ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ

Введение

Идея автоматизации процесса обработки данных заложена в принцип действия ЭВМ, которая фактически воспроизводит процесс ручного механического счета.

ЭВМ –это совокупность технических и программных средств, предназначенных для автоматизированной обработки информации (дискретных сообщений) по требуемому алгоритму.

Алгоритм- набор правил, позволяющий решить любую конкретную задачу из определенного класса. С помощью алгоритма задают последовательность действий, которые надо совершить для получения искомого решения. Алгоритм решения задачи вводиться в ЭВМ в виде программы, написанной на каком-либо языке программирования, и хранится в памяти ЭВМ в форме машинных кодов команд, осуществляющих управление ходом вычислительного процесса.

Памятью ЭВМназывается совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации.

Языки программирования– это формальные языки, служащие средством общения между человеком и ЭВМ. Языки программирования низкого уровня максимально приближены к машинным кодам. Характерной особенностью так называемых языков программирования высокого уровня является совпадение результата действия оператора с общепринятым смысловым или бытовым значением команды.

Любая ЭВМ содержит следующие основные подсистемы: обрабатывающую подсистему (операционные устройства и устройства управления); подсистему памяти; подсистему ввода-вывода; подсистему управления и обслуживания.

Перед началом решения задачи в подсистему памяти через подсистему ввода/вывода записываются кодированные данные и программа. В ходе вычислительного процесса по управляющим сигналам устройств управления при выполнении очередной команды программы считывается код команды, по нему определяется местонахождение данных, после чего они извлекаются из соответствующего запоминающего устройства. Обрабатывающая система выполняет над ними указанную в коде команды операцию и записывает результат на хранение в запоминающее устройство. Затем определяется местонахождение кода следующей команды и цикл повторяется.

В памяти ЭВМ хранится также вспомогательные и служебные программы, составляющие программное обеспечение (ПО) ЭВМ

Операционные устройства (АЛУ) выполняют арифметические и логические операции над поступающими двоичными кодами (команд и данных), причем любой процессор в состоянии выполнить ограниченный набор команд, входящий в так называемую систему команд ЭВМ.

Устройство управления под воздействием поступающих данных автоматически координирует работу всех устройств ЭВМ посредством своевременной выдачи на них управляющих сигналов.

В составе ЭВМ выделяется центральная обрабатывающая часть (ядро ЭВМ) и периферия (все подсистемы ввода/вывода и внешняя память).

Периферийное оборудование подключается к центральному ядру через каналы ввода/вывода (КВВ) и шинные интерфейсы. КВВ представляют собой специализированные процессоры, управляющие обменом между устройствами ввода/вывода и выделенной областью памяти. Среди КВВ выделилось специализированное так называемое интерфейсное оборудование, обеспечивающее согласование периферии с центральным ядром. В результате ЭВМ приобрела иерархическую структуру, в которой центральная обрабатывающая часть, КВВ, интерфейсы и периферия находятся на разных уровнях иерархии.

Таким образом, к общим принципам построения современных ЭВМ относится следующее.

¨ Обеспечение максимального удобства в работе пользователей и эффективной эксплуатации оборудования.

Это обеспечивается за счет введения в ЭВМ подсистемыуправления и обслуживания.

¨ Возможность мультипрограммной работы

Для мультипрограммной работы ЭВМ оснащена:

- средствами распределения памяти между программами,

- системой защиты памяти,

- системой прерываний и приоритетов,

- датчиком времени (таймером).

В ОЗУ таких ЭВМ хранится одновременно несколько параллельно выполняемых программ, и имеются средства защиты этих программ и приписанных к ним массивов от взаимного влияния. ОС расширена дополнительными управляющими программами, обеспечивающими различные режимы мультипрограммной работы (пакетный, разделения во времени, интерактивный и т. д.), изменения числа задач, приоритетов, возможность работы с машинными словами разной длины, операции с числами в двоично-десятичном коде и т.п.

¨ Иерархическая организация

- структуры ЭВМ,

- ее памяти,

- ПО,

- управления вычислительным процессом.

¨ Модульный принцип построения ЭВМ (из логически законченных блоков)позволяет наращивать вычислительную мощность и по мере необходимости подключать дополнительные устройства или устанавливать более совершенные, благодаря чему облегчается адаптация ЭВМ в зависимости от требований пользователя.

