Архитектура ЭВМ. Отчёт-2. Структуру эвм определяет следующая группа характеристик 2 эвм могут различаться по следующим основаниям 2
 Скачать 46.82 Kb.
|
|
Структуру ЭВМ определяет следующая группа характеристик: 2 ЭВМ могут различаться по следующим основаниям: 2 1) По принципу построения и действия: 2 2) По вычислительной мощности и габаритам: 3 3. По назначению: 4 Контроль исправности аппаратуры вычислительных систем 6 Технические обслуживание ЭВМ 7 Список литературы 10 Архитектура ЭВМ Электронная вычислительная машина, ЭВМ - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. Структуру ЭВМ определяет следующая группа характеристик:· 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 т.д.); · 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). ЭВМ могут различаться по следующим основаниям:1) По принципу построения и действия:- Аналоговая ЭВМ (АВМ) (analog computer) - Вычислительная машина непрерывного действия, обрабатывающая аналоговые данные. Предназначена для воспроизведения определенных соотношений между непрерывно изменяющимися физическими величинами. Основные области применения связаны с моделированием различных процессов и систем; - Цифровая ЭВМ (ЦЭВМ) (computer) - То же, что ЭВМ. Уточнение типа (ЦЭВМ) производится в случаях, когда это особо необходимо, например, в сложных вычислительных системах, включающих ЭВМ разных видов; - Комбинированная (аналого-цифровая) ЭВМ (combined computer) - ЭВМ, сочетающая аналоговую и цифровую форму обработки данных. Многопроцессорная ЭВМ (система) (multiprocessor system (computer)) -ЭВМ, архитектура, которой предусматривает использование большого числа процессоров, чем обеспечивается существенное повышение ее вычислительной мощности и, в частности, возможность обработки значительных объемов информации. Принципы построения таких ЭВМ реализованы в симметричных многопроцессорных системах (SMP - Symmetric MultiProcessor systems) (например, PowerScale группы компаний Bull), системах с массовым параллелизмом (MPP - Massively Parallel Processing architectures) и др. 1. Микроэлектронный прибор, объединяющий на одном кристалле мощный микропроцессор, быструю память, интерфейс внешней памяти и каналы ввода-вывода. Предназначен для построения параллельных вычислительных структур. Впервые был создан в 1983 г. фирмой Inmos (Великобритания); 2. ЭВМ с многопроцессорной параллельной архитектурой, чем обеспечивается существенное увеличение ее производительности. При построении транспьютеров используется специальный язык параллельного программирования Occam. 2) По вычислительной мощности и габаритам:- СуперЭВМ (supercomputer) - Класс сверхпроизводительных ЭВМ, предназначенных для решения особо сложных задач в областях науки, техники и управления. Сверхвысокая производительность достигается преимущественно за счет параллельной архитектуры, предусматривающей использование большого числа функционально-ориентированных процессоров (см. выше “многопроцессорная ЭВМ”) и параллельного программирования, сверхглубокого охлаждения процессоров (до температур, близких к абсолютному нулю) а также высокоскоростных СБИС. - Большая ЭВМ (large computer)- ЭВМ, имеющая высокую производительность, большой объем основной и внешней памяти, обладающая способностью параллельной обработки данных и обеспечивающая как пакетный, так и интерактивный (диалоговый) режимы работы; - ЭВМ средней производительности (medium computer) - ЭВМ с производительностью до нескольких миллионов операций в секунду, емкостью оперативной памяти в несколько десятков Мбайт и разрядностью машинного слова не менее 32; - Малая ЭВМ, мини-ЭВМ (small computer, minicomputer) - В прошлом так назывались ЭВМ, конструктивно выполненные в одной стойке и занимавшие небольшой объем (порядка десятых долей кубометра). По сравнению с большими и средними машинами мини-ЭВМ обладают существенно более низкой производительностью и объемом памяти. Термин “мини-ЭВМ” не имеет точного определения, он очень близок по содержанию к термину “микроЭВМ”, четкой границы между двумя классами этих машин нет. МикроЭВМ (microcomputer): . Кристалл большой или сверхбольшой интегральной схемы (см. БИС и СБИС), который в отличие от микропроцессора содержит все логические элементы, необходимые для образования полноценной вычислительной системы; ЭВМ, использующая в качестве арифметического и логического устройства (см. АЛУ) один или несколько микропроцессоров. С