Материал: Техническое обеспечение информатики. Афанасьев Л.А

). При выборе ПЭВМ следует обращать внимание прежде всего на скорость работы МП ( на его тактовую частоту ), которая во многом определяет диапазон применения компьютера. Важным фактором эффективности использования ПЭВМ является емкость ОП, обеспечивая возможность хранения набора программ, которые планируется выполнять на выбранной ПЭВМ. Емкость ОП для работы в среде Windows, например, не должна быть ниже 4 Мбайт.

Периферийные устройства необходимо выбирать по их техникоэксплуатационным параметрам, ориентируясь на классы задач, которые должны решаться на ПЭВМ, условия эксплуатации ПЭВМ, а также удобства, предоставляемые пользователю. При этом следует учитывать возможность развития потребностей пользователя. Это особенно важно при выборе НЖМД, поскольку многие современные программные средства требуют для своего хранения десятков мегабайт памяти на НЖМД типа ―винчестер‖.

56

Контрольные вопросы

1.Назовите базовую конфигурацию ПЭВМ.

2.Функции клавиатуры, их типы.

3.Назначения манипулятора Мышь, принцип ее работы.

4.Трекбол, джойстик, световое перо, их назначение и принцип

работы.

5.Сканеры.

6.Сенсорная клавиатура.

7.Дисплеи. Назначение, виды.

8.Что такое разрешающая способность дисплеев ?

9.Виды накопителей на гибких магнитных дисках. Характеристики дискет 5,25 и 3,5 дюйма.

10.Назовите способы разметки дорожек на секторы.

11.Логический и физический форматы дисков НЖМД.

12.Особенности накопителей на компакт-дисках.

13.Что такое стример ?

14.Назовите виды печатающих устройств.

15.Достоинства струйных принтеров.

16.Достоинства лазерных принтеров.

17.Особенности RISC - архитектуры МП.

5.ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ

5.1.Структура вычислительной системы

Вычислительная система (вычислительный комплекс) – взаимоувязанная совокупность сред вычислительной техники, в которую входит не менее двух основных процессоров либо вычислительных машин, и развитая система периферийных устройств. Вычислительные системы (ВС) имеют многоуровневую организацию (рис.5.1).

На I уровне системы располагаются процессоры (ЦП), в состав которых входят арифметико-логические устройства, центральные устройства управления и внутренняя память процессоров (иногда сверхоперативная память СОП). Процессоров может быть несколько. Они могут быть универсальными и специализированными и отличаться своими функциональными возможностями. На этом же уровне находятся модули оперативных запоминающих устройств.

II уровень составляют процессоры ввода-вывода (каналы вводавывода), которые предназначены для выполнения операций ввода-вывода и обеспечивают все двусторонние связи между оперативной памятью и процессором, с одной стороны, и множеством различных периферийных устройств – с другой.

Каналы ввода-вывода позволяют осуществлять параллельную работу высокоскоростного центрального процессора и сравнительно медленно действующих устройств ввода-вывода с различными техническими характеристиками. Благодаря такому построению исключается ―жѐсткое‖ подключение периферийных устройств к ЦП. Канал ввода-вывода представляет собой самостоятельное в логическом отношении устройство, работающее по собственной программе, хранимой в памяти машины.

Каналы ввода-вывода универсальных ВС в зависимости от пропускной способности канала, режима его работы и характеристик подключаемых периферийных устройств делятся на быстрые (селекторные – КС) и медленные (мультиплексные – КМ).

Селекторный канал обладает высокой пропускной способностью и управляет обменом информации с внешними запоминающими устройствами. Этот канал позволяет только одному из присоединѐнных к нему устройств ввода-вывода.

Мультиплексный канал обеспечивает связь медленнодействующих устройств ввода-вывода с центральным процессором и допускает параллельное подключение нескольких устройств. Этот канал включает в свой состав несколько подканалов и может одновременно выполнять по одной операции в каждом подканале. Подканалом являются средства канала, необходимые для осуществления операции ввода-вывода и связи с одним периферийным устройством. Информационные магистрали канала, по которым происходит обмен информацией, попеременно обслуживаются параллельно работающими устройствами ввода-вывода. Устройства вводавывода подключаются к каналу на короткое время, необходимое для передачи или приѐма информации. Адаптер ―канал - канал‖ предназначен для обмена информацией между процессорами и различными модулями оперативной памяти и обеспечивает создание многопроцессорного или многомашинного вычислительного комплекса.

На III уровне находятся интерфейс ввода-вывода (устройство сопряжения) и устройства управления внешними (периферийными) устройствами (УУВУ). Связь центрального процессора с внешними устройствами как через селекторный, так и через мультиплексный каналы выполняется по универсальному стандартному принципу, заключающемуся в наличии определенного набора сигналов и одной и той же временной диаграммы взаимодействия для всех внешних устройств независимо от их типа. Благодаря наличию стандартного сопряжения последовательность управляющих сигналов одинакова для всех устройств, связанных с одним каналом.

