Вопрос 15. Методы повышения эффективности функционирования компьютеров

Рассмотрим некоторые способы повышения эффективности.

Хранение информации в виде самоопределяемых данных

Обычно информация о типе хранимых в памяти данных содержится в командах программы. Однако в ячейке памяти, где хранятся данные, можно указать и тип данных, дополнив их некоторым набором бит — тегом. Этот принцип организации памяти получил название теговый.

Какие преимущества даёт тег? Известно, что в IBM 370 имеется 15 различных команд ADD, формат одной из них требует двух 4-битовых полей для указания длины обоих операндов. Использование тегов позволило бы ограничиться одной командой, а тип подлежащих сложению операндов и их длину компьютер мог бы определить путём анализа содержимого тегов.

Существуют два типа тегов: статические, содержимое которых определяется перед выполнением программы, и динамические — с наполнением его содержания во время вычислений и периодическим обновлением.

Использование тегов позволяет выявить некоторые ошибки. Например, выявится ошибка сложения операндов различных типов (строка и, например, число с плавающей точкой).

Теги позволяют повысить скорость обработки команд. Это происходит, во-первых, из-за того, что в этом случае не требуется генерация компилятором отдельных наборов команд для преобразования данных, а, во-вторых, отпадает необходимость в извлечении из памяти и декодировании команд преобразования данных.

Хотя все данные требуют наличия дополнительных полей, но за счёт многократного к ним обращения, а также благодаря устранению избыточности информации в кодах операций команд в машинах с теговой организацией памяти потребуется меньший объём для хранения программ и данных, чем в компьютерах с традиционной архитектурой. Проведённые эксперименты с программами на языке Cobol показали, что при числе обращений к операнду больше 3,5 раза, теговая организация уже становится выгодной и по объёму памяти. Среднее же число обращений к одному операнду в некоторых наборах программ обработки экономической информации больше магического числа 10,4 (магическим числом в математической статистике называется оценка математического ожидания случайной величины, не являющаяся статистически значимой — прим. ред.).

Наряду с тегами во многих машинах используются дескрипторы. Это дополнительная информация, играющая роль косвенного адреса ячейки памяти с данными. В таких компьютерах команды содержат ссылки на дескрипторы, которые, в свою очередь, ссылаются на области памяти, хранящие значения операндов команд.

Области санкционированного доступа

Средства обеспечения доступа используются для защиты данных. Для защиты памяти выделяются домены - области санкционированного доступа как локальное адресное пространство, определяющее адреса, которые могут формироваться или использоваться некоторым набором команд. Имеется в виду, что область памяти защищается и от случайного обращения, и от несанкционированного доступа.

Одноуровневая память

Данные в программу обычно передаются через фактические параметры или через ввод-вывод (имеющий, например, файловую структуру). Разная организация данных на различных носителях информации может быть неприемлемой для одного и того же модуля.

Решение проблемы требует унификации ЗУ, чтобы программист оперировал одинаковой адресацией вне зависимости от организации ЗУ. В этом случае файлы станут элементами одноуровневой памяти, функции перемещения данных между различными уровнями возлагаются на соответствующее программное обеспечение и аппаратуру, что несколько напоминает виртуальную память. Однако одноуровневая память в отличие от виртуальной распространяется на все запоминающее пространство системы, а не только обеспечивает вопросы связанные с недостатком оперативной памяти.

Достоинства одноуровневой памяти:
сравнительно низкая стоимость программного обеспечения;
независимость адресации от принципа организации памяти.

Трудности, возникающие при этом:
создание встроенного в архитектуру компьютера механизма иерархии ЗУ;
восстановление памяти;

Дата добавления: 2015-10-23