Основные характеристики ЭВМ. Классификация средств электронной вычислительной техники

Very Large Instruction Words.

      Ещё одной классической модификацией структуры ЭВМ является VLIW. ЭВМ с очень длинным командным словом. ЭВМ этого типа выбирает из памяти супер команду включающую в себя несколько команд. VLIW компьютеры могут выполнять супер скалярную обработку т.е., одновременно выполнять 2 или более команд. В целом ряде структур супер ЭВМ использовалась эта идея. 
 

ОС  микропроцессорных систем и локально-вычислительных систем. 

        Центральное место в структуре ПО занимает ОС. ОС – система программ предназначенная для обеспечения определённого уровня эффективности цифровой вычислительной системы за счёт автоматизированного управления её работой и предоставляемого пользователем набора услуг (ГОСТ – 15971-84). Программные компоненты ОС обеспечивают управление вычислениями и реализует такие функции, как планирование ресурсов управлением ввода-вывода информации управлением данными. Объём ОС и число составляющих её программ в значительной степени определяются типом используемых ЭВМ. Сложностью режимов работы  ЭВМ и вычислительных систем составом технических средств и т.д. Применение ОС имеет следующие цели: увеличение пропускной способности ЭВМ – увеличение общего объёма работы выполняемого ЭВМ в единицу времени;

2)уменьшение  времени реакции системы, т.е.  сокращение интервала времени между моментами поступления заданий в ЭВМ и моментами получения результатов.

3)контроль работоспособности технических и программных средств.

4)помощь абонента  и оператора при использовании  ими технических и программных  средств, облегчение их работы.

5)управление  программами и данными в ходе  вычисления.

6)обеспечение  адаптации ЭВМ, её структурноё  гибкости заключающейся способности изменятся, наполнятся новыми техническими и программными средствами.

     Любая ОС имеет приспособление классам решаемых пользователями задач и конфигурации средств включаемых в систему. 

План:

1.Определение  ОС.

2.ОС – как  расширенная машина.

3.ОС – как  система управления ресурсами.

4.Сетевые операционные  системы.

1)ОС в наибольшей  степени определяет облик всей  ВС в целом, несмотря на это  пользователи активно использующие  вычислительную технику часто затрудняются дать определение ОС, т.к. ОС выполняет по существу 2 малосвязанные друг с другом функции: 1)обеспечение пользователю-программисту удобств по средствам предоставления для него расширенной машины, 2)повышение эффективности использования ПК путём рационального управления его ресурсов.

2)Программа,  которая скрывает от программиста  все реалии аппаратуры и предоставляет  возможность простого удобного  просмотра указанных файлов чтения или записи называется ОС. Точно также, как ОС ограждает программиста от аппаратуры дискового накопителя и предоставляет ему простой файловый интерфейса. ОС берёт на себя все малоприятные дела связанные с обработкой прерывания управлением таймерами и ОП, а так же др. низкоуровневые проблемы. С этой точки зрения функцией ОС является предоставление пользователю некоторой расширенной или виртуальной машины, которую легче программировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой составляющей реальную машину.

3)Идея о том,  что ОС прежде всего система  обеспечивающая удобный интерфейс пользователю соответствует рассмотрению сверху вниз. Другой взгляд снизу вверх об ОС, как о некотором механизме управляющим всеми частями сложной системы. Современные вычислительные системы состоят из процессоров, таймеров дисков накопителей сетевой коммуникационной аппаратура принтеров и др. устройств в соответствии со вторым подходом функцией ОС является распределение  ресурсов между процессорами, памятью, устройствами и данными между процессорами конкурирующими за эти ресурсы. ОС должна управлять всеми ресурсами вычислительной машины таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность её функционирования. Критериями эффективности может быть пропускная способность или реактивность системы. Управление ресурсами включает решение 2 общих независящих от типа ресурсов задач:

1)планирование  ресурсов – т.е. определение  кому, когда, а для делимых ресурсов  и в каком количестве необходимо  выделить данные ресурсы;

2)отслеживание  состояния ресурса, т.е. содерживание  оперативной информации занят или не занят ресурс, а для делимых ресурсов – какое количество ресурсов уже распределено, а какое свободно. Для решения этих общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счёте и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и пользовательский интерфейс. Так, например, алгоритм управления ресурсами в значительной степени определяет – является ли ОС системой разделения времени, системой пакетной обработки или системой реального времени. 
 

Классификация сетей. Телекоммуникационные сети. 

    Телекоммуникационная вычислительная сеть (ТВС) - это сеть обмена и распределённой обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанные абонентские систем и средствами связи. Средство передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов, аппаратных, информационных, программных.

     Абонентская система – это совокупность ЭВМ программного обеспечения периферийного оборудования, средств связи с коммуникационной подсетью вычислительной сети выполняющих прикладные процессы.

    Коммуникационная подсеть или телекоммуникационная система – представляет собой совокупность физической среды передачи информации аппаратурных и программных средств обеспечивающие взаимодействие абонентской системы.

    Прикладной процесс – это различные процедуры ввода хранения, обработки и выдачи информации выполняемые в интересах пользователей и описываемые прикладными программами.

     Умножаемые двоичных чисел наиболее просто реализуют в прямом коде.      Произведение получатся путём сложения частных произведений представляющих собой разряды множимого сдвинуться влево в соответствии с позициями разрядов множителя. Частные произведения формируются путём сложения знаковых разрядов сомножителей. Возможные переносы из знакового разряда игнорируются.

