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
26 сентября 2011 г.
Информационно-вычислительные системы и их классификация.
ИВС – совокупность технических средств вычислительной техники минимальной периферии и программного обеспечения, являющегося основой любой АИС.
В зависимости от числа компьютеров и процессоров ИВС делятся на:
-одномашинные;
- однопроцессорные;
-многомашинные;
-многопроцессорные.
Архитектуру большинства одномашинных вычислительных систем можно представить следующей укрупненной схемой:
|
ПРОЦЕССОР |
||
|
АЛУ |
УУ + интерфейс |
память |
|
ОЗУ |
|
Каналы связи |
|
Внешние устройства |
|
|
Память |
Ввод-вывод |
Процессор выполняет все базовые операции вычислительной системы.
АЛУ (Арифметическо – логическое устройство) осуществляет основные математические и логические операции – арифметические, сравнение, тождество.
Регистры процессорной памяти – отличаются наибольшим быстродействием. Используются для выполнения текущих операций.
Устройство управления координируют функционирование процессора в целом.
Интерфейс служит для сопряжения процессора с остальными компонентами системы.
Оперативная память (ОЗУ) – служит для хранения данных и команд в оперативном режиме.
Каналы связи представляют собой внутримашинный интерфейс.
Внешнее устройство, главным образом, предназначено для более или менее долгосрочного хранения информации и ввода и вывода.
Архитектура современных компьютеров в основном является классической ( Фоннеймановской по имени Дж.фон – Неймана). Суть этой архитектуры сводится к схеме и нескольким основным принципам:
|
ПАМЯТЬ |
|
УУ |
АЛУ |
ВВОД |
||
|
ВЫВОД |
Основные принципы:
1. Принцип двоичного кодирования. Вычислительная машина должна использовать двоичный код, как наиболее экономичный и удобный.
2. Принцип программного управления. Машина должна выполнять операции последовательно в соответствии с командами в программе. Программа при этом должна быть хранимой.
3. Принцип идентичного хранения данных и команд, т.е. команды, как и данные должны быть представлены в двоичном коде и над ними также могут выполняться операции, т.е. невелