Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Ответы - Организации ЭВМ и систем - файл 1.doc


Загрузка...
Ответы - Организации ЭВМ и систем
скачать (299 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc299kb.29.11.2011 20:54скачать

1.doc

  1   2   3   4   5
Реклама MarketGid:
Загрузка...
№1. Архитектура ЭВМ. Понятие архитектуры.

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных

средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное

построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности

структурного построения ЭВМ.

Термин "архитектура системы" часто употребляется как в узком, так и в широком смысле этого слова. В узком смысле под архитектурой понимается архитектура набора команд. Архитектура набора команд служит границей между аппаратурой и программным обеспечением и представляет ту часть системы, которая видна программисту или разработчику компиляторов. Следует отметить, что это наиболее частое употребление этого термина. В широком смысле архитектура охватывает понятие организации системы, включающее такие высокоуровневые аспекты разработки компьютера как систему памяти, структуру системной шины, организацию ввода/вывода и т.п.

Применительно к вычислительным системам термин "архитектура" может быть определен как распределение функций, реализуемых системой, между ее уровнями, точнее как определение границ между этими уровнями. Таким образом, архитектура вычислительной системы предполагает многоуровневую организацию. Архитектура первого уровня определяет, какие функции по обработке данных выполняются системой в целом, а какие возлагаются на внешний мир (пользователей, операторов, администраторов баз данных и т.д.). Система взаимодействует с внешним миром через набор интерфейсов: языки (язык оператора, языки программирования, языки описания и манипулирования базой данных, язык управления заданиями) и системные программы (программы-утилиты, программы редактирования, сортировки, сохранения и восстановления информации).

Интерфейсы следующих уровней могут разграничивать определенные уровни внутри программного обеспечения. Например, уровень управления логическими ресурсами может включать реализацию таких функций, как управление базой данных, файлами, виртуальной памятью, сетевой телеобработкой. К уровню управления физическими ресурсами относятся функции управления внешней и оперативной памятью, управления процессами, выполняющимися в системе.

Следующий уровень отражает основную линию разграничения системы, а именно границу между системным программным обеспечением и аппаратурой. Эту идею можно развить и дальше и говорить о распределении функций между отдельными частями физической системы. Например, некоторый интерфейс определяет, какие функции реализуют центральные процессоры, а какие - процессоры ввода/вывода. Архитектура следующего уровня определяет разграничение функций между процессорами ввода/вывода и контроллерами внешних устройств. В свою очередь можно разграничить функции, реализуемые контроллерами и самими устройствами ввода/вывода (терминалами, модемами, накопителями на магнитных дисках и лентах). Архитектура таких уровней часто называется архитектурой физического ввода/вывода.
№2^ . Основные характеристики ЭВМ

Детализацией архитектурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные

категории специалистов вычислительной техники. Инженеры - схемотехники

проектируют отдельные технические устройства и разрабатывают методы их

сопряжения друг с другом. Системные программисты создают программы управления

техническими средствами, информационного взаимодействия между уровнями,

организации вычислительного процесса. Программисты - прикладники разрабатывают

пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие

пользователей с ЭВМ и необходимый сервис при решении ими своих задач. Самого же пользователя интересуют обычно более общие вопросы, касающиеся его

взаимодействия с ЭВМ (человеко-машинного интерфейса), начиная со следующих

групп характеристик ЭВМ, определяющих ее структуру:

·• технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и

производительность, показатели надежности, достоверности, точности, емкость

оперативной и внешней памяти, габаритные размеры, стоимость технических и

программных средств, особенности эксплуатации и др.);

·• характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ;

возможность расширения состава технических и программных средств; возможность

изменения структуры;

·• состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (операционная система

или среда, пакеты прикладных программ, средства автоматизации

программирования).

Одной из важнейших характеристик ЭВМ является ее быстродействие, которое

характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду. Поскольку в

состав команд ЭВМ включаются операции, различные по длительности выполнения и

по вероятности их использования, то имеет смысл характеризовать его или

средним быстродействием ЭВМ, или предельным (для самых “коротких” операций

типа “регистр - регистр”). Современные вычислительные машины имеют очень

высокие характеристики по быстродействию, измеряемые десятками и сотнями

миллионов операций в секунду.