Возможность изменения конфигурации системы ввода-вывода достигается использованием различных типов УУВУ: одиночных, группового и разделенного.

Одиночные УУВУ применяются для управления работой только одного внешнего устройства, например, устройства вывода на печать.

Групповое УУВУ (ГрУУВУ) обслуживает несколько однотипных внешних устройств, причем в каждый момент времени оно обслуживает только одно ВУ, например ВЗУ на магнитном диске. Разделенное УУВУ может быть подсоединено к двум каналам, однако на все время выполнения заданной операции ввода-вывода оно работает только с одним каналом.

Групповое устройство управления внешними устройствами конструктивно расположено в отдельной стойке, поэтому необходим малый интерфейс, унифицированная система связей и сигналов между УУВУ и соответствующими внешними запоминающими устройствами. Одиночное УУВУ, которое управляет работой одного устройства ввода-вывода, обычно размещается конструктивно в одной стойке с этим внешним устройством.

Интерфейс обеспечивает:

стандартную организацию выполнения операций ввода-вывода, простоту программирования операций ввода-вывода, возможность обмена информацией с несколькими ЭВМ, возможность наращивания мощности по вводу-выводу.

Всостав интерфейса входят совокупность унифицированных шин для передачи информации и система унифицированных сигналов, электронных схем и алгоритмов управления обменом информацией.

IV уровень составляют периферийные устройства. К ним относятся внешние запоминающие устройства и устройства ввода-вывода.

Всовременных вычислительных системах можно выделить V уровень, который составляют абонентские пункты, аппаратура передачи данных и каналы связи. Этот уровень необходим при использовании ВС в системах распределенной обработки данных, вычислительных центрах коллективного пользования, вычислительных сетях.

Вописанной многоуровневой структуре реализуется классическая фоннеймановская организация ВС и предполагает последовательную обработку информации по заранее составленной программе. Однако повышение производительности ВС классической организации сдерживается ограниченными возможностями элементной базы. Поэтому в ЭВМ пятого поколения, интенсивная разработка которых ведется в настоящее время, предполагается создание параллельных систем, имеющих отличную от представленной выше структуру. Основой таких систем является большое количество элементарных процессоров, которые могут работать параллельно

вразличном сочетании.

Подобные структуры получили название потоковых. Название связано с наличием потока команд – последовательности команд, выполняемых вычислительной системой, и потока данных – последовательности данных, обрабатываемых под управлением потока команд, причем в состав потока данных включается как исходная, так и промежуточная информация.

Эффективность применения больших и суперЭВМ значительно повышается, если они объединяются в вычислительную сеть.

Вычислительная сеть включает несколько высокопроизводительных вычислительных систем или вычислительных центров коллективного пользования, объединенных каналами связи. Она позволяет наиболее полно обеспечить потребности пользователей в выполнении информационновычислительных работ. Аппаратура вычислительной сети включает средства вычислительной техники различного уровня, каналы связи, аппаратуру передачи данных, абонентские пункты (терминалы). Использование вычислительной техники в виде вычислительных сетей позволяет значительно увеличить число пользователей ЭВМ, создавать банки данных, производить обмен информацией и программами между вычислительными системами и отдельными пользователями сети.

5.2. Поколения вычислительных средств

Первые проекты электронных вычислительных машин (ВМ) появились в конце 30-х – начале 40-х годов XX в. Технические предпосылки для этого уже были созданы, развивалась электроника и счетно-аналитическая вычислительная техника. В 1904 г. был изобретен первый ламповый диод, а в 1906г. – первый триод (соответственно двух- и трех электродная лампа); в 1918 г. – электронное реле (ламповый триггер). Триггерные схемы стали широко применяться в электронике для переключения и релейной коммутации.

Другой технической предпосылкой создания ЭВМ стало развитие электромеханической счетно-аналитической техники. Благодаря накопленному опыту в области развития вычислительной техники в середине 30-х годов стало возможным создание программно-управляемых вычислительных машин, а построение ВМ на электронных схемах открывало широкие перспективы, связанные с увеличением надежности и быстродействия.

ЭВМ появились, когда возникла острая необходимость в трудоемких и точных расчетах. Уровень прогресса в таких областях науки и техники, как, например, атомная энергетика, аэрокосмические исследования, во многом зависел от возможности выполнения сложных расчетов, которые нельзя было осуществить в рамках электромеханических счетных машин. Требовался переход к вычислительным машинам, работающим с большей производительностью.

В истории развития ЭВМ выделяют пять этапов, соответствующих пяти поколениям ЭВМ.

Период машин первого поколения начинается с переходом к серийному производству ЭВМ в начале 50-х годов XX в. В них были реализованы основные принципы, предложенные Джоном фон-Нейманом.

1. Принцип хранимой программы. Машина имеет память, в которой хранятся программа, данные и результаты промежуточных вычислений. Программа вводится в машину, так же как и данные, в