Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Уральский государственный экономический университет» (УрГЭУ)

Контрольная работа

По дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

Тема: «Классификация ЭВМ. Внешние устройства ПК»

Студент

Пономарева Светлана Дмитриевна

Екатеринбург 2020 г

Содержание

Введение

1. Классификация ЭВМ анализа

2. Признаки и схема классификации

3. Описание классов вычислительных систем

4. Пословная и поразрядная обработка

Список литературы

Введение

Наука стремительно развивается, проникновение человеческой мысли во все новые области вместе с решением поставленных прежде проблем постоянно порождает поток вопросов и ставит новые, как правило, более сложные, задачи.

Комплекс технических и программных средств, предназначенные для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на Электронно-вычислительных машинах Электронно-вычислительная машина-- комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления. При этом основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных элементах. (далее ЭВМ). В качестве пользователя могут выступать, программисты работ, программисты, операторы. Структура - совокупность элементов и их связей. Различают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств. Выбирая ЭВМ для решения своих задач, пользователь интересуется функциональными возможностями технических и программных модулей при этом пользователь интересуется не конкретной технической реализацией отдельных модулей, а более общими вопросами возможности организации вычисления.

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратно- программных средств из которых состоит ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ. Детализацией архитектурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники. Инженеры схемотехники проектируют отдельные технические устройства и разрабатывают методы их сопряжения друг с другом. Системные программисты создают программы управления технического средства информационного взаимодействия между уровнями или программой вычислительного процесса. Программисты прикладники разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействия пользователей с ЭВМ и необходимый сервис при решении ими своих задач.

К настоящему времени спроектированы и опробованы сотни различных компьютеров, использующих в своей архитектуре тот или иной вид параллельной обработки данных. В научной литературе и технической документации можно найти более десятка различных названий, характеризующих лишь общие принципы функционирования параллельных машин: векторно-конвейерные, массивно-параллельные, компьютеры с широким командным словом, систолические массивы, гиперкубы, спецпроцессоры и мультипроцессоры, иерархические и кластерные компьютеры, архитектуры параллельных вычислений, матричные ЭВМ и др.

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т. д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств.

Задачи, которые нужно рассмотреть в процессе выполнения контрольной работы:

1. Классификация ЭВМ.

ѕ Охарактеризовать подробно способ структурной организации: МКОД, МКМД.

2. Внешние устройства ПК.

ѕ Устройства вывода информации их виды, назначение.

1. Классификация ЭВМ анализа

Вычислительная техника - одна из наиболее быстро и динамично развивающихся областей науки и техники. Ее динамика, с одной стороны, связана с широким проникновением вычислительной техники во все сферы человеческой деятельности, с другой стороны - с бурным ростом технических характеристик вычислительных машин и систем. С начала шестидесятых годов прошлого века период удвоения основных характеристик компьютеров не превышает двух лет. Такой стремительный рост приводит к неоднозначности используемой терминологии, к субъективной оценке сфер применения конкретных ЭВМ.

Современная вычислительная машина представляет собой сложную аппаратно-программную систему, состоящую из большого числа взаимосвязанных элементов. К технико-эксплуатационным характеристикам ЭВМ, определяющим их функциональные возможности, относят:

· быстродействие;

· разрядность;

· формы представления чисел;

· номенклатура и характеристики запоминающих устройств;

· номенклатура и характеристики устройств ввода-вывода информации;

· типы и характеристики, используемых ОС;

· система команд и их структура и т.д.

Несмотря на сравнительно короткую историю современной вычислительной техники, до настоящего времени было предложено достаточно много подходов к систематизации всего многообразия средств вычислительной техники. Работы в этом направлении продолжаются.

Любая классификация относительна и отражает только ограниченное многообразие свойств классифицируемых объектов или процессов. Но, как показал опыт, нахождение удачной классификации может предопределить успех развития целых научных и технических направлений. Характерный пример - периодическая таблица элементов Менделеева.

При разработке любой классификации важно понимать, для кого она создается и на решение каких задач направлена.

Используемый классификационный признак должен быть измеряемым и позволять относить классифицируемого объекта к единственному классу.

На практике эти требования часто удовлетворяются с допущениями. Примером служат большинство применяемых классификаций ЭВМ и вычислительных систем.

Характеристики ЭВМ определяющих её структуру.

1. Технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ (быстродействие и производительность, указатель надёжности достоверности точность, ёмкость оперативной памяти, габаритные размеры, стойкость технических и программных средств, особенности эксплуатации).

2. Характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; возможность расширения состава технических и программных средств возможность изменения структуры.

3. Состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг (оперативная система или среда, пакеты прикладных программ и средства автоматизации программирования).

Одно из важнейших характеристик ЭВМ является её быстродействие, в которой характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за 1 сек.

Реальное или эффективное быстродействие, обеспечиваемое ЭВМ значительно ниже оно может сильно отличаться в зависимости от класса решаемых задач. К сравнению по быстродействию достоверных оценок, поэтому вместо характеристики быстродействия часто используют связанную с ней характеристику производительности - объём работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени. Ёмкость заполняющих устройств: ёмкость в памяти измеряется количеством структурных единиц информации, которая может одновременно размещаться в памяти. Структурной наименьшей единицей информации является бит - одна двоичная цифра. Обычно ёмкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения - байт.

Надёжность - это способность ЭВМ при определённых условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени.

Высокая надёжность закладывается в процессе её производства переход на новую элементную базу сверх большей интегральной схемы (СБИС - сверх большей интегральной схемы резко сокращает число используемых интегральных схем, а значит использует число их соединений друг с другом).

Точность - это возможность различать почти равные значения, точность получение результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными единицами. Представление информации (байтом, словом, двойным словом).

Достоверность - свойство информации быть правильно воспитанной. Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ.

2. Признаки и схема классификации

В качестве основных признаков (классификации), характеризующих организацию структуры и функционирования вычислительных систем, выберем следующие:

1) тип потока команд в центральной части вычислительной системы;

2) тип потока данных в нейтральной части вычислительной системы;

3) способ обработки данных в центральных устройствах обработки;

4) степень связанности компонент вычислительной системы;

5) степень однородности основных компонент вычислительной системы;

6) тип внутренних связей в вычислительной системе.

Эти шесть признаков определяют базовую схему классификации, которая содержит семь уровней иерархии. Переход от каждого i-го уровня к следующему более низкому Н-1-му уровню определяется соответствующим i-М признаком (рис. 1). В этой схеме используются следующие условные обозначения: электронный вычислительный информация

Рисунок 1 Схема классификации вычислительных систем

ВС --вычислительные системы;

ОК, МК -- одиночный и множественный потоки команд соответственно;

ОД, МД -- одиночный и множественный потоки данных соответственно;

С, Р--пословная и поразрядная обработка данных в центральных обрабатывающих устройствах соответственно;

Нc, Вс--низкая и высокая степень связанности вычислительной системы соответственно;

Ор, Нр--однородная и неоднородная вычислительная система соответственно;

Кн, Пм, Пр -- системы со связями «канал-канал», через общую внешнюю память и непосредственно между процессорами соответственно;

Ош, Мш, Пк -- системы со связями через одну общую шину с разделением ее времени или со связями через множество шин.

МКОД (МКБ) -- множественный поток команд и одиночный поток данных, что подразумевает наличие в архитектуре множества процессоров, обрабатывающих один и тот же поток данных

МКМД (М1МВ) -- множественные потоки команд и данных. Этот класс ЭВМ предполагает, что в вычислительной системе имеется несколько устройств обработки команд, объединенных в комплекс и работающих каждое со своим потоком команд и данных

Предложенная схема классификации -- самая распространенная при характеристике того или иного компьютера. Если говорится, что компьютер принадлежит классу ОКМД (Б! МО) или МКМД (MIMD), то сразу становится понятным базовый принцип его работы.

В архитектуру класса О КОД (SISD) входят последовательные однопроцессорные компьютеры, например на базе Intel 80486.

3. Описание классов вычислительных систем

Первые три признака классификации характеризуют организацию и функционирование вычислительных систем и определяют, в общих чертах, их структуру. Эти признаки являются двузначными и поэтому образуют, в совокупности, 8 уровней классов систем.

Переход от первого ко второму уровню соответствует разделению систем по типу потока команд - одиночный или множественный - между модулями оперативной памяти и устройствами управления или процессорами.

При переходе к третьему уровню, системы разделяются по типу потока данных -одиночный или множественный - между центральными обрабатывающими устройствами и модулями памяти.

Далее при переходе к четвертому уровню иерархии, системы разделяются по способу обработки данных в центральных устройствах обработки - пословная или поразрядная обработка.

Последние три признака схемы классификации (рис. 1) определяют классы систем со сложной структурой. На схеме показаны классы пятого, шестого и седьмого уровней для реально существующих вычислительных систем.

При перехода к пятому уровню схемы происходит разделение на системы с низкой и высокой степенью связанности.

К шестому уровню - разделение на однородные и неоднородные системы.

И, наконец, при переходе к седьмому уровню, системы разделяются по типу связей между устройствами их центральной части.

