Главная страница
Навигация по странице:

  • Поясните принципы хранения информации в программе и выполнения обработки данных.

  • Приведите классическую схему ЭВМ. Поясните функциональное назначение ее частей.

  • 4. Приведите иерархию запоминающих устройств ПК и поясните их назначение.

  • 11.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Кэширование

  • Приведите определение интерфейса. Что такое системная шина и каков ее состав Интерфейс

  • 7.Общие свойства ЭВМ фон-неймановской архитектуры.

  • 8.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Использование конвейеризации вычислений.

  • 9.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Механизмы максимальной загрузки конвейера.

  • 10.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Механизм динамического выполнение команд.

  • 12.Повышение производительности вычислений: использование перекрытия и расслоения памяти.

  • 13.Повышение производительности вычислений: использование конвейеризации и параллельных вычислений

  • 14.Многопроцессорные вычислительные системы.

  • 15.Классификация вычислительных систем (ВС) по соотношению потока задач и потока данных: ВС типа ОКОД и ОКМД.

  • 16.Классификация вычислительных систем (ВС) по соотношению потока задач и потока данных: ВС типа МКОД и МКМД.

  • 17.Сравнение конвейерной и параллельной организаций вычислительных систем: базовая структура, производительность, период синхронизации.

  • 6.Что такое центральный процессор, его состав и основные функции

  • 18.Сравнение конвейерной и параллельной организаций вычислительных систем: структура задач и организация памяти.

  • 19.Сравнение конвейерной и параллельной организаций вычислительных систем: факторы, ограничивающие производительность, и обеспечение надежности.

  • 20.Понятие вычислительных сетей. Техническое и информационное обеспечение вычислительных сетей.

  • 21.Понятие вычислительных сетей. Программное обеспечение вычислительных сетей.

  • 24.Древовидная и шинная топология вычислительных сетей. Достоинства и недостатки

  • 25.Приведите правила двоичной арифметики в ЭВМ.

  • по лекциям Мукасеевой В.Н. по лекциям Мукасеевой В. Пояснения принципов. Используемый в современных компьютерах принцип программного управления был предложен в 1945 году


    Скачать 471.5 Kb.
    НазваниеПояснения принципов. Используемый в современных компьютерах принцип программного управления был предложен в 1945 году
    Анкорпо лекциям Мукасеевой В.Н.doc
    Дата07.05.2017
    Размер471.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлапо лекциям Мукасеевой В.Н.doc
    ТипДокументы
    #2737
    КатегорияИнформатика. Вычислительная техника
    страница1 из 5
      1   2   3   4   5

    1. Перечислите принципы программного управления. Дайте краткие пояснения принципов.

    Используемый в современных компьютерах принцип программного управления был предложен в 1945 году Дж. фон Нейманом. Этот принцип включает следующие положения.

    1. Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы информации, называемые словами.

    2. Разнотипные слова информации различаются по способу использования, но не способами кодирования.

    3. Слова информации размещаются в ячейках памяти машины и идентифицируются номерами ячеек, называемыми адресами слов.

    4. Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, называется командами. Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой.

    5. Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом алгоритмом.

    Использование в ЭВМ двоичных кодов обусловлено спецификой электронных схем, применяемых для передачи, хранения и преобразования информации.

    Согласно второму положению, все слова в ЭВМ выглядят совершенно одинаково и сами по себе неразличимы. Только порядок использования слов в программе вносит в них различия.

    Третье положение фиксирует специфику хранения и идентификации (обозначения) информации, порождаемую свойствами машинной памяти.

    В четвертом положении утверждается, что программа представляется в ЭВМ в виде упорядоченной линейной последовательности команд .

    Согласно пятому положению, память неймановской машины сугубо линейна. Это выражается в том, что процесс вычислений, выполняемых ЭВМ по заданной программе, начинается с команды, заданной пусковым адресом программы. За ней выполняется следующая в памяти команда.


    1. Поясните принципы хранения информации в программе и выполнения обработки данных.

    Специфику хранения и идентификации (обозначения) информации, порождаемую свойствами машинной памяти. Машинная память - совокупность ячеек, каждая из которых служит местом для хранения слова информации, и наиболее подходящий синоним этого термина - ‘склад информации’. Ячейка памяти выделяется для хранения значения величины, в частности, константы или команды. Чтобы записать слово в память, необходимо указать адрес ячейки, отведенной для хранения соответствующей величины. Чтобы выбрать слово из памяти (прочитать его), следует опять же указать адрес ячейки памяти. Таким образом, адрес ячейки становится машинным идентификатором (именем) величины и команды. Для обозначения величин и команд в ЭВМ нет никаких других средств, кроме адресов, присваиваемых величинам и командам в процессе составления программы вычислений. Кроме того, отметим, что выборка (чтение) слова из памяти не разрушает информацию, хранимую в ячейке. Это позволяет любое слово, записанное однажды, читать какое угодно число раз, т.е. из памяти выбираются не слова, а копии слов. Дополнительно к сказанному следует заметить, что адрес ячейки может быть представлен в ЭВМ как и любое другое слово информации, что используется в операциях индексирования и базирования.

    Согласно пятому положению, память неймановской машины сугубо линейна. Это выражается в том, что процесс вычислений, выполняемых ЭВМ по заданной программе, начинается с команды, заданной пусковым адресом программы. За ней выполняется следующая в памяти команда. Последовательность нарушается только в том случае, если выполняется команда условного или безусловного перехода, в которой непосредственно указывается адрес следующей команды. Процесс вычислений продолжается до тех пор, пока не будет выполнена команда, предписывающая прекращение вычислений.


    1. Приведите классическую схему ЭВМ. Поясните функциональное назначение ее частей.

    Принципы программного управления реализовывались в аппаратном обеспечении, структура которого постепенно оформилась а приведенную ниже схему, ставшую к настоящему времени классической и включающую:

    • блок для выполнения логических и арифметических операций (АЛУ);

    • блок для хранения информации (память) или ОЗУ;

    • устройства для ввода и вывода данных.

    Для обеспечения согласованной работы вышеперечисленных устройств преобразования информации требуется устройство управления (УУ).



    На этой схеме линиями разной толщины отмечены потоки:

    информации

    управляющих сигналов

    Используемые в изложении аббревиатуры означают следующее:

    УУ – устройство управления,

    Увв – устройства ввода,

    Увыв – устройства вывода

    АЛУ – арифметико-логическое устройство,

    ЗУ – запоминающее устройство, память ЭВМ,

    Кратко функционирование устройств ЭВМ можно описать так.

    УУ инициирует работу Увв, давая ему команду на выполнение ввода в ЗУ, аналогично инициируется работа Увыв.

    УУ указывает, из какой ячейки памяти ЗУ необходимо передавать информацию в АЛУ, какую операцию над этой информацией должно выполнять АЛУ, в какую ячейку памяти должен быть занесен результат операции.
    4. Приведите иерархию запоминающих устройств ПК и поясните их назначение.

    Память вычислительной машины представляет собой иерархию запоминающих устройств (внутренние регистры процессора, различные типы сверхоперативной и оперативной памяти, диски, ленты), отличающихся средним временем доступа и стоимостью хранения данных в расчете на один бит Пользователю хотелось бы иметь и недорогую и быструю память. Кэш-память представляет некоторое компромиссное решение этой проблемы.



    Кэш-память - это способ организации совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который позволяет уменьшить среднее время доступа к данным за счет динамического копирования в "быстрое" ЗУ наиболее часто используемой информации из "медленного" ЗУ.