Реальное или эффективное быстродействие, обеспечиваемое ЭВМ, значительно ниже,

и оно может сильно отличаться в зависимости от класса решаемых задач.

Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, резко отличающихся друг от

друга своими характеристиками, не обеспечивает достоверных оценок. Поэтому

очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней

характеристику производительности - объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу

времени. Например, можно определять этот параметр числом задач, выполняемых за

определенное время. Однако сравнение по данной характеристике ЭВМ различных

типов может вызвать затруднения. Поскольку оценка производительности различных

ЭВМ является важной практической задачей, хотя такая постановка вопроса также

не вполне корректна, были предложены к использованию относительные

характеристики производительности.

Другой важнейшей характеристикой ЭВМ является емкость запоминающих устройств.

Емкость памяти измеряется количеством структурных единиц информации, которое

может одновременно находиться в памяти. Этот показатель позволяет определить,

какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.

Наименьшей структурной единицей информации является бит - одна двоичная цифра.

Как правило, емкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения -

байтах (байт равен восьми битам). Следующими единицами измерения служат 1

Кбайт = 210 1024 байта, 1 Мбайт = 210Kбaйтa = = 220 байта, 1 Гбайт = 210

Мбайта = 2м Кбайта = 230 байта.

Обычно отдельно характеризуют емкость оперативной памяти и емкость внешней

памяти. В настоящее время персональные ЭВМ могут иметь емкость оперативной

памяти, равную 4 - 32 Мбайтам и даже больше. Этот показатель очень важен для

определения, какие программные пакеты и их приложения могут одновременно

обрабатываться в машине.

Емкость внешней памяти зависит от типа носителя. Так, емкость одной дискеты

составляет 0, 3 - 3 Мбайта в зависимости от типа дисковода и характеристик

дискет. Емкость жесткого диска может достигать нескольких Гбайтов, емкость

компакт - диска (CD ROM) - сотни Мбайтов (640 Мбайт и выше) и т. д. Емкость

внешней памяти характеризует объем программного обеспечения и отдельных

программных продуктов, которые могут устанавливаться в ЭВМ. Например, для

установки операционной среды Windows 95 требуется объем памяти жесткого диска

более 100 Мбайт и не менее 8 - 16 Мбайт оперативной памяти ЭВМ.

Надежность - это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени.

Высокая надежность ЭВМ закладывается в процессе ее производства. Переход на

новую элементную базу - сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) резко сокращает

число используемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с

другом. Хорошо продумана компоновка компьютера и обеспечение требуемых режимов

работы (охлаждение, защита от пыли). Модульный принцип построения позволяет

легко проверять и контролировать работу всех устройств, проводить диагностику

и устранение неисправностей.

Точность - возможность различать почти равные значения. Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными единицами представления информации (байтом, словом, двойным словом).

Во многих применениях ЭВМ не требуется большой точности, например, при

обрабатывании текстов и документов, при управлении технологическими

процессами. В этом случае достаточно использовать 8 - и, 16 - разрядные

двоичные коды.

При выполнении сложных расчетов требуется использовать более высокую

разрядность (32, 64 и даже более). Поэтому все современные ЭВМ имеют

возможность работы с 16 - и 32 - разрядными машинными словами. С помощью

средств программирования языков высокого уровня этот диапазон может быть

увеличен в несколько раз, что позволяет достигать очень высокой точности.

Достоверность - свойство информации быть правильно воспринятой. Достоверность

характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный

уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами

контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения

эталонных задач и повторных расчетов. В особо ответственных случаях проводятся

контрольные решения на других ЭВМ и сравнение результатов.
3. Области применения ЭВМ различных классов. Классификация ЭВМ.

