Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов



Первые 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 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. Все же классическим вариантом ВС является многомашинный и многопроцессорный варианты.

Первые ВС создавались с целью увеличить быстродействие и надежность работы путем параллельного выполнения вычислительных операций. Как это ни парадоксально, 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 чисто 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 параллельно дублироваться, а результаты их выполнения сравниваться или мажоритироваться.

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. 3.


 

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 иуст­ройства ввода-вывода.

Вычислительная система может строиться на базе либо целых компьютеров (мно­гомашинная ВС), либо на базе отдельных процессоров (многопроцессорная ВС).

Вычислительные системы бывают следующих видов:

- однородные и неоднородные.

Однородная ВСстроится на базе однотипных компьютеров или процессоров. Однородные системы позволяют использовать стандартные наборы технических, программных средств, стандартные протоколы (процедуры) сопряжения уст­ройств, Поэтому их организация значительно проще, облегчается обслуживание систем и их

Неоднородная ВСвключает 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 неоднородных систем.

Вычислительные системы работают в следующих режимах:

- оперативном (on-line);

- неоперативном (off-line).

Оперативныесистемы работают в реальном масштабе времени, в них реализуется оперативный режим обмена информацией — ответы на запросы поступают неза­медлительно.

В неоперативныхВС допускается режим «задержанного ответа», когда результаты выполнения запроса можно получить с некоторой задержкой (иногда далее в следующем сеансе работы системы).

Различают ВС с централизованным и децентрализованным видом 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 делиться на следующие подвиды:

- территориально-сосредоточенными (все компоненты располагаются в непо­средственной близости друг от друга);

- распределенными (компоненты могут располагаться на значительном расстоя­нии, например, вычислительные сети);

- структурно-одноуровневыми (имеется лишь один общий уровень обработки данных);

- многоуровневыми (иерархическими) структурами. В иерархических ВС маши­ны или процессоры распределены по разным уровням обработки информации, некоторые машины (процессоры) могут специализироваться на выполнении определенных функций.

Наконец, как уже указывалось, ВС делятся на следующие:

-одномашинные;
- многомашинные;

-многопроцессорные.

Начнем рассмотрение с одномашинных ВС, точнее, с вычислительных машин.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.