Характеристики компьютерных систем

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Главной чертой современного времени является то, что мир людей стремительно развивается, а значит ему свойственно потреблять и накоплять информацию. Поэтому далеко немаловажную роль в жизни общества играет компьютер. Компьютер - это устройство, которое преобразует данные в информацию. Но как он это выполняет? Для того чтобы разобраться в интересующем нас вопросе, необходимо узнать о различных компонентах компьютерных систем. Компьютерная система - это любое устройство или группа взаимосвязанных или смежных устройств, одно или более из которых, действуя в соответствии с программой, осуществляет автоматизированную обработку данных. Если дать более понятную расшифровку, то под термином «компьютерные системы» подразумевают: - непосредственно компьютер с установленным на него системным и прикладным программным обеспечением, а также электронные носители данных; - локальные и глобальные компьютерные сети. Составляющие компьютерной системы могут выполнять 5 основных функций (одну или несколько сразу):

1. получение информации из внешних источников;

2.выдача информации;

3. хранение информации;

4. передача информации;

5.обработка информации

Основная часть

Для любой системы, можно выделить четыре базовых характеристики компьютерных систем:

отношение стоимость/производительность;

надежность и отказоустойчивость;

масштабируемость;

совместимость и мобильность программного обеспечения.

Компьютер.

По областям применения и соответственно предъявляемым требованиям компьютеры можно классифицировать:

Персональные компьютеры и рабочие станции.

Появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной базы машин с малой и средней степенью интеграции на большие и сверхбольшие интегральные схемы. ПК, благодаря своей низкой стоимости, очень быстро завоевали хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это прежде всего - «дружественные пользовательские интерфейсы», а также проблемно-ориентированные среды и инструментальные средства для автоматизации разработки прикладных программ.

Первоначальная ориентация рабочих станций на профессиональных пользователей привела к тому, что рабочие станции - это хорошо сбалансированные системы, в которых высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти, высокопроизводительными внутренними магистралями, высококачественной и быстродействующей графической подсистемой и разнообразными устройствами ввода/вывода.

X-терминалы.

Представляют собой комбинацию бездисковых рабочих станций и стандартных терминалов. Занимают промежуточное положение между персональными компьютерами и рабочими станциями.

Типовой X-терминал включает следующие элементы: экран высокого разрешения; микропроцессор: на базе Motorola, RISC и т.д.; отдельный графический сопроцессор; базовые системные программы; программное обеспечение сервера; переменный объем локальной памяти; порты для подключения клавиатуры и мыши; переферийные устройства.

Серверы.

Прикладные многопользовательские коммерческие и бизнес системы требуют перехода к модели вычислений «клиент-сервер» и распределенной обработке. В распределенной модели «клиент-сервер» часть работы выполняет сервер, а часть пользовательский компьютер. Существует несколько типов серверов, ориентированных на разные применения: файл-сервер, сервер базы данных, принт-сервер, вычислительный сервер, сервер приложений. Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).

С другой стороны существует классификация серверов, определяющаяся масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер).

Современные серверы характеризуются: наличием двух или более центральных процессоров; многоуровневой шинной архитектурой, а также множество стандартных шин ввода/вывода; поддержкой технологии дисковых массивов RAID; поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам или режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает выделение процессоров для выполнения конкретных задач; работают под управлением операционных систем UNIX, Windows; высокой степенью расширяемости, гибкости и адаптируемости.

Мейнфреймы.

Это синоним понятия «большая универсальная ЭВМ». Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). В архитектурном плане мейнфреймы представляют собой многопроцессорные системы, содержащие один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанных между собой высокоскоростными магистралями передачи данных. При этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральные процессоры, а периферийные процессоры обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.

Кластерные архитектуры.

Кластерная система определяется как группу объединенных между собой вычислительных машин, представляющих собой единый узел обработки информации.

Обладает следующими основными характеристиками: высокая готовность; высокая пропускная способность; удобство обслуживания системы: общие базы данных могут обслуживаться с единственного места, прикладные программы могут инсталлироваться только однажды на общих дисках кластера и разделяться между всеми компьютерами кластера; расширяемость: увеличение вычислительной мощности кластера достигается подключением к нему дополнительных компьютеров.

Главная особенность структуры ЭВМ заключается в том, все устройства ЭВМ обмениваются информацией через системную шину. К системной шине подключён центральный процессор (или несколько процессоров), оперативная, постоянная и кеш-память, которые выполнены в виде микросхем. Упомянутые компоненты монтируются на материнской плате. К материнской плате присоединяются платы внешних устройств: видеоадаптер, звуковая плата, сетевая плата и др. В зависимости от сложности устройств на этих платах могут располагаться другие специализированные процессоры: математический, графический и др. С помощью проводов к материнской плате подключены жёсткий диск, гибкий диск и устройство чтения оптических дисков.

Персональный компьютер

Любой персональный компьютер содержит следующие основные элементы:

Микропроцессор - это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Микропроцессор , или, как его обычно называют, процессор, в компьютере является мозгом. Основные части процессора - арифметико-логичесие устройство, блок управления, регисторы памяти. Основные характеристики: тактовая частота и разрядность.в ходе работы процессор выполняет определенные операции в точно отведенную единицу времени, т.е. за один промежуток времени-такт. Очевидно, что обработка информации тем быстрее, чем меньше времени уходит на один такт, или чем выше тактовая частота процессора.