Наиболее сложную структуру имеют многомашинные и многопроцессорные системы. Первые из них характеризуются низкой степенью связанности, а вторые - высокой степенью связанности, поскольку многопроцессорные системы, в отличие от многомашинных, имеют общую оперативную память. В состав многопроцессорных систем могут входить как однотипные, так и разнотипные процессоры. Поэтому предусмотрены классы однородных и неоднородных, многомашинных и многопроцессорных систем (МКМДС/НсОр и Нр, МКМДС/ВсОр и Нр) соответственно.

Понятия - одиночных и множественных потоков команд и данных, четыре класса вычислительных систем ОКОД, ОКМД, МКОД и МКМД введены М. Дж. Флинном. Под потоком команд понимается последовательный ряд команд, выполняемых системой, а под потоком данных - последовательный ряд данных, вызываемых потоком команд, включая промежуточные результаты. Множественность и число потоков определяются как максимально возможное число одновременных операций (команд) или операндов (данных), находящихся в одинаковой стадии обработки.

Рисунок 2 Упрощенная структурная схема систем типа МКОД

Упрощенные структурные схемы систем типа ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД изображены на рис. 2-5. Нас же, по заданию, интересуют только способ структурной организации: МКОД, МКМД.

В системах типа МКОД процесс обработки разбивается на несколько этапов. Каждому из которых соответствует один из процессорных модулей. Эти модули составляют в совокупности магистраль обработки/конвейер процессоров. Реальная скорость обработки зависит от возможностей заполнения магистрали. Наиболее высокая скорость обработки достигается при выполнении длинных линейных участков программ с однородными операциями. При частых прерываниях линейных участков командами ветвления скорость обработки снижается.

Рисунок 3 Упрощенная структурная схема систем типа МКМД

В системах типа МКМД несколько устройств управления осуществляют управление одновременным выполнением различных участков одной и той же программы, т. е. реализуется асинхронный параллельный вычислительный процесс. Такие системы обладают большой гибкостью. Реальная скорость обработки информации зависит от возможностей загрузки процессоров, однако, если распараллеливание вычислений при выполнении данной программы затруднено, то можно, воспользовавшись наличием нескольких устройств управления, одновременно выполнять несколько программ, повышая тем самым загрузку процессоров. Системы типа МКМД отличаются высокой надежностью вследствие хороших возможностей взаимного резервирования однотипных устройств и машин.

4. Пословная и поразрядная обработка

Современные вычислительные системы имеют сложную организацию структуры и функционирования. Описание систем на базе четырех классов ОКОД ОКМД, МКОД, МКМД оказывается слишком грубым. Для более детального описания целесообразно учитывать признаки пословной и поразрядной обработки следующим образом.

Рисунок 4 Схема четырех классов вычислительных систем

Схему четырех классов вычислительных систем ОКОД, ОКМД, МКОД, МКМД можно представить в виде квадрата (рис. 4). Переход от верхней к правой вершине связывается с размножением потока команд, в результате чего получается класс МКОД. Переход из левой и правой вершин к нижней связывается с размножением потока команд и потока данных соответственно, в результате чего получается один н тот же класс МКМД.

Список литературы

1. Новосельцев, В.И. Теоретические основы системного анализа. - М.: Майор, 2006. - С. 46

2. Сурмин, Ю. П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. -- К.: МАУП, 2006. -- С. 50

3. Мыльник, В.В., Титаренко, Б.П., Волочиенко, В.А. Исследование систем управления: Учебное пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Екатеринбург: Деловая книга, 2006. - С. 3

4. Перегудов, Ф.И., Тарасенко, Ф.П. Введение в системный анализ: Уч.пос. для вузов. - Томск: Изд-во НТЛ, 2008. - С. 96

5. Сурмин, Ю. П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. -- К.: МАУП, 2006. -- С. 50

6. Зайцев, А.К. Исследование систем управления: Учебное пособие. - Н.Новгород: НИМБ, 2006. - С.123

7. Анфилатов, B.C. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие /B.C. Анфилатов, А.А., Емельянов, А.А., Кукушкин. - М.: Финансы и статистика, 2008. - С. 158

8. Сурмин, Ю. П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. -- К.: МАУП, 2006. -- С.368

9. Коротков, Э.М. Исследование систем управления: Учебник. - М.: "ДеКА", 2007. - С.264

10. Глухих, И. Н. Теория систем и системный анализ: учебное пособие / И. Н. Глухих ; Федер. агентство по образованию, Центр дистанц. образования. - Екатеринбург 2007. - 130 с.

Размещено на Allbest.ru