    Кэш-памятью часто называют не только способ организации работы двух типов запоминающих устройств, но и одно из устройств - "быстрое" ЗУ. Оно стоит дороже и, как правило, имеет сравнительно небольшой объем. Важно, что механизм кэш-памяти является прозрачным для пользователя, который не должен сообщать никакой информации об интенсивности использования данных и не должен никак участвовать в перемещении данных из ЗУ одного типа в ЗУ другого типа, все это делается автоматически системными средствами.
    11.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Кэширование.

    Кэширование – это способ увеличения быстродействия ЭВМ за счет хранения часто используемых данных и кодов в так называемой кэш-памяти первого уровня (быстрой памяти), находящейся внутри микропроцессора. Как видно из схемы, Intel Р6 содержит 2 блока кэш-памяти, один для кодов, а другой – для данных. Объем каждого блока по 8 Кбайт памяти. За счет одновременного доступа к быстрой памяти кодов и данных возрастает скорость работы компьютера.(рисунок в лекции 12)

    5.Приведите определение интерфейса. Что такое системная шина и каков ее состав?

    Интерфейс – совокупность стандартизованных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информации между устройствами. В основе построения интерфейсов лежит унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, использование единых разъемов и т.п.). Наличие интерфейсов позволяет унифицировать передачу данных между устройствами независимо от их особенностей. Особенности учитывают контроллеры – устройства управления периферийных устройств.

    В настоящее время в ПК используется структура с одним общим интерфейсом, называемым системной шиной. При такой структуре все устройства ПК обмениваются информацией и управляющими сигналами через системную шину. Физически она представляет собой систему функционально объединенных проводов, по которым передается 3 потока данных:

    • непосредственно информация (данные);

    • управляющие сигналы;

    • адреса.

    Количество проводов в системной шине, предназначенных для передачи информации называется разрядностью шины.

    Поскольку шина является общей, использоваться она может в каждый определенный момент времени только одним каким-либо устройством. Для этих целей предусмотрена система приоритетных прерываний, которая отдает шину для использования устройству с наибольшим приоритетом.

    7.Общие свойства ЭВМ фон-неймановской архитектуры.

    Все современные ЭВМ обладают некоторыми общими индивидуальными свойствами архитектуры, называемой фон-неймановской.

    1. Принцип хранимой программы, согласно которому код программы и ее данные находятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти;

    2. Принцип микропрограммирования, согласно которому машинные команды подразделяются на действия-сигналы, которые в определенном порядке должны быть выполнены для осуществления преобразований, предполагаемых машинной командой. Вследствие этого, в микропроцессор входит блок микропрограммного управления;

    3. Линейное пространство памяти, согласно которому ячейкам оперативной памяти присваиваются последовательные номера (адреса) 1.2… и т.д.;

    4. Последовательное выполнение программы, согласно которому команды выбираются из памяти микропроцессором последовательно, изменить этот порядок могут только команды перехода;

    5. Отсутствие отличия между командами и данными. Микропроцессор, исполняя содержимое некоторой последовательности ячеек памяти всегда трактует их как машинную команду, и если это не так, происходит аварийное завершение программы. Поэтому в программе важно разделять пространства программы и данных, чему способствует выделение в программе на Ассемблере сегментов программы и данных.

    6. Безразличие к целевому назначению данных. Микропроцессору безразлично какую смысловую нагрузку несут обрабатываемые данные, за правильную интерпретацию данных ответственность несет программист.
    8.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Использование конвейеризации вычислений.

    Важным элементом архитектуры, появившимся в i486, является конвейер – специальное устройство, реализующее обработку команд внутри процессора в несколько этапов. Вышеупомянутый конвейер имеет 5-ти ступенчатый конвейер. Соответствующие этапы включают:

    • выборку команд из кэш-памяти или оперативной памяти;

    • декодирование команды;

    • генерацию адреса, в процессе которой определяются адреса операндов в памяти;

    • выполнение операции с помощью АЛУ (арифметико-логического устройства);

    • запись результаты ( адрес определяется конкретной машинной командой).

    Каждому этапу соответствует своя схема в составе конвейера. Поэтому, когда после выборки команда поступает в блок декодирования, блок выборки оказывается свободным и может обрабатывать следующую команду. Таким образом, на конвейере могут находиться в разной стадии выполнения 5 команд, в результате чего возрастает скорость обработки отдельной команды.

    Микропроцессоры, имеющие один конвейер называются скалярными, а более одного – суперскалярными. Микропроцессор Pentium имеет два конвейера, и поэтому может выполнять 2 команды за машинный такт.
    9.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Механизмы максимальной загрузки конвейера.

    Динамический анализ потока данных. Анализ проводится с целью определения зависимостей команд от данных и регистров процессора с последующей оптимизацией потока выполняемых команд. Главный критерий – максимальная загрузка конвейера. Требование выполнения этого критерия приводит в некоторых случаях к нарушению последовательности выполнения команд, поступающих на конвейер. (Вообще-то это новшество нарушает один из принципов программного управления!) Такое отступление от основополагающего принципа осуществляется в тех случаях, когда для очередной команды нет данных нив кэш-памяти первого, ни в кэш памяти второго уровня. В этих случаях требуется “подкачка информации” из оперативной памяти в быструю, а чтобы конвейер не простаивал во время подкачки, ищется и выполняется команда, для которой информация есть в быстрой или регистровой памяти.
    10.Особенности ЭВМ PENTIUM Intel Р6. Механизм динамического выполнение команд.

    Интеллектуальное исполнение. Этим термином называется способность микропроцессора организовать неупорядоченное выполнение команд и восстановления впоследствии порядка за счет передачи результатов выполнения команд в порядке , предусмотренном алгоритмом обработки данных. Для реализации этого механизма результаты выполнения находящихся на конвейере команд размещаются во временных регистрах (буфер команд). Блок удаления и восстановления постоянно просматривает буфер команд и ищет те из них, которые уже исполнены и не имеют связи по данным с другими командами или не находятся в ветвях незавершенных переходов. Когда такие команды найдены, устройство удаления и восстановления помещает сформированные ими данные в память или регистры процессора в порядке, заданным исходным алгоритмом. После этого команды удаляются из конвейера.

    Механизм динамического выполнения команд приводит к тому, что наиболее оптимально используется время наиболее дорогостоящего компонента ЭВМ – микропроцессора, а если учесть, что в последних версиях Pentium команды программы исполняются в 3 потока одновременно, то понятным становятся истоки повышения производительности, достигаемые в этих моделях.
    12.Повышение производительности вычислений: использование перекрытия и расслоения памяти.

    К ранним моделям, в которых использовалось перекрытие относят UNIVAC 1. Перекрытием называют способность ЭВМ одновременно выполнять не одну, а несколько операций обработки данных. В упоминаемой выше UNIVAC 1 было применено такое совмещение операций, которое впоследствии стало классическим: в ней перекрывались исполнение программы и выполнение операции ввода-вывода.

    M 7094 II сделан дальнейший шаг: использовано расслоение памяти для ускорения обращений к ней. Суть этого решения в том, что ОЗУ делят (расслаивают) на n независимых сегментов. Каждый сегмент имеет свое устройство управления. Величину nназывают глубиной расслоения. Ячейки с последовательными номерами находятся в последовательных сегментах. Так, если n=4, то нулевая ячейка будет в первом сегменте , первая – во втором и т.д., иначе говоря, ячейка с номером 4iбудет в первом сегменте, а с номером 4i+3 – в четвертом. Если полный цикл обращения к одному сегменту ОЗУ составляет К единиц времени, а глубина расслоения равна n, то к каждому последовательному сегменту можно обращаться через K/n единиц времени после обращения к предыдущему. Когда программа обратится к n подряд следующим ячейкам памяти, то пройдет время К и можно будет повторить цикл обращения. Быстродействие ОЗУ как будто увеличивается в n раз. Однако на практике такая оптимизация достигается редко из-за непоследовательных обращений к ячейкам памяти ЭВМ. Практика показала, что при обращении к адресам в памяти ЭВМ в случайном порядке, достигается продолжительность цикла обращения.