Классификация компьютеров по областям применения

    • Персональные компьютеры и рабочие станции

    • X-терминалы

    • Серверы

    • Мейнфреймы

    • Кластерные архитектуры

Персональные компьютеры и рабочие станции

Персональные компьютеры (ПК) появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего - "дружественные пользовательские интерфейсы", а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.

Миникомпьютеры стали прародителями и другого направления развития современных систем - 32-разрядных машин. Создание RISC-процессоров и микросхем памяти емкостью более 1 Мбит привело к окончательному оформлению настольных систем высокой производительности, которые сегодня известны как рабочие станции. Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей (в отличие от ПК, которые в начале ориентировались на самого широкого потребителя непрофессионала) привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от ПК и сегодня. Даже наиболее мощные IBM PC совместимые ПК не в состоянии удовлетворить возрастающие потребности систем обработки из-за наличия в их архитектуре ряда "узких мест".

X-терминалы

X-терминалы представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных ASCII-терминалов. Бездисковые рабочие станции часто применялись в качестве дорогих дисплеев и в этом случае не полностью использовали локальную вычислительную мощь. Одновременно многие пользователи ASCII-терминалов хотели улучшить их характеристики, чтобы получить возможность работы в многооконной системе и графические возможности. Совсем недавно, как только стали доступными очень мощные графические рабочие станции, появилась тенденция применения "подчиненных" X-терминалов, которые используют рабочую станцию в качестве локального сервера.

На компьютерном рынке X-терминалы занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями. Поставщики X-терминалов заявляют, что их изделия более эффективны в стоимостном выражении, чем рабочие станции высокого ценового класса, и предлагают увеличенный уровень производительности по сравнению с персональными компьютерами. Быстрое снижение цен, прогнозируемое иногда в секторе X-терминалов, в настоящее время идет очевидно благодаря обострившейся конкуренции в этом секторе рынка. Многие компании начали активно конкурировать за распределение рынка, а быстрый рост объемных поставок создал предпосылки для создания такого рынка. В настоящее время уже достигнута цена в $1000 для Х-терминалов начального уровня, что делает эту технологию доступной для широкой пользовательской базы.

^ Что такое X-терминал?

Типовой X-терминал включает следующие элементы:

  1. Экран высокого разрешения - обычно размером от 14 до 21 дюйма по диагонали;

  2. Микропроцессор на базе Motorola 68xxx или RISC-процессор типа Intel i960, MIPS R3000 или AMD29000;

  3. Отдельный графический сопроцессор в дополнение к основному процессору, поддерживающий двухпроцессорную архитектуру, которая обеспечивает более быстрое рисование на экране и прокручивание экрана;

  4. Базовые системные программы, на которых работает система X-Windows и выполняются сетевые протоколы;

  5. Программное обеспечение сервера X11;

  6. Переменный объем локальной памяти (от 2 до 8 Мбайт) для дисплея, сетевого интерфейса, поддерживающего TCP/IP и другие сетевые протоколы.

  7. Порты для подключения клавиатуры и мыши.

X-терминалы отличаются от ПК и рабочих станций не только тем, что не выполняет функции обычной локальной обработки. Работа X-терминалов зависит от главной (хост) системы, к которой они подключены посредством сети. Для того, чтобы X-терминал мог работать, пользователи должны инсталлировать программное обеспечение многооконного сервера X11 на главном процессоре, выполняющим прикладную задачу (наиболее известная версия X11 Release 5). Х-терминалы отличаются также от стандартных алфавитно-цифровых ASCII и традиционных графических дисплейных терминалов тем, что они могут быть подключены к любой главной системе, которая поддерживает стандарт X-Windows. Более того, локальная вычислительная мощь X-терминала обычно используется для обработки отображения, а не обработки приложений (называемых клиентами), которые выполняются удаленно на главном компьютере (сервере). Вывод такого удаленного приложения просто отображается на экране X-терминала.

Минимальный объем требуемой для работы памяти X-терминала составляет 1 Мбайт, но чаще 2 Мбайта. В зависимости от функциональных возможностей изделия оперативная память может расширяться до 32 Мбайт и более.
  1   2   3   4   5



Скачать файл (299 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru