На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


доклад Вычислительные системы

Информация:

Тип работы: доклад. Добавлен: 28.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Вычислительная  система.
Вид деятельности, в котором задействован человек как правило, обусловлен решением каких- либо задач. Вычислительные системы также как и человек выполняет или решают задачи в разных областях. В тоже время есть люди, которые работают в нескольких трудовых областях одновременно, либо группа людей работает над решением одной и той же задачи. Так и ВС могут решать одну задачу, две задачи, либо группа объедененных ВС решает одну и ту же задачу. В связи с этим представляется возможным дать классификацию ВС. Но в начале давайте подумаем, что же такое ВС? 

В начале нужно вспомнить, что следует понимать под системой в общем смысле.
Система - это  совокупность элементов, которые находятся  между собой в определенных отношениях и связях и которые образуют определенную целостность, единство какого-либо явления  или предмета исследования (system от греч. - соединенная из частей). Основой этого направления явились труды Л. фон Бертоланфи в области биологии (1937 год). 

Итак можно сформулировать определение, вычислительная система - это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих компьютеров (процессоров), периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенных для подготовки и решения задач пользователя.
Иногда под  ВС понимают совокупность технических  средств ЭВМ, в которую входит не менее двух процессоров, связанных  общностью управления и использования  общесистемных ресурсов (память, периферийные устройства, программное обеспечение  и т.п.)
Общая классификация вычислительных систем. 

По  назначению.
Универсальные предназначаются для решения  широкого класса задач (от математических расчетов до обработки мультимедиа), т.е. такие ВС должны обслуживать  программные приложения, разработанные  для самых разных и далеко отстоящих  друг от друга направлений научных  исследований.
Специализированные ориентированы на решение узкого класса задач. 

По  типу.
Многопроцессорные. В качестве общего ресурса они  имеют общую оперативную память. Параллельная работа процессоров и  использование общей оперативной  памяти обеспечиваются под управлением общей операционной системы. Это позволяет в случае отказа одного из процессора, перераспределить нагрузку между оставшимися процессорами
Многомашинные.
Возможны два  варианта:
обе машины решают одну и ту же задачу и периодически сверяют результаты решения;
обе машины работают параллельно, но обрабатывают собственные  потоки заданий  

Основной недостаток многомашинной ВС - достаточно в  ВС в каждой ЭВМ выйти из строя  по одному устройству (даже разных типов), как вся система становится неработоспособной. 

По  характеру устройств.
Однородные системы  содержат несколько однотипных ЭВМ (или процессоров). Основной недостаток однородных ВС - неполная загруженность  отдельных ЭВМ (процессоров) во время  её работы. В связи с этим недостатком  применяются неоднородные ВС;
Неоднородные. Неоднородные системы содержат разнотипные ЭВМ (или процессоры). 

По  управлению.
Централизованные. Функции управления сосредоточены  в главной ЭВМ (процессор). Ее задачей  являются распределение нагрузки между  элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация  взаимодействия.
Децентрализованные. Функции управления распределены между  ее элементами, т.е.  каждый процессор  или ЭВМ действуют автономно, решая свои задачи.
Смешенные. Совмещаются  процедуры централизованного и  децентрализованного управления.  Т.е. ВС разбивается на группы взаимодействующих  ЭВМ (или процессоров), где в каждой группе осуществляется централизованное управление, а между группами – децентрализованное
Классификация систем параллельной обработки данных по М.Флинну.
Классификация базируется на понятиях двух потоков: команд и данных. На основе числа  этих потоков выделяется четыре класса архитектур:
SISD архитектура;
SIMD архитектура;
MISD архитектура;
MIMD архитектура.         

SISD (Single Instruction Single Data).  Программа принимает один поток данных и выполняет один поток инструкций по обработке этих данных. Иными словами, инструкции выполняются последовательно, и каждая инструкция оперирует минимальным количеством данных (например, сложение двух чисел)  

По большому счету это классическая машина фон  Неймана. К этому классу относятся  все однопроцессорные системы. 

MISD (Multiple Instruction Single Data). Разные потоки инструкций выполняются с одними и теми же данными
Обычно такие  системы не приводят к ускорению  вычислений, так как разные инструкции оперируют одними и теми же данными, в результате на выходе системы получается один поток данных. 

К таким системам относят различные системы дублирования и защиты от сбоев, когда, например, несколько процессоров дублируют  вычисления друг друга для надёжности, а также матричные компьютеры, в которых все элементы процессора выполняют одну и ту же программу. Иногда к этой категории относят  конвейерные архитектуры. 

SIMD (Single Instruction Multiple Data). Один поток инструкций выполняет вычисления одновременно с разными данными
Например, выполняется  сложение одновременно восьми пар чисел. Такие компьютеры называются векторными, так как подобные операции выполняются  аналогично операциям с векторами (когда, например, сложение двух векторов означает одновременное сложение всех их компонентов). Зачастую векторные  инструкции присутствуют в дополнение к обычным «скалярным» инструкциям, и называются SIMD-расширением (или  векторным расширением). Примеры  популярных SIMD-расширений: MMX, 3DNow!, SSE и др. Также к таким системам можно отнести так называемые матричные компьютеры, в которых все элементы процессора выполняют одну и ту же программу. 

MIMD (Multiple Instruction Multiple Data). Разные потоки инструкций оперируют различными данными. Это системы наиболее общего вида, поэтому их проще всего использовать для решения различных параллельных задач
MIMD-системы, в  свою очередь, принято разделять  (классификация Джонсона) на системы  с общей памятью (несколько  вычислителей имеют общую память) и системы с распределенной  памятью (каждый вычислитель имеет свою память) 

Оценить достоинства  вычислительной системы - значит показать, насколько удачно и оправданно были подобраны ее компоненты. В соединении с набором специальных программ вычислительная система становится автоматизированной системой. Так, например, компьютер с программой для бухгалтерии  составляют автоматизированную систему  бухгалтера, а в сочетании с  программой для расчета деталей  машин - автоматизированную систему  проектирования деталей машин и  т. д. Разумеется, и та и другая программы  могут быть в одном и том  же компьютере.
Особенно много  вычислительных систем создается для  решения задач в области обработки  информации (информационно-поисковые  вычислительные системы, информационно-справочные системы) и для управления объектами  производства (управляющие вычислительные системы).
В зависимости  от сущности решаемой задачи к вычислительным системам предъявляются разные требования. Все задачи можно разделить на две категории: на те, что надо решать с максимальной надежностью, безошибочно  и на те, которые надо решать максимально  быстро. Разумеется, системы с высокой  скоростью решения не строят это  в ущерб их надежности. Просто, при  создании одних систем приоритетом  является надежность, а для других - производительность и скорость. Вычислительные системы, которые в состоянии  обрабатывать данные со скоростью их поступления называются системами  реального времени. Это свойство особенно важно для выбора системы  оперативного управления. В других системах, работающих в относительном  масштабе времени, еще необработанные данные постепенно накапливаются.
Персональные  компьютеры
Сложилось определенная специализация компьютеров по их назначению. Супермощные компьютеры применяются решения сложных  математических, военных задач. Сервера предназначены для работы в вычислительных сетях. Персональные компьютеры (что следует из названия) ориентированы на индивидуальную работу, рассчитаны широкий круг пользователей от профессиональных программистов до менеджеров, секретарей фирм, для которых персональный компьютер (ПК) стал таким же естественным помощником в бизнесе как факс и телефон.
Причины успеха ПК объясняются следующими основными  факторами:
индивидуальное  использование;
простота и  доступность;
программное обеспечение, обеспечивающее поддержку всех сфер человеческой деятельности, ориентированное  на конкретную область и конкретного  специалиста;
скорость обработки  информации, создающая эффект реального  времени у пользователя;
надежность и  простота подключения дополнительного  оборудования.
Рассмотрим основные устройства, входящие в состав ПК:
Минимальный комплект ПК составляют:
системный блок;
монитор (дисплей);
клавиатура;
манипулятор «мышь».
Системный блок ПК содержит основные устройства компьютера: процессор и сопроцессор, оперативную  память, системную шину. Идея ПК состоит  в том, что для обеспечения  гибкости и наращиваемости структуры  все основные устройства компьютера подключены к общей информационной шине (системной шине)
Накопители на гибких дисках получили адреса А: и  В:, первый накопитель на жестких дисках получил адрес С: и обычно используется для резиденции операционной системы, последующие накопители (разделы запоминающего пространства одного и того же накопителя, сетевые адреса) адресуются D:, E: и т.д.
Процессор. Самым  главным элементом компьютера является микропроцессор – небольшая (в несколько  сантиметров) электронная схема, выполняющая  все вычисления и обработку информации. Микропроцессор может выполнять  сотни различных операций и делает это со скоростью сотен миллионером  операций в секунду.
Сопроцессор. Выполняет  математические операции с высокой  скоростью и резко повышает производительность компьютера при решении инженерных задач. В микропроцессорах Pentium сопроцессор встроен в микропроцессор.
Оперативная память. Обеспечивает оперативное хранение программ и данных. Имеет высокое  быстродействие и прямую адресацию  до одного байта. Хранит данные только пока компьютер включен.
Контроллеры и  шина. Обеспечивают обмен информацией  между оперативной памятью и  внешними устройствами. Для каждого  внешнего устройства в компьютере имеется  электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером или адаптером. Все контроллеры  и адаптеры взаимодействуют с  процессором через системную  магистраль передачи данных (шину). Единообразие подключения внешних устройств  делает ПК весьма гибким по конфигурации.
Электронные платы. Основной платой ПК является системная  плата (материнская). На ней устанавливаются  микропроцессор, сопроцессор, оперативная  память, шина. Контроллеры и адаптеры выполняются на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные  разъемы системной платы –  слоты. Таким образом, наличие свободных  слотов позволяет подключать дополнительные устройства. Также просто решается проблема совершенствования компьютера. Например, для замены устаревшего адаптера монитора на новый достаточно заменить соответствующий контроллер в слоте.
Накопители на дискетах. Обычно ПК содержит один дисковод для дискет 3,5 дюйма емкостью 1,4 Мбайта (диск А:). Возможна установка второго накопителя для дискет размером 5,25 дюйма, емкостью 360 и 1,2 Мбайта (диск В:).
Накопители на жестких дисках. Обычно ПК содержит один дисковод на жестких дисках, который  разбивается на несколько разделов С:, D:,E: и т.д. Скорость работы диска характеризуется двумя основными параметрами:
временем доступа  к данным;
скоростью чтения и записи данных.
Время доступа  к данным это среднее время, которое  компьютер тратит на поиск нужного  участка на диске. Заметим, что это  время складывается из времени. Затрачиваемого самим дисководом, а также контролером, шиной, микропроцессором.