    Т.е. выигрыш от расслоения все равно получается существенным, хотя и не в n раз.

    13.Повышение производительности вычислений: использование конвейеризации и параллельных вычислений.

    Разбиение процесса исполнения команды (конвейеризация) впервые применено в машинах STRETCH и LARC. В первой ЭВМ конвейер был двухступенчатым, во второй – четырехступенчатым. Существенному увеличению производительности за счет конвейеризации мешало то, что в этих машинах не была решена проблема снижения влияния помех.

    Под помехами в конвейерных ЭВМ понимают тот или иной фактор, связанный с его конструкцией или применением, который препятствует непрерывному поступлению новых данных на конвейер с максимально возможной скоростью.

    К первым машинам с конвейерной организацией относят IBM 360/91 (1967 г.). В ней была реализована предварительная выборка команд, причем, если предполагалось ветвление, то выбирались команды из обеих ветвей и ставились в очередь на конвейер. Когда исполнение команды ветвление определяло одну из ветвей программы, ненужная последовательность команд отбрасывалась. Уже в этой ЭВМ некоторые команды выполнялись непоследовательно, но за счет правильной организации процесса пересылки результатов все они оказывались на своих местах.

    К высокопараллельным ЭВМ относят ILLIAC IV (1968 г.). Построена была эта машина для решения очень больших научных задач. Такая ее специализация объясняет тот факт, что в ней использовались 64 копии блока, сходного с арифметическим устройством традиционной машины. Каждая копия имела свои регистры, сумматор и память, все копии могли работать одновременно.

    Повышение производительности за счет параллельной обработки может идти по двум альтернативным направлениям:

    • создание многомашинных комплексов – это направление развивается как вычислительные сети;

    • создание многопроцессорных комплексов.


    14.Многопроцессорные вычислительные системы.

    Многопроцессорные комплексы реализуются или с распределенной между процессорами памятью, или с общим ОЗУ, или смешанного типа. При работе с общей памятью возможны ситуации, когда один процессор заменил старые данные новыми, а второй обращается к ним, как к старым значениям. Чтобы избежать таких проблем, при каждом процессоре создается кэш-память, в которой помещаются защищенные от других процессоров данные.

    Наибольшее увеличение производительности в многомашинных и в многопроцессорных комплексах достигается тогда, когда задача разделена по объему вычислений поровну между процессорами или машинами. Однако объем вычислений не всегда соответствует объему команд, ибо в одинаковых по количеству команд ветвях может существенно отличаться количество необходимых итераций (циклы while и repeat) из-за чего процессор с меньшим количеством итераций простаивает в ожидании результатов работы процессора с большим количеством итераций. Для выявления в программах параллельных ветвей разработаны средства, выявляющие параллельные ветви как автоматически при анализе программы, так и помогающие программисту изменять алгоритм задачи и проверять, насколько эти изменения позволяют перейти к параллельным вычислениям.
    15.Классификация вычислительных систем (ВС) по соотношению потока задач и потока данных: ВС типа ОКОД и ОКМД.

    Классификационным признаком вычислительных систем является соотношение между потоком команд и потоком данных. По этому признаку выделяют 4 группы ВС:

    • с одним потоком команд и одним потоком данных (ОКОД);

    • с одним потоком команд и множеством данных (ОКМД);

    • с множеством команд и одним потоком данных (МКОД);

    • с множеством команд и множеством данных (МКМД);

    К 1-ой группе относятся традиционные или классические ЭВМ и построенные на их основе вычислительные системы.