понятием микроЭВМ связаны также термины: - Однокристальная ЭВМ (single-chip computer) - МикроЭВМ, выполненная на одной большой (БИС) или сверхбольшой (СБИС) интегральной микросхеме; - Одноплатная ЭВМ (single-board computer) - МикроЭВМ, у которой микропроцессор, микросхемы устройств памяти и подсистемы ввода-вывода а также другие основные компоненты размещены на одной печатной плате; - Однопроцессорная ЭВМ (monoprocessor computer) - ЭВМ с одним центральным процессором; - Интеллектуальная карточка (smart card) - Пластиковая карточка со встроенным микропроцессором и памятью. Она может хранить, личные сведения, идентификационные шифры, данные банковского счета и т. д. 3. По назначению:- Базовая ЭВМ (original computer) - ЭВМ, являющаяся начальной исходной моделью в серии ЭВМ определенного типа или вида; - Универсальная ЭВМ (universal computer) - ЭВМ, предназначенная для решения широкого класса задач. ЭВМ этого класса имеют разветвленную и алгоритмически полную систему операций, иерархическую структуру ЗУ и развитую систему устройств ввода-вывода данных; - Специализированная ЭВМ (specialized computer) - ЭВМ, предназначенная для решения узкого класса определенных задач. Характеристики и архитектура машин этого класса определяются спецификой задач, на которые они ориентированы, что делает их более эффективными в соответствующем применении по отношению к универсальным ЭВМ. К разряду специализированных могут быть отнесены, в частности, - “управляющие”, “бортовые“, “бытовые“ и “выделенные“ ЭВМ; - Управляющая ЭВМ (control computer) - ЭВМ, предназначенная для автоматического управления объектом (устройством, системой, процессом) в реальном масштабе времени. Сопряжение ЭВМ с объектом управления производится с помощью аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей; - Бортовая ЭВМ (onboard computer) - Специализированная управляющая ЭВМ, устанавливаемая на борту транспортного средства (самолета, спутника, корабля, автомобиля и т. п.) и предназначенная для оптимального управления функционированием других бортовых устройств, в частности, связанных с управлением перемещением своего носителя в пространстве; - Выделенная ЭВМ (dedicated computer) - Разновидность (как правило) однокристальной специализированной ЭВМ, встроенной в какое-либо устройство с целью управления им или передачи ему данных. Используется в бытовой технике и других видах устройств - нагревательных приборах, часах, автомобилях, магнитофонах и т. д.; Память ЭВМ – функциональная часть ЭВМ, предназначенная для записи, хранения и выдачи данных. В соответствии с этим различают три режима работы памяти: записи, хранения и считывания. Запись в запоминающее устройство (ЗУ) или считывание из него информации иначе называются обращением к ЗУ. Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения к ЗУ. Запоминающие устройства разделяют: по использованию – на внешние и внутренние (или оперативные); по назначению – на сверхоперативные, оперативные, постоянные, буферные и внешние; по физическим принципам действия – на полупроводниковые, магнитные и оптические; по способу хранения информации – на статические и динамические; по способу доступа к заданной ячейке (для адресных ЗУ) – с последовательным, циклическим и произвольным доступом; по характеру обращения – с адресным обращением (или адресной выборкой) и с ассоциативным обращением (ассоциативной выборкой) [2]. Для достижения в ЭВМ одновременно и большой информационной емкости и высокого быстродействия используется принцип иерархического построения памяти. Техническая реализация иерархических структур обеспечивает большую емкость памяти и малое время обращения, что позволяет решать на ЭВМ сложные задачи, требующие хранения большого количества данных. При иерархическом принципе построения структуры ЗУ логическая организация потоков информации должна быть такой, чтобы все информационное поле ЭВМ или ВС представлялось в виде внутреннего абстрактного ЗУ с единым адресным пространством. Это абстрактное ЗУ называют виртуальным (кажущимся) ЗУ. Адресацию его ячеек осуществляют посредством абстрактных математических адресов с использованием страничных таблиц.  