¨ Возможность адаптации, развития, модернизации и наращивания технических средств.

В наибольшей степени эти принципы используются в ЭВМ общего назначения, чья архитектура характеризуется:

¨ Универсальностью - обеспечивает возможность одинаково эффективного решения задач различных классов.

¨ Совместимостью:совместимость различных ЭВМ достигается за счет соответствующего выбора аппаратных средств, ОС, алгоритмических языков, пользовательских средств.

- информационная совместимость предполагает использование общих кодов и единых форматов представления данных, совпадение характеристик носителей информации и шин.

- программная совместимость чаще всего носит иерархический характер (снизу вверх – от младших моделей к старшим) и подразумевает единство логической структуры: систем адресации, команд, способов подключения периферийных устройств.

¨ Развитостью программного обеспечения.

¨ Агрегатностью технических средств (при этом вся система разбивается на большое число конструктивных модулей, каждый из которых выполняет собственные функции).

¨ Широкой номенклатурой периферийных устройств.

¨ Высокой технологичностью, унификацией и стандартизацией оборудования.

Общие сведения

Технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ

Основным техническим параметром ЭВМ является ее быстродействие.Быстродействие ЭВМ - среднестатистическое число операций (кроме операций ввода, вывода и обращения к внешним запоминающим устройствам), выполняемых вычислительной машиной в единицу времени (номинальное быстродействие); один из основных параметров ЭВМ, характеризующий её производительность.

Различают следующие виды быстродействия:

-пиковое(предельное) - это быстродействие процессора без учета времени обращения к оперативной памяти (ОП) за операндами;

-номинальное - быстродействие процессора с ОП;

-системное - быстродействие базовых технических и программных средств, входящих в комплект поставки ЭВМ;

Методы определения быстродействия разделяются на три основных группы:

-расчетные, основанные на информации, получаемой теоретическим или эмпирическим путем;

-экспериментальные, основанные на информации, получаемой с использованием аппаратно-программных измерительных средств;

-имитационные, применяемые для сложных ЭВМ.

Для каждого вида быстродействия применяются следующие традиционные методы их определения.

Пиковая производительность (быстродействие) определяется средним числом команд типа «регистр-регистр», выполняемых в одну секунду без учета их статистического веса в выбранном классе задач.

Номинальная производительность (быстродействие) определяется средним числом команд, выполняемых подсистемой «процессор-память» с учетом их статистического веса в выбранном классе задач. Она рассчитывается, как правило, по формулам и специальным методикам, предложенным для процессоров определенных архитектур, и измеряется с помощью разработанных для них измерительных программ, реализующих соответствующую эталонную нагрузку.

Для данных типов производительностей используются следующие единицы измерения:

MIPS (Mega Instruction Per Second) - миллион целочисленных операций в секунду;

MFLOPS (Mega Floating Operations Per Second) - миллион операций над числами с плавающей запятой в секунду;

GFLOPS (Giga Floating Operations Per Second) - миллиард операций над числами с плавающей запятой в секунду;

TFLOPS (Tera Floating Operations Per Second) - триллион операций над числами с плавающей запятой в секунду.

Системная производительность измеряется с помощью синтезированных типовых (тестовых) оценочных программ, реализованных на унифицированных языках высокого уровня. Унифицированные тестовые программы используют типичные алгоритмические действия, характерные для реальных применений, и штатные компиляторы ЭВМ. Они рассчитаны на использование базовых технических средств и позволяют измерять производительность для расширенных конфигураций технических средств. Результаты оценки системной производительности ЭВМ конкретной архитектуры приводятся относительно базового образца, в качестве которого используются ЭВМ, являющиеся промышленными стандартами систем ЭВМ различной архитектуры. Результаты оформляются в виде сравнительных таблиц, двумерных графиков и трехмерных изображений.

Очень часто при сравнении компьютеров пользуются отношением производительности к стоимости.