    Даже в ВС типа ОКОД возможно совместное решение нескольких задач. Такой режим работы системы называется мультипрограммным режимом. Программы и данные для совместно решаемых задач хранятся в оперативной памяти, где всем программам выделяются свои сегменты (разделение оборудования). Время работы процессора разделено на небольшие периоды (такты), в течение которых он выполняет команды для одной программы. Когда такт заканчивается, происходит прерывание, и передача управления операционной системе (программе-супервизору), которая просматривает очередь задач и определяет, есть ли в очереди задачи с более высоким или таким же приоритетом, что и у прерванной программы. Если есть, то в следующий такт процессор выполняет команды другой программы, если нет, то продолжает выполнение прерванной (разделение времени процессора). В таких ВС различаются 2 вида задач: фоновые и интерактивные. Первые из них не требуют вмешательства пользователя, вторые требуют ответов на запросы или ввода информации или, иначе говоря, выполняются в диалоговом режиме. Первые задачи имеют низкий приоритет, вторые – более высокий.

    ВС типа ОКМД иначе называют еще системами с общим потоком команд. В них в разных процессорах выполняются одни и теже команды над разными данными. Реализуется синхронный параллельный вычислительный процесс (все данные для очередной команды одновременно подаются на обработку процессору и одновременно из процессора после обработки передаются в память ЭВМ). Применяются такие ВС для решения задач: одномерное и двумерное прямое и обратное преобразование Фурье, решение дифференциальных уравнений в частных производных, выполнение операций над матрицами и векторами.

    16.Классификация вычислительных систем (ВС) по соотношению потока задач и потока данных: ВС типа МКОД и МКМД.

    Классификационным признаком этой группировки вычислительных систем является соотношение между потоком команд и потоком данных. По этому признаку выделяют 4 группы ВС:

    • с одним потоком команд и одним потоком данных (ОКОД);

    • с одним потоком команд и множеством данных (ОКМД);

    • с множеством команд и одним потоком данных (МКОД);

    • с множеством команд и множеством данных (МКМД);

    ВС типа МКОД реализуют принцип конвейерной обработки одной команды (функции), из которой выделены несколько операций (подфункций), путем последовательного выполнения операций на отдельных аппаратных блоках, которые здесь по аналогии с предыдущим изложением обозначены как процессоры.

    В ВС типа МКМД реализуется асинхронный параллельный принцип обработки данных. Особенность в том, что в них каждый процессор выполняет свою программу или участок (ветвь) одной большой программы над отдельными данными. Важной особенностью таких ВС является наличие нескольких групп много канальных связей между аппаратными модулями (к ним относится общая память, каналы ввода-вывода (КВВ) и процессоры). Эти связи бывают либо постоянными (физическими) или логическими, устанавливаемыми по мере необходимости в ходе вычислительного процесса. За счет этих связей обеспечиваются следующие условия работы: любой процессор может управлять передачей данных к и от любого сегмента общей памяти; любой процессор может направлять команды к любому КВВ; любой КВВ может передавать данные к и от любого сегмента общей памяти, любой КВВ может управлять передачей данных между ОП и любым устройством ввода-вывода.

    17.Сравнение конвейерной и параллельной организаций вычислительных систем: базовая структура, производительность, период синхронизации.

    Параллелизм и конвейеризация имеют одинаковые цели – повышение производительности ВС, оба подхода предполагают достижение этой цели за счет “размножения” аппаратных средств (избыточности аппаратуры ВС), однако организация вычислительного процесса в них достаточно различается, чтобы оправдать их сравнение. Приведенная таблица отражает наиболее существенные различия между этими подходами.


    6.Что такое центральный процессор, его состав и основные функции?

    Процессор делится на 2 логических устройства: устройство исполнения (УИ) и шинный интерфейс (ШИ). УИ ответственно за выполнение инструкций, а ШИ – за доставку УИ данных и инструкций для обработки. УИ содержит АЛУ , УУ и регистры.

    Основная функция ШИ – управление шиной, сегментными регистрами и очередью исполнения. ШИ управляет шинами, передающими данные в УИ, память и внешние устройства ввода/вывода. Сегментные регистры управляют адресацией памяти.

