![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Классификация вычислительных системПервые компьютеры (автоматические электронные вычислительные машины с программным управлением) были созданы в конце 40-х годов XX века и представляли собой гигантские вычислительные монстры, использовавшиеся только для вычислительной обработки информации. По мере развития компьютеры существенно уменьшились в размерах, но обросли дополнительным оборудованием, необходимым для их эффективного использования. В 70-х годах компьютеры из вычислительных машин сначала превратились в вычислительные системы, а затем в информационно-вычислительные системы. В табл. 2.1 показана эволюция технологий использования компьютерных систем. Как видно из таблицы, в настоящее время основные цели использования компьютеров — информационное обслуживание и управление, сейчас вычислительные машины и системы по существу выполняют функции информационно-вычислительных систем. Рассмотрим более подробно внутреннюю архитектуру вычислительных систем (ВС). Вычислительная система — это совокупность одного или нескольких компьютеров или процессоров, программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов. В вычислительной системе компьютер может быть один, но агрегированный с многофункциональным периферийным оборудованием. Стоимость периферийного оборудования часто во много раз превосходит стоимость компьютера. В качестве распространенного примера одномашинной ВС можно привести систему телеобработки информации. Но все же классическим вариантом ВС является многомашинный (пример – компьютерная сеть) и многопроцессорный (пример ‑ суперкомпьютер) варианты. Первые ВС создавались с целью увеличить быстродействие и надежность работы путем параллельного выполнения вычислительных операций. «Тормозом» в дальнейшем увеличении быстродействия компьютера является конечная скорость распространения электромагнитных волн — скорость света, равная 300 000 км/с. Время распространения сигнала между элементами ВС может значительно превышать время переключения электронных схем. Поэтому строго последовательная модель выполнения операций, характерная для классической структуры компьютера — структуры фон Неймана — не позволяет существенно повысить быстродействие ВС. Параллелизм выполнения операций существенно повышает быстродействие системы; он же может также значительно повысить и надежность (при отказе одного компонента системы его функции может взять на себя другой) и достоверность функционирования системы, если операции будут дублироваться, а результаты их выполнения сравниваться. Для современных ВС, за исключением суперкомпьютеров, критерии обоснования их необходимости уже несколько иные — важно само информационное обслуживание пользователей, сервис и качество этого обслуживания. Для суперкомпьютеров, представляющих собой многопроцессорные ВС, важнейшими показателями являются их производительность и надежность. Укрупненная блок-схема классического компьютера показана на рис. 2.3. Рис. 2.3.Блок-схема компьютера 1. Процессор(центральный процессор) — основной вычислительный блок компьютера, содержит важнейшие функциональные устройства: · устройство управления с интерфейсом процессора (системой сопряжения и связи процессора с другими узлами машины); · арифметико-логическое устройство; · процессорную память. Процессор, по существу, является устройством, выполняющим все функции элементарной вычислительной машины. 2. Оперативная память— запоминающее устройство, используемое для оперативного хранения и обмена информацией с другими узлами машины. 3. Каналы связи(внутримашинный интерфейс) служат для сопряжения центральных узлов машины с ее внешними устройствами; 4. Внешние устройстваобеспечивают эффективное взаимодействие компьютера с окружающей средой: пользователями, объектами управления, другими машинами. В состав внешних устройств обязательно входят внешняя память и устройства ввода-вывода. Вычислительная система может строиться на основе целых компьютеров — многомашинная ВС,либо отдельных процессоров — многопроцессорная ВС. Вычислительные системы бывают: · однородные; · неоднородные. Однородная ВС строится на основе однотипных компьютеров или процессоров, позволяет использовать стандартные наборы программных средств, типовые протоколы (процедуры) сопряжения устройств. Их организация значительно проще, облегчается обслуживание систем и их модернизация. Неоднородная ВС включает в свой состав различные типы компьютеров или процессоров. При построении системы приходится учитывать их различные технические и функциональные характеристики, что существенно усложняет создание и обслуживание таких систем. Вычислительные системы работают: · в оперативном режиме (on-line); · в неоперативном режиме (off-line). Оперативные системы функционируют в реальном масштабе времени, в них реализуется оперативный режим обмена информацией — ответы на запросы поступают незамедлительно. В неоперативных ВС допускается режим «отложенного ответа», когда результаты выполнения запроса можно получить с некоторой задержкой (иногда даже в следующем сеансе работы системы). Различают ВС с централизованным и децентрализованным управлением. В первом случае управление выполняет выделенный компьютер или процессор, во втором — эти компоненты равноправны и могут брать управление на себя. Кроме того, ВС могут быть:
· распределенными (компоненты могут располагаться на значительном расстоянии, пример — вычислительные сети); · структурно одноуровневыми (имеется лишь один общий уровень обработки данных);
Наконец, как уже указывалось, ВС делятся на:
· многомашинные; · многопроцессорные. Начнем рассмотрение с одномашинных ВС, точнее — с вычислительных машин.
|