Первый раздел С: жесткого диска как правило используется для хранения программ операционной системы (ОС). При включении питания в процедуре начальной загрузки микропроцессор в поиске программ ОС всегда сначала обращается к гибкому диску А:, и если не обнаруживает там дискеты, к диску С.
Мониторы. Предназначены для вывода на экран текстовой и графической информации. Мониторы бывают монохромными и цветными, могут работать в текстовом и графическом режимах.
В текстовом  режиме экран монитора условно разбивается  на 25 строк и 80 столбцов.
В графическом  режиме экран монитора имеет точечную (пиксельную) структуру, с 1024 на 768 точек  на экране (возможен режим 800 на 600).
Связующим звеном между монитором и процессором  является видеопамять адаптера монитора, в которой для каждой точки (пиксела) экрана хранится цвети яркость. Схематично процесс развертывания изображения на экране монитора можно представить следующим образом. Монитор непрерывно сканирует видеопамять видеоадаптера (аналог телевизионной развертке) и выводит изображение на экран не занимая время процессора и оперативной памяти на эти операции. При необходимости процессор прерывает этот процесс и изменяет содержимое некоторой части видеопамяти (частичное изменение изображения). Тем самым обеспечивается как эффективное использование процессора, оперативной памяти, так и практически незаметное для пользователя мерцание экрана при записи в видеопамять.
Клавиатура. Средство ввода информации. Содержит группу клавиш для ввода управляющей  информации – функциональные клавиши, и собственно информационные клавиши. Функциональное назначение наиболее используемых функциональных клавиш:
Shift – временное на момент удержания клавиши переключение с прописных букв на заглавные;
Caps Lock – переключение с прописных букв на заглавные;
Enter –завершение ввода фрагмента, перевод строки;
BackSpace – удаление символа) слева от курсора (перемещение курсора влево на одну позицию);
Del – удаление символа справа от курсора;
Ins – переключение с режима вставки символов на режим замещения символов при вводе и обратно;
Esc – отмена управляющего действия, выход из некоторой ситуации.
Управление курсором , перемещение по текущей строке Home (начало) End(конец), перемещение по странице (абзацу) PgUp вверх, PgDn вниз.
Функциональное  назначение наиболее используемых функциональных клавиш и их комбинаций:
Ctrl-Alt-Del – вызывает процедуру начальной загрузки компьютера;
Ctrl-Shift Ctrl-Alt – переключение на русский (английский) алфавит;
Ctrl-Break – прерывание выполнения задачи.
Принтеры. Предназначены  для вывода информации на бумажные носители.
Матричные принтеры наиболее простые и дешевые. Главный  элемент – печатающая головка, содержащая матрицу тонких металлических стержней (от 9 до 48). Стержни выдвигаются из головки в соответствии с печатаемым знаком. Головка движется вдоль печатаемой строки и в нужной позиции ударяет  по бумаге через красящую ленту, печатая  необходимый знак. Средняя скорость печати 30 секунд на страницу (текст, символы) и до 5 минут при печати графики..
Струйные принтеры. В этих принтерах изображение  формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых через микросопла на бумагу. Обеспечивают лучшее в сравнении с матричными качество печати. Особенно удобны при цветной печати. Разрешающая способность – до 600 точек на дюйм. Скорость печати соизмерима со скоростью матричных принтеров.
Лазерные принтеры обеспечивают наилучшее качество печати. В этих принтерах для печати используется принцип ксерографии: изображение  переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Барабан  электризуется с помощью лазера в соответствии с печатаемым изображением. Разрешающая способность может  превышать 600 точек на дюйм. Скорость печати 5 секунд на страницу вне зависимости  от вида изображения. Заметим, что лазерный принтер содержит внутреннюю память для хранения загружаемых в принтер  шрифтов, символов, а также, изображений.
Устройства для  чтения компакт-дисков (CD-ROM). Информация на компакт-дисках кодируется посредством  чередования отражающих и не отражающих свет участков на поверхности (подложке) диска. Подложка выполняется из золота, а изображение наносится лучем лазера. Прозрачное покрытие защищает подложку от механических повреждений.
Скорость считывания информации с CD дисков значительно  ниже, чем с жестких дисков. Однако в силу надежности и способности  хранить500-600 М байт информации они  нашли очень широкое распространение  для хранения эталонов пакетов системных  программ, информационных и мультимедиа  энциклопедий и т.д.
Диски CD-ROM позволяют  производить только считывание информации.
Их модификация CD-R (recordable)позволяет перезаписывать информацию.
Магнитооптические диски. Сочетают преимущества магнитной  и оптической технологий: информация хранится на магнитном носителе, защищенном прозрачной пленкой. Чтение и запись осуществляются лучом лазера. Средняя  емкость магнитооптической дискеты 256 Мбайт, а размеры как у обычной 3.5 дюймовой дискеты.
Мышь. Используется для работы с графическим экраном  практически всех приложений и системных  программ. Обычно одно нажатие (click) на левую кнопку мыши позволяет выделить объект на экране. Два последовательных быстрых нажатия вызывают объект на выполнение. Правая кнопка мыши вызывает мини меню сервиса, которое позволяет выполнять типовые операции на выделенном объекте (копирование, удаление, вывод свойств объекта и т.д..
Модем. Устройство, обеспечивающее обмен с другими  компьютерами через телефонную сеть. Характеризуются скоростью передачи данных (14.4 и более бод в секунду (1 бод=1 бит), а также средствами исправления ошибок (стандарты V42bis или MNP). Факс-модем кроме всех возможностей обычного модема позволяет компьютеру обмениваться факсимильными изображениями с обычными офисными факсами (как передавать, так и принимать изображения)
Графопостроитель (плоттер). Обеспечивает вывод крупноформатных  чертежей. Плоттеры бывают барабанного  типа (работают с рулоном бумаги), или планшетного типа (лист бумаги и планшетное перо). Обычно используются в системах автоматизированного  проектирования для вывода конструкторской  и проектной документации.
Сканер. Считывает  графическую и текстовую информацию в компьютер. При вводе текстов  сервисные программы позволяют  распознать текст и преобразовать  его в стандартный компактный текстовый формат. Сканеры отличаются разрешающей способностью, форматом сканируемого изображения, количеством  воспринимаемых цветов.
Аудиоплата. Вместе с колонками и микрофоном обеспечивает ввод – вывод звука. Специальные программы позволяют редактировать звуковые (речевые) сигналы.
Трекбол. Встроенный манипулятор в форме шара, выполняющий  в переносных персональных компьютерах  роль мыши.
Сетевой адаптер. Позволяет подключать компьютер  в сеть. Обеспечивает доступ к данным и программам других компьютеров  сети.
Наибольшие архитектурные  изменения произошли в машинах  третьего поколения, в ВС построенных на ИС. В этом поколении можно выделить ряд существенных признаков. 

