Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ТЕМА 1.
Предмет курса. Основные определения. Классификация.
Прошло всего полвека с момента появления первой ЭВМ. Но за этот короткий срок сменилось несколько поколений вычислительных машин, значительно отличающихся технологической и элементной базой, архитектурой,, языками и ПО. Исторически первыми и до сих пор широко распространёнными, занимающими господствующее положение на рынке, являются одномашинные СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ (СОД), построенные на базе единственной ЭВМ с традиционной однопроцессорной схемой.
Но с ростом объёмов и сложности задач часто такие системы иногда становятся неэффективными из-за малой мощности или низкой надёжности. Вообще, в дальнейшем, при рассмотрении любых СОД, будем анализировать их важнейшие параметры:
Не следует забывать, что одним из основополагающих факторов, влияющих на эти параметры, является сложность ОС.
СОД - совокупность технических средств и ПО, предназначенная для информационного обслуживания пользователей и технических объектов.
Основа СОД - технические средства, т.к. их производительностью и надёжностью в наибольшей степени определяется эффективность СОД.
Существуют 2 естественных пути повышения производительности и надёжности:
1. Совершенствование элементной базы;
2. Изменение структурной организации СОД.
Первый путь - самый простой, "неинтеллектуальный", но он имеет ряд ограничений: существующие технологии и стоимость. Рост тактовой частоты и скорости передачи информации сдерживаются физическими параметрами материалов. Не зря сейчас ведутся активные исследования в области работы со светом.
Второй - наиболее эффективный и широкий - состоит из нескольких "шагов":
Первые попытки создания ММВК и МПВК и систем относятся к 60-м годам.
Для повышения надёжности и производительности СОД несколько ЭВМ связывались между собой, образуя простейший многомашинный вычислительный комплекс.
а). б).
По типу межмашинной связи они делятся на несколько видов:
а) с косвенной связью;
б) с прямой связью.
Вычислительный комплекс, содержащий несколько процессоров с общей памятью и периферийными устройствами, называется многопроцессорным.
В настоящее время термин "комплекс" практически не используется, его полностью вытеснил термин "система". Они очень близки по смыслу, но различие есть:
Вычислительный комплекс - совокупность технических средств, включающих несколько ЭВМ или процессоров, и общесистемного ПО.
Вычислительная система - СОД, настроенная на решение задач конкретной области применения. Включает в себя технические средства и специальное ПО.
Можно сказать, что ВС - проблемно-ориентированный ВК. Существуют два способа ориентации ВС:
1. ВС=стандартный ВК+спецПО, ориентированное на решение определённой совокупности задач;
2. Ориентация на заданный класс задач достигается за счёт использования специализированных ЭВМ и ВК. В этом случае возможно уменьшение оборудования и увеличение быстродействия, но расходуются дополнительные средства на разработку нового оборудования и ОС.
Специализированные ВС второго типа широко используются при решении задач векторной и матричной алгебры, решении дифуров, обработке изображений, распознавании образов и т.п.
Отдельный тип систем образуют СИСТЕМЫ ТЕЛЕОБРАБОТКИ ДАННЫХ.
При использовании СОД для управления производством, технологическим процессом, транспортом и т.п. эффективность систем может быть значительно повышена, если ввод информации обеспечивать непосредственно с места её появления и выдачу результатов непосредственно к месту их использования. Для этого рабочие места пользователей и СОД связываются каналами связи (КС).
Системы, предназначенные для обработки данных, передаваемых по КС, называются системами телеобработки данных.
Отличительная особенность - сообщения кроме данных несут ещё и служебную информацию для управления и коррекции ошибок. В ПО добавлены специальные средства для передачи данных и организации доступа к ним.
Однако практика (рост использования ВТ, рост объёмов обрабатываемой информации) требует объединения СОД и перехода от использования отдельных ЭВМ к обработке информации в распределённых по большой территории многомашинных ассоциациях. В такой обработке может участвовать большое число взаимосвязанных машин, находящихся на большом расстоянии друг от друга соединённых между собой множеством физических каналов.
Выходом является построение вычислительной (или компьютерной) сети (ВС) - совокупности ЭВМ, объединённых сетью передачи данных (СПД).
Ядром любой ВС является СПД, состоящая из каналов и узлов связи (УС).
УС обеспечивают качественный приём и передачу данных по назначению. К УС могут быть подключены несколько ЭВМ. Совокупность всех ЭВМ, подключенных ко всем ЭВМ называется сетью ЭВМ. К каждой ЭВМ м.б. подключены несколько терминалов, образующих в комплексе терминальную сеть.
Т.о. вычислительная сеть состоит из:
Естественно, для функционирования сети создаётся специальное ПО, установленное на каждой машине.
В настоящее время вычислительная сеть - наиболее эффективный способ построения крупномасштабной СОД.
Частным случаем вычислительной сети является локальная вычислительная сеть (ЛВС).
ЛВС - совокупность близкорасположенных персональных ЭВМ, связанных последовательными интерфейсами и оснащёнными ПО, обеспечивающим обмен информацией между процессами в разных ЭВМ по моноканалу.
Очень удобная конфигурация и достаточно простое оборудование и ПО, обусловленное именно моноканалом. Единственное ограничение на развитие ЛВС накладывает расстояние.
Пропускная способность моноканала (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно) не превышает 107-109 бит/сек.
Классификация СОД.
Удобнее всего рассмотренные СОД классифицировать по способу построения. Они делятся на:
При этом системы телеобработки лишь условно можно отнести к распределённым, т.к. собственно обработка данных производится централизованно, в одном месте, а каналы связи и терминалы обеспечивают лишь ввод-вывод данных.
Глобальные типы интерфейсов, используемые в СОД.
Интерфейс определяет количество линий для передачи сигналов и данных и способ (алгоритм) передачи информации по линиям связи. Все интерфейсы, используемые в ВТ относят к трём классам:
Расстояния, на которых целесообразно использовать тот или иной интерфейс, обозначены на рисунке.
ЭВМ
ЭВМ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
ВЗУ
Э
В
М
ВВ
КВВ
Э
В
М
адаптер
Процессор
Средства коммутации
Па-мять
Па-мять
Па-мять
КВВ
ПУ
ПУ
ПУ
ПУ
КВВ
Процессор
Процессор
ЭВМ
(ВК или ВС)
Устройство
сопряжения
с каналами
связи
П
ользователи
УС
УС
УС
УС
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
СПД
Сеть ЭВМ
СА
ПК
ЭВМ
СА
ВК
СА
Моноканалы
Терминалы
ЭВМ-ПК
Вычислительные
комплексы
Вычислительные
системы
СОД
Сосредоточенные системы
Многомашинные
Многопроцессорные
Системы телеобработки
данных
Вычислительные
системы
Глобальные
Локальные
Распределённые системы
КМ
104
103
102
101
1
10-1
10-2
10-3
10-4
Параллельные интерфейсы
Последовательные
интерфейсы
Связные интерфейсы
терминалы
Каналы связи
терминалы