     Операции деления, как и в десятичной арифметике являются обратной операцией умножения. 

      Классификация ТВС также наиболее характерны функциональные информационные структурные  признаки.

1.По  степени территориальной рассредоточенности  элементов в сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные  (государственные), региональные и локальные вычислительные сети (ГВС, РВС, ЛВС).

2.По  характеру реализуемых функций  делятся на вычислительные (обработка информации), информационные (для получения справочных данных по вопросам пользователей), информационно-вычислительные (смешанные), в которых в определённом непостоянном соотношении выполняются вычислительные и информационные функции.

3.По способу управления ТВС делятся на сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов) децентрализованным (каждая автономная абонентская система имеет средство для управления в сети) и смешенным управлением в которых в определённом сочетании реализованные принципы централизованного и децентрализованного управления. 

Арифметические  операции над числами  с фиксированной  точкой. 

1.Сложение и вычисление.

     Операция вычитания приводится к операции сложения путём преобразования чисел в обратный или дополнительный код. Пусть числа а и b>=0, тогда операции алгебрического сложения выполняется в соответствии с таблицей преобразования кодов при алгебрическом сложении. 

    При выполнении сложения цифр необходимо соблюдать следующие правила:

1.Слагаемые  должны иметь одинаковое число  разрядов, для выравнивания разрядной  сетки слагаемых можно дописывать  незначащие нули слева к целой части числа и незначащие нули справа в дробной части числа.

2.Знаковые  разряды чисел участвуют  в  сложении также, как и значащие.

3.Необходимые  преобразования кодов производятся  с изменением знаков чисел приписанные незначащие нули изменяют своё значение при преобразованиях по общему правилу.

4.При  образовании единицы переноса  из старшего переноса разряда  в случае использования обратного кода эта единица складывается с младшим числовым разрядом. При использовании дополнительного кода единицы переноса теряется, в знак результата формируется автоматически. Результата представляется в том ходе, в котором представлены исходные слагаемые.

  При сложении чисел в обратном и дополнительном коде были получены переносы в знаковый разряд и из знакового разряда. В  случае обратного кода перенос из знакового разряда требует дополнительного  прибавления единицы младшего разряда, в случае дополнительного кода этот перенос игнорируется. 
 

4)Сетевые  ОС.

      Сетевая ОС составляет основу любой вычислительной сети. Под сетевой ОС понимается совокупность ОС отдельных ПК взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделение ресурсов по единым правилам – протоколы. Вузком смысле сетевая ОС это ОС отдельного ПК обеспечивающая ему возможность работать в сети.   

В сетевой ОС, отдельной клиентской машины, можно выделить несколько частей:

1.средства управления  локальными ресурсами ПК: функции распределения ОП между процессами, деспетиризация процессов, функции управления переферийными устройствами и др. функции управления ресурсами локальной ОС.

2.средство предоставления  собственных ресурсов и услуг  в общее пользование.

Эти средства обеспечивают например блокировку файлов и папок и записей, что необходимо для совместного использования, ведения справочников имён сетевых ресурсов, обработка запросов удалённого доступа собственной файловой  системе и базе данных и управление очередями запросов удалённых пользователей своим периферийным устройством.

3.средство запроса  доступа к удалённым ресурсам  и использование – клиентская часть ОС. Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов удалённым ресурсам от приложений и пользователей, при этом запрос поступает от приложения в локальной форме. 
 

Системная память

1. Иерархический  принцип построения и управления  структуры ЭВМ.

2. Пирамидальный  принцип построения памяти современных  ЭВМ.

3. Память первого  уровня.

4. КЭШ память  и память блокнотного типа.

5. ПЗУ.

6. Управление  памятью программы ОС. 

1. Иерархический  принцип построения и управления  характерен не только для структуры  ЭВМ в целом, но и для отдельных  её подсистем например: по этому  же принципу строится система  памяти ЭВМ.

2. С точки  зрения пользователя желательно  иметь в ЭВМ оперативную память большой информационной ёмкости и высокого быстродействия однако одноуровневые построения памяти не позволяет одновременно удовлетворять этим двум противоположным требованиям. Память современных ЭВМ строится по многоуровневому пирамидальному принципу.

3. В состав  процессоров может входить сверх  оперативное запоминающее устройство  небольшой ёмкости образования  несколькими десятками регистров с быстрым временем доступа (единицы - нана секунды). Здесь обычно хранятся данные непосредственно используемые в обработке.

4. Следующий  уровень образует КЭШ память  или память блокнотного типа. Она представляет собой буферное  запоминающее устройство предназначенное для хранения активных страниц объёмом десятки и сотни килобайт. Время обращения к данным составляет 10-20 Нс при этом может использоваться ассоциативная выборка данных. КЭШ память, как долее быстродействующее запоминающее устройство предназначается для ускорения выборки команд программ и обрабатываемых данных. Сами же программы пользователей и данные к ним размещаются в оперативном запоминающем устройстве (ёмкость – миллионы машинных слов, время выборки до 100 Нс).

5. Часть машинных  программ обеспечивающих автоматическое  управление вычислениями и используемых  наиболее часто может размещаться  в постоянном з/у (ПЗУ). На более низких уровнях иерархии находятся внешние запоминающиеся устройства магнитных носителях: на жёстких и гибких магнитных дисках, магнитных лентах, магнитно-оптических дисках и др. Их отличает наиболее низкое быстродействие и очень большая ёмкость.