По элементной базе - переход от дискретных полупроводниковых  элементов к интегральным схемам (ИС). Это уменьшило габариты, энергоемкость, повысило надежность ВС.
По структуре  данных и команд - переход к стандартным  структурам: байт (6, в дальнейшем 8 бит); полуслово (16 бит, 2 байта); слово (32 бит, 4 байта); двойное слово (64 бит, 8 байт). В ВС введено несколько форматов команд, имеющих в целом побайтовую структуру.
В центральном  процессоре введена система прерывания.
Все управление ВС автоматизировано, верхний уровень  автоматизации осуществляет комплекс программ, объединенный в операционную систему (ОС). ОС является неотъемлемой частью ВС, без которой она работать не может. Пользователь общается с ВС через ОС, которая синхронизирует работу аппаратной части ВС через  систему прерываний и таймер - электронные  часы.
ВС работает в многопрограммном режиме работы.
Усилена иерархия памяти; ОЗУ делится на блоки с  независимыми системами управления, могущие работать одновременно, в  процессоре появляются элементы ограниченной сверхбыстродействующей памяти на электронных  регистрах. Ячеечная структура ОЗУ  дополняется более крупным структурным  объединением - страницей, сегментом.
Значительно расширена  номенклатура и число периферийных устройств и устройств внешней  памяти, в том числе вводятся в  качестве основного устройства внешней  памяти магнитные диски НМД (накопители на магнитных дисках).
Несколько моделей  одной архитектуры, отличающихся производительностью, но программно совместимых "снизу вверх" с совместимыми для всех моделей периферийными и внешними запоминающими устройствами, объединены в одно семейство (ряд).
Введены специальные  периферийные процессоры (каналы) для  управления ВЗУ и периферией.
Ядром ВС 3-го поколения  является центральный процессор (ЦП). Схема его усложнилась. Он является уже не единственным процессором, а  центральным процессором всей ВС. На рис. 4.1 показана логическая структура  ЦП. Видна четко прослеживаемая интеграция в понятие ЦП совокупности свойств блоков АУ и УУ, рассматриваемых на предыдущей лекции. 