Другая не менее важная техническая характеристика ЭВМ - ёмкость памяти - определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться. Ёмкость измеряется в двоичных единицах (битах), машинных словах, но большей частью в байтах. Часто ёмкость памяти выражают через число К = 1024. Т.о. для измерения ёмкости различных типов запоминающих устройств используют следующие обозначения:

1байт = 8 бит,

1Кбит (килобит) = 1024 бит,

1Кбайт (килобайт) = 1024 байт,

1 Мбайт (Мегабайт) = 1024Кбайт,

1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайт,

1 Тбайт (терабайт) = 1024 Гбайт.

К другим технико-эксплуатационным характеристикам ЭВМ относятся:

¨ разрядность обрабатываемых слов и кодовых шин интерфейса;

¨ типы системного и локальных интерфейсов;

¨ тип и ёмкость оперативной памяти;

¨ тип и ёмкость накопителя на жестком магнитном диске;

¨ тип и ёмкость накопителя на гибком магнитном диске;

¨ тип и ёмкость кэш-памяти;

¨ тип видеоадаптера и видеомонитора;

¨ наличие средств работы в компьютерной сети;

¨ наличие и тип программного обеспечения;

¨ надежность ЭВМ (свойство ЭВМ при заданных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени);

¨ стоимость;

¨ габариты и масса.

История развития ЭВМ

История развития ЭВМ условно делится на отрезки, называемые поколениями ЭВМ. ЭВМ, принадлежащие к различным поколениям, отличаются элементной базой, функционально-логической организацией, конструктивно-технологическим исполнением, программным обеспечением, техническими и эксплуатационными характеристиками, степенью доступа к ЭВМ со стороны пользователя.

Смене поколений ЭВМ сопутствуют изменения технических характеристик:

¨ быстродействия;

¨ емкости памяти;

¨ надежности;

¨ стоимости.

Основная тенденция развития – стремление уменьшить трудоемкость подготовки программ, облегчить связь операторов и машин, повысить эффективность использования ЭВМ.

Первое поколение (1949-1958)

Основным активным элементом ЭВМ первого поколения является электронная лампа. (Остальные элементы: резисторы, конденсаторы, трансформаторы).

Для построения оперативной памяти применялись ферритовые сердечники. В качестве устройств ввода/вывода (УВВ) сначала использовалось стандартная телеграфная аппаратура, а затем специально для ЭВМ были разработаны электромеханические УВВ на перфокартах и перфолентах.

Машины этого поколения характеризуются:

¨ огромными размерами;

¨ малым быстродействием;

¨ малой емкостью оперативной памяти (ОП);

¨ невысокой надежностью;

¨ недостаточно развитым программным обеспечением (ПО).

Второе поколение (1959-1963)

Основной активный элемент ЭВМ второго поколения – транзистор.

Все показатели улучшены по сравнению с I поколением: уменьшены размеры, стоимость, масса и потребляемая мощность, повышена надежность и быстродействие, увеличен объём памяти.

Отличительные черты поколения:

¨ применение печатного монтажа;

¨ дифференциация по применению (специализация);

¨ в программном обеспечении (ПО) – появление алгоритмических языков;

¨ появление многопрограммных ЭВМ (совместная реализация программ за счет организации параллельной работы основных устройств ЭВМ);

¨ применение УВВ на магнитных носителях (магнитные ленты, барабаны, диски).

Третье поколение (1964-1976)

Характеризуется широким применением интегральных схем (ИС) с многослойным печатным монтажом. ИС (кристалл) - это законченный функциональный блок, соответствующий сложной транзисторной схеме, вытравленной на поверхности кремниевого кристалла. Позднее стали применяться ИС малой (10-100 компонентов на кристалл) и средней (100-1000 компонентов на кристалл) степени интеграции

Отличительные черты поколения (при улучшении основных показателей по сравнению со вторым поколением) :

¨ увеличение количества используемых УВВ;

¨ ПО получило дальнейшее развитие, особенно операционные системы (используются различные режимы работы: пакетный, разделения времени, запрос-ответ и т.п.);

¨ возможность удаленного доступа пользователей к ЭВМ, находящихся на значительных расстояниях;

¨ виртуальное использование ЭВМ в режиме разделения времени (вследствие различия инерционности человека и машины у пользователя создается впечатление, что ему одному предоставлено машинное время).

¨ применение методов автоматического проектирования;

¨ тенденция к унификации ЭВМ;

¨ основной носитель информации – магнитный диск.