В иерархической структуре можно выделить следующие уровни памяти: Сверхоперативные ЗУ (СОЗУ) или местная память. Они имеют быстродействие, соизмеримое с быстродействием процессора. Емкость СОЗУ обычно составляет от нескольких десятков до нескольких тысяч слов, а период обращения – десятые или сотые доли микросекунды. Они предназначаются для хранения ряда чисел, используемых некоторой текущей последовательностью команд программы. Сверхоперативные ЗУ применяют в том случае, если быстродействие процессора ограничивается быстродействием ОЗУ. Оперативные ЗУ(ОЗУ) или основная память предназначены для хранения данных и программ текущих вычислений, а также программ, к которым следует быстро перейти, если в ходе вычислительного процесса возникло прерывание. ОЗУ современных ЭВМ имеют емкость от нескольких тысяч до сотен тысяч слов и период обращения от долей до нескольких микросекунд. ОЗУ может быть связано с процессором как непосредственными связями, так и через СОЗУ. В качестве элементов памяти ОЗУ и СОЗУ используются полупроводниковые элементы, тонкие магнитные пленки, ферритовые сердечники и др. Постоянные ЗУ(ПЗУ) или односторонние ЗУ предназначены только для хранения и считывания информации, которая не изменяется в процессе вычислений, например постоянно используемые программы, различные константы, таблицы функций, микропрограммы и т.п. В ПЗУ информация записывается один раз при изготовлении, а при работе только считывается. Такие ПЗУ имеют меньшую аппаратную сложность, чем ОЗУ. Буферные ЗУ (БЗУ) используются для промежуточного хранения данных при обмене между устройствами с разным быстродействием, например между ОЗУ и внешним ЗУ. По емкости и быстродействию БЗУ занимают промежуточное место между ОЗУ и внешним ЗУ. Они могут быть построены на полупроводниковых элементах, ферритовых сердечниках и на магнитных дисках. Внешние ЗУ (ВЗУ) предназначены для хранения больших массивов информации. Объем данных, которые могут одновременно храниться в таких ЗУ, обычно превышает сотни миллионов слов, однако период обращения к ним составляет от нескольких миллисекунд до нескольких десятков секунд. Данные, хранящиеся во ВЗУ, непосредственно не используются в вычислительном процессе, а передаются из ВЗУ в ОЗУ. В качестве ВЗУ чаще всего используют накопители информации на магнитных лентах (НМЛ), на гибких и жестких магнитных дисках (НГМД, НЖМД), на микросхемах на основе материалов, содержащих цилиндрические магнитные домены (ЦМД), а также на оптических дисках. Контроль исправности аппаратуры вычислительных системНадежность и живучесть вычислительных систем тесно связана с контролем исправности аппаратуры. Контроль функционирования ЭВМ предполагает получение исчерпывающей информации об их состоянии и может быть как программным, так и аппаратным. Программный контроль предполагает включение в исходные коды программного обеспечения дополнительных функций, имеющих математические или логические связи с основными программами. Сравнение результатов работы функций программного контроля с результатами работы всех задач вычислительной системы в целом или отдельных этапов решения задач позволяет с определенной вероятностью судить об исправности аппаратуры и достоверности результата работы. Аппаратный контроль предполагает введение в состав ЭВМ дополнительных элементов, предназначенных для обнаружения ошибок в результатах каждой операции проверяемой этими элементами. Аппаратный контроль приводит к значительному увеличению объема аппаратуры и потребляемой мощности. В то же время резко сокращается по сравнению с программным контролем время проверки исправности аппаратуры. Это объясняется тем, что операции проверки аппаратного контроля возможно полностью совместить по времени с операциями основного программного обеспечения. На практике часто используют смешенные методы обнаружения и исправления ошибок. При этом аппаратный контроль служит для обнаружения неисправности, а задача исправления этих ошибок ложится на специальное программное обеспечение. Такой метод обладает достоинствами как аппаратного, так и программного контроля. Технические обслуживание ЭВМ Техническое обслуживание компьютеров – это комплекс мероприятий, который направлен на бесперебойную и надежную работу вычислительной и оргтехники, ПО, сетевого, терминального и другого сопутствующего оборудования. Что входит в ТО компьютеров Компьютерное техническое обслуживание – широкое понятие, которое объединяет большое количество разноплановых работ. У каждой операции своя специфика, регламент, уровень сложности и требования к ресурсам. ТО серверов В средних и крупных компаниях, где используются сложные вычислительные