    Еще одна функция ШИ – предоставлять доступ к инструкциям (командам программы). Поскольку инструкции исполняемой программы находятся в памяти, ШИ должен получить к ним доступ и поместить в очередь исполнения, размер которой меняется в зависимости от типа процессора и определяется размером кэша команд. Это позволяет ШИ предсказывать и загружать необходимые инструкции заранее, так что в очереди всегда есть инструкции, готовые к исполнению.

    УИ и ШИ работают параллельно, и ШИ всегда на 1 шаг опережает УИ. УИ сообщает ШИ, когда ему необходим доступ к данным в памяти или к устройствам ввода/вывода. УИ также запрашивает инструкции для исполнения из очереди в ШИ. Самая верхняя инструкция – исполняемая в данный момент , а пока УИ занято выполнением данной инструкции, ШИ извлекает следующую инструкцию из памяти. Выполнение инструкций и их получение из памяти перекрываются по времени, за счет чего растет быстродействие процессора.
    18.Сравнение конвейерной и параллельной организаций вычислительных систем: структура задач и организация памяти.

    Параллелизм и конвейеризация имеют одинаковые цели – повышение производительности ВС, оба подхода предполагают достижение этой цели за счет “размножения” аппаратных средств (избыточности аппаратуры ВС), однако организация вычислительного процесса в них достаточно различается, чтобы оправдать их сравнение. Приведенная таблица отражает наиболее существенные различия между этими подходами.


    19.Сравнение конвейерной и параллельной организаций вычислительных систем: факторы, ограничивающие производительность, и обеспечение надежности.

    Параллелизм и конвейеризация имеют одинаковые цели – повышение производительности ВС, оба подхода предполагают достижение этой цели за счет “размножения” аппаратных средств (избыточности аппаратуры ВС), однако организация вычислительного процесса в них достаточно различается, чтобы оправдать их сравнение. Приведенная таблица отражает наиболее существенные различия между этими подходами.



    20.Понятие вычислительных сетей. Техническое и информационное обеспечение вычислительных сетей.

    Вычислительной сетью называется система взаимосвязанных и территориально распределенных ВЦ или ЭВМ, ориентированная на коллективное использование общесетевых ресурсов: аппаратных, программных и информационных. Как Вы помните, это одна из ветвей развития параллельных вычислительных систем.

    С появлением вычислительных сетей удалось разрешить 2 очень важные проблемы:

    • обеспечение в принципе неограниченного доступа к ЭВМ пользователей независимо от их территориального расположения;

    • возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния, позволяющие своевременно получать данные для принятия тех или иных решений.

    Для характеристики вычислительных сетей оценивают их аппаратное (или техническое), программное и информационное обеспечение.

    Аппаратное обеспечение составляют ПК или ЭВМ различных типов, средства связи и оборудование абонентских пунктов (АП в других источниках литературы они называются рабочими станциями – РС). Основными требованиями к ЭВМ сети являются универсальность и модульность. Универсальность ЭВМ необходима для решения широкого круга задач пользователей сети. Модульность структуры ЭВМ сети обеспечивает возможность изменения конфигурации ЭВМ и расширения сети. ЭВМ могут размещаться либо непосредственно у пользователя сети (ПК), либо в вычислительном центре, куда пользователи обращаются с запросами со своих терминалов по каналам связи.

    Информационное обеспечение представляет собой массивы (файлы) данных общего применения (в литературе их называют базами данных, банками данных, хранилищем данных) и структурированные данные индивидуального пользования. Данные общего применения доступны для всех пользователей сети.
    21.Понятие вычислительных сетей. Программное обеспечение вычислительных сетей.

    Вычислительной сетью называется система взаимосвязанных и территориально распределенных ВЦ или ЭВМ, ориентированная на коллективное использование общесетевых ресурсов: аппаратных, программных и информационных. Как Вы помните, это одна из ветвей развития параллельных вычислительных систем.