Тактовая частота измеряется в мегагерцах. Тактовая частота в 1 МГц эквивалентна исполнению процессором одного миллиона простых операций в секунду. Тактовая частота процессоров Pentium достигает уровня 600МГц.

системная шина: система объединённых проводов для передачи информации между подключёнными к ней устройствами ЭВМ, по шине передаётся информация трёх типов: данные, адреса данных, команды;

материнская плата с чипсетом;

внутренняя память: конструктивно выполняется в виде модулей, представляющих собой несколько микросхем на небольшой плате и предназначено для хранения промежуточных данных, к которым необходим максимально быстрый доступ, основные характеристики памяти: ёмкость, время доступа, стоимость хранения единицы информации;

внешние устройства: делятся на устройства ввода, устройства вывода и внешние запоминающие устройства, основной обобщающей характеристикой внешних устройств может служить скорость передачи данных:

компьютерный многопользовательский кластерный

В качестве внешней памяти в ПЭВМ применяются носители, использующие различные физические принципы:

магнитные диски - это основные носители, отличаются наибольшей скоростью передачи данных, однако надёжность хранения информации на магнитных дисках не слишком высока;

гибкие магнитные диски: низкая стоимость и надёжность;

компакт диски: высокая ёмкость, низкая цена, высокая надёжность…

Монитор. Средство отображения графической и тестовой информации.

В качестве общих характеристик можно выделить такие, как:

Быстродействие (производительность):

Быстродействием компьютера называется скорость, с которой он выполняет определенную последовательность запросов (определяется скоростью работы процессора, пропускной способностью шины данных или скоростью обмена с внутренними и внешними устройствами).

По отношению к современным компьютерам трудно применима, так как мощность компьютеров растет как за счет повышения производительности, так и за счет усложнения архитектуры.

Основу для сравнения различных типов компьютеров между собой дают стандартные методики измерения производительности.

Единицей измерения производительности компьютера является время: компьютер, выполняющий тот же объем работы за меньшее время является более быстрым. Время выполнения любой программы измеряется в секундах. Часто производительность измеряется как скорость появления некоторого числа событий в секунду, так что меньшее время подразумевает большую производительность.

Для измерения времени работы процессора на данной программе используется специальный параметр - время ЦП (CPU time), которое не включает время ожидания ввода/вывода или время выполнения другой программы. Очевидно, что время ответа, видимое пользователем, является полным временем выполнения программы, а не временем ЦП. Время ЦП может далее делиться на время, потраченное ЦП непосредственно на выполнение программы пользователя и называемое пользовательским временем ЦП, и время ЦП, затраченное операционной системой на выполнение заданий, затребованных программой, и называемое системным временем ЦП.

Время ЦП для некоторой программы может быть выражено двумя способами: количеством тактов синхронизации для данной программы, умноженным на длительность такта синхронизации, либо количеством тактов синхронизации для данной программы, деленным на частоту синхронизации.

Важной характеристикой, часто публикуемой в отчетах по процессорам, является среднее количество тактов синхронизации на одну команду.

Таким образом, производительность ЦП зависит от трех параметров: такта синхронизации, среднего количества тактов на команду и количества выполняемых команд. Когда сравниваются две машины, необходимо рассматривать все три компоненты, чтобы понять относительную производительность.

Альтернативные единицы измерения

MIPS - миллион команд в секунду. В общем случае - это скорость операций в единицу времени, т.е. для любой данной программы MIPS есть просто отношение количества команд в программе к времени ее выполнения. Однако использование MIPS в качестве метрики для сравнения наталкивается на три проблемы: зависимость от набора команд процессора, зависимость от программы, может меняться по отношению к производительности в противоположенную сторону.

MFLOPS. Обычно для научно-технических задач производительность процессора оценивается в MFLOPS (миллионах чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или миллионах элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду). Как единица измерения, MFLOPS, предназначена для оценки производительности только операций с плавающей точкой, и поэтому не применима вне этой ограниченной области.

Тесты: INPACK (Ливерморские циклы) - это набор фрагментов фортран программ, каждый из которых взят из реальных программных систем; LINPACK - это пакет фортран-программ для решения систем линейных алгебраических уравнений; SPECint92 и SPECfp92 - базируются на реальных прикладных программах широкого круга пользователей и т.д.

Пропускная способность системы - определяет пиковую производительность мультипрограммной системы, измеряемую количеством выполненных заданий в минуту. Приводящийся в отчете график пропускной способности системы показывает, как она работает при различных нагрузках.

Надёжность: время наработки на отказ и временем эксплуатации.

Стоимость и удобство работы.

Количество процессоров, объём оперативной памяти, объем внешней памяти.

Поддерживаемое прикладное и системное программное обеспечение.

Заключение

Таким образом, несмотря на все многообразие вычислительных машин, самыми важными характеристиками являются: быстродействие(измеряется средним количеством операций, выпоняемых машиной за единицу времени-MIPS), разрядность и формы представления чисел, емкость и быстродействие ЗУ. Характеристика позволяет нам сравнивать одно устройство с другим, и на основе этого делать какие-либо выводы. Например, почему ПК получил широкое распространение и применение? Благодаря следующей характеристике:

Удобный способ общения человека с компьютером.

Малая стоимость.

Небольшие габариты.

«Открытая архитектура»

Большое количество программных средств.

Высокая надежность работы.

Характеристика - это словно лицо каждого устройства!

Размещено на Allbest.ru