комплексы, техническое обслуживание компьютерной техники включает поддержание работоспособности серверов и систем хранения данных. Специалисты выбирают подходящую конфигурацию оборудования и настраивают его под конкретные бизнес-задачи, контролируют работу серверов, прогнозируют неисправности и сбои с помощью специального ПО для мониторинга. Отдельно настраивается сетевая политика – создается доменная зона, заводятся учетные записи пользователей, распределяются роли и права доступа. ТО офисных ПК Помимо выбора конфигурации новых ПК и ремонта, специалисты заменяют вышедшие из строя компоненты, восстанавливают данные на жестких дисках, обновляют драйвера по мере необходимости. На постоянной основе проводятся профилактические работы в рамках технического обслуживания компьютерных систем и комплексов. ТО оргтехники и сети В ходе технического обслуживания компьютерных систем и комплексов прокладывается локальная сеть, подбирается и настраивается оборудование для маршрутизации и беспроводного подключения. В процессе работы компании может потребоваться модернизация сети, внедрение новых технологий передачи данных, подключение дополнительных ПК. Специалисты регулярно осматривают принтеры и МФУ, чтобы выявить поломок и определить актуальность ПО. По мере необходимости выполняется заправка картриджей как часть комплексной услуги по техническому обслуживанию компьютерных сетей. Поддержка программного обеспечения Техническое обслуживание и ремонт компьютеров предполагает диагностику офисных, бухгалтерских и других программ на предмет ошибок, инсталляцию и настройку ОС и нового ПО, восстановление ОС после сбоя, настройку сетевых подключений. В случае вирусного заражения специалисты устраняют его последствия и на постоянной основе контролируют работу и обновление баз антивирусного ПО. Опционально проводятся мероприятия по защите конфиденциальной информации – это тоже важная часть технического обслуживания компьютерных систем. Плановые и профилактические работы Техническое обслуживание вычислительной техники и компьютерных сетей – это еще и предупреждающие меры, которые позволяют сократить количество простоев и аварийных ситуаций. Все оборудование тестируется под нагрузкой, для серверов настраивается непрерывный мониторинг работоспособности. Формат услуги оказания компьютерной техподдержки По умолчанию аутсорсинговая ИТ-компания в ходе технического обслуживания компьютеров и оборудования предлагает клиентскую систему HelpDesk. Сотрудники компании подают заявки, а специалисты оперативно обрабатывают ее после регистрации в системе. По каждому обращению отслеживается текущий статус, есть возможность просмотреть архивные заявки и оценить их на соответствие регламенту. Более сложные задачи решаются техническими специалистами непосредственно на объекте – во время личного выезда или в режиме удаленного подключения к серверу или офисному ПК. Удаленный формат работы оптимален для предприятий с территориально-разветвленной структурой: сетью офисов, торговых точек, салонов красоты, медицинских клиник и т. п. Делегирование компьютерного ТО Ремонт и техническое обслуживание компьютерной техники обычно рассматривается в контексте аутсорсинговых услуг. Делегирование ИТ-функции – простой, удобный и недорогой способ получить желаемый результат в виде стабильно работающей IT-инфраструктуры. Преимущества передачи технического обслуживания и ремонта компьютерных систем на аутсорс: Высокое качество работ и возможность его контроля (регламент прописан в договоре); Экономия на содержании штата собственных технических специалистов; Профессионализм и опыт привлеченных ИТ-сотрудников; Непрерывный мониторинг состояния компьютерных систем и ПО; Оперативное решение проблем с работой вычислительной и оргтехникой; Получение консультаций и технической помощи в системе HelpDesk;Регулярные профилактические работы, снижающие вероятность аварийных ремонтов. Список литературыДедов Ю. А., Островский М. А., Песелев К. В., Полин X., Сейфи И. Т., Соколов А. Я., Филин А. В. Малые ЭВМ и их применение / Под общ. ред. Б. Н. Наумова. — М. Васильев Г.П.; Егоров Г.А.; Щербина Н.Н. Программное обеспечение сетей СМ ЭВМ. — М.: Финансы и статистика. А. В. Гиглавый, Н. Д. Кабанов, Н. Л. Прохоров, А. Н. Шкамарда. МикроЭВМ СМ-1800: Архитектура, программирование, применение. — М.: Финансы и статистика. Валикова Л. И., Вигдорчик Г. В. и др. Операционная система.: |