    Для характеристики вычислительных сетей оценивают их аппаратное (или техническое), программное и информационное обеспечение.

    Программное обеспечение сети предназначено для нескольких целей:

    • организации коллективного доступа к ресурсам;

    • динамического распределения и прераспределения ресурсов сети с целью максимальной загрузки различных технических средств;

    • координации работы основных звеньев и элементов сети;

    • автоматизации программирования;

    • проведение технического обслуживания ВТ сети.

    ПО сети состоит из: общего, специального и системного.

    Общее ПО сети включает операционную систему, систему программирования и систему технического обслуживания. Ос сети решает следующие задачи:

    • распределение потока заданий между ЭВМ;

    • координация работы звеньев и элементов сети;

    • управление подключением и отключением от сетевого процесса отдельных ЭВМ;

    • генерация ПО системы передачи данных в сети и управление им.

    Специальное ПО включает программы часто решаемых пользователями задач и программы, обеспечивающие рациональное использование вычислительных ресурсов сети. В него входят программы поддержки в актуальном состоянии информационного обеспечения общего пользования, информационно-поисковые системы в ИО общего пользования и автоматизированные фонды алгоритмов и программ (общие библиотеки).

    Системное ПО представляет собой распределенную операционную систему сети (РОСС). С ее помощью объединяются ресурсы сети для их коллективного использования абонентами. Основные функции такой ОС следующие:

    • установление последовательности решения задач и обеспечение их общесетевыми ресурсами;

    • оперативное управление распределением ресурсов по элементам сети;

    • контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности вводимой и результирующей информации;

    • анализ состояния сети и выработка рекомендаций для принятия решений в случае возникновения сложных и непредвиденных ситуаций при оперативном управлении.


    24.Древовидная и шинная топология вычислительных сетей. Достоинства и недостатки.



    В сети с древовидной топологией центры обработки связываются между собой через узлы коммутации. Абоненты подключаются либо к центрам обработки, либо к узлам коммутации. Для сети древовидной структуры справедливы все достоинства и недостатки, характерные для кольцевой топологии. Дополнительным преимуществом является то, что в этой сети проще и дешевле решаются вопросы наращивания сети за счет подключения новых центров обработки и узлов коммутации.

    Сети с общей шиной (рис.2б) являются развитием вычислительных систем с общей шиной. Между центрами обработки информации нет устойчивых постоянных связей, информация между ними передается в режиме разделения времени общей шины. В каждый момент времени по шине передается пакет информации от какого-либо одного центра к другому, остальные центры в это время находятся в режиме ожидания или обрабатывают данные автономно. Каждый передаваемый пакет информации содержит информативную часть и адресную часть, в которой записывается адрес приемника информации. Каждый модуль имеет аппаратуру для распознавания адресов и, если передаваемый адрес совпадает с адресом абонента, в память АП записывается передаваемый пакет информации. При таком управлении функционированием сети исключаются конфликты между несколькими пакетами информации.

    Основные преимущества таких сетей:

    • сети имеют невысокие функциональную сложность и стоимость;

    • легко осуществляется реконфигурация структуры путем добавления

    или исключения АП. Недостатки:

    • производительность сети ограничивается пропускной способностью общей шины;

    • быстродействие сети уменьшается из-за необходимости разрешать конфликты, когда несколько модулей одновременно претендуют на занятие общей шины;

    • отказ общей шины приводит к отказу всей сети;

    • поскольку к такой сети легко подключиться, то трудно обеспечить несанкционированный доступ.


    25.Приведите правила двоичной арифметики в ЭВМ.

    Правила выполнения арифметических операций для позиционных систем счисления задаются таблицами сложения, вычитания и умножения одноразрядных чисел.

    Таблицы для двоичной арифметики будут следующими:
      1   2   3   4   5
    написать администратору сайта