Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 56

6. Рассмотрим компьютер с идентичными интерпретаторами на уровнях 1, 2 и 3. Для выборки, анализа и исполнения одной команды интерпретатору требуется n служебных команд. На уровне 1 одна команда исполняется за k наносекунд. За какое время одна команда будет исполнена на уровнях 2, 3 и 4?

7. В каком смысле аппаратное и программное обеспечение эквивалентны? В каком они не эквивалентны?

8. Разностная машина Беббиджа была снабжена фиксированной программой без возможности внесения изменений. Не напоминает ли это вам современные компакт-диски? Аргументируйте свой ответ.

9. Одно из следствий идеи фон Неймана о хранении программы в памяти компьютера — возможность вносить изменения в программы. Приведите пример, где это может быть полезно (подсказка: подумайте об арифметических операциях над массивами).

10. Производительность 75-й модели 360 в 50 раз выше, чем модели 30, однако время цикла меньше всего лишь в 5 раз. Объясните, почему.

11. На рис. 1.4 и 1.5 изображены схемы компьютерных систем. Опишите, как происходит процесс ввода-вывода в каждой из систем. У какой из них общая производительность больше?

12. Предположим, что каждый из 300 миллионов жителей США каждый день потребляют две упаковки продуктов, оснащенных микросхемами RFID. Сколько таких микросхем придется произвести за год, чтобы покрыть такой объем спроса? Если одна микросхема стоит один цент, в какую сумму обойдется производство микросхем в полученном объеме? Сравните исчисленную сумму с объемом ВВП и подумайте, не станет ли проблематичным внедрение этой технологии?

13. Назовите три бытовых устройства, в которые имеет смысл устанавливать встроенные процессоры.

14. В определенный момент времени диаметр транзистора в микропроцессоре составлял один микрон. Каков будет диаметр транзистора в новой модели в следующем году в соответствии с законом Мура?

15. Ранее было показано, что закон Мура относится не только к плотности полупроводников, но и прогнозирует рост размеров компьютерных моделей (в разумных пределах) и сокращение времени моделирования. Покажите, что гидродинамическая модель, которая сегодня выполняется за 4 часа, будет выполняться за один час на компьютерах, построенных через 3 года, и всего 15 минут — на компьютерах, построенных через 6 лет. Затем покажите, что для крупномасштабной модели с ожидаемым временем выполнения в 5 лет расчеты завершатся раньше, если запустить их на 3 года позже.

16. В 1959 году компьютер IBM 7090 мог выполнять около 500 000 команд в секунду, его память состояла из 32 768 36-разрядных слов, а стоил он 3 миллиона долларов. Сравните его с современными компьютерами и вычислите сводный коэффициент их улучшения — для этого перемножьте отношения объемов памяти и скоростей, и разделите на отношение цен. Теперь посмотрите, к каким последствиям привели бы аналогичные улучшения в авиации за тот же период времени. «Боинг 707» начал выпускаться в существенных количествах в 1959 году. Его скорость составляла 950 км/час, изначально машина вмещала до 180 пассажиров и стоила 4 000 000 долларов. Какой скоростью, вместимостью и ценой обладал бы этот самолет сегодня, если бы авиация развивалась такими же темпами, что и компьютеры? Не забудьте привести свои оценки скорости, объема памяти и цены.