распространению вирусов в среде Windows «от одного флеш-накопителя к другому».