Для работы с  различными типами данных, АУ центрального процессора содержит блоки дополнительного  оборудования, обеспечивающих работу с различными форматами данных (числа  с плавающей или фиксированной  запятой, целые числа). На рис. 4.1 это  показано несколькими типами АУ. Соответственно расширяется и состав машинных команд, т.е. функции УУ. Для быстрого запоминания  и повторного использования промежуточных  результатов, индексации адресов в  командах, быстрого запоминания текущего состояния ВС, для возможности  временного переключения на программы  и возвращения затем к прерванной программе ЦП снабжается небольшим  количеством быстрых регистров, которые составляют сверхоперативную память. При этом ЦП приобретает  некоторую автономность и короткие программы, главным образом управляющего плана, может выполнять, не обращаясь  к ОЗУ.
Весьма важной частью ВС, обеспечивающей многопрограммность ее работы, является система прерывания программы. Система прерываний реализуется программно и аппаратно. Ее программные блоки в основном входят в ОС. Назначение системы прерывания состоит в том, что если по ходу работы ВС возникает необходимость выполнить срочную работу, не входящую в выполняемую в этот момент программу, то выполнение программы приостанавливается, включается подпрограмма требуемой работы и после ее выполнения вновь восстанавливается работа прерванной программы. Для этого при прерывании основной программы состояние всех основных регистров, в том числе и следующей команды основной программы, запоминается. После этого управление передается подпрограмме ОС, обрабатывающей прерывание. В конце подпрограммы ОС помещены команды, восстанавливающие состояние ВС перед прерыванием, и последней командой управление вновь передается основной программе. По сути, организация взаимодействия основной программы и подпрограммы обработки прерывания не отличается от организации обращения к библиотечной подпрограмме и выхода из нее. Только в случае библиотечной подпрограммы инициатива исходит от основной программы, а при прерывании - от аппаратно (или программно) выставляемого сигнала прерывания. 

Прерывания делятся  на внутренние и внешние. Внешние прерывания поступают от периферийных устройств, периферийных процессоров, таймера и пультовой машины на внешний регистр прерывания и, как правило, фиксируют статус внешнего устройства, например, завершение обмена с ВУ. Внутренние сигналы прерывания вырабатываются при возникновении аппаратных сбоев внутри процессора, при программных ошибках и в ряде специальных случаев. К конкретным причинам внутренних прерываний относятся: запрещенные команды в различных режимах, некомандный тег на РК, экстракод, переполнение сумматора АУ, ошибки памяти, совпадение адреса записи или чтения в Р+А с заданным и т.д. и т.п. Сигналы внутреннего прерывания имеют приоритет перед сигналами внешнего прерывания и блокируют дальнейшее выполнение программы Схемы, фиксирующие сбой/ошибку/статус устанавливают соответствующие разряды регистра внутренних или внешних прерываний в состояние "1". 

Собственно обработка  прерывания заключается в прерывании выполнения текущей команды, запоминании  признаков режимов работы программы (состояние процессора) в специальных  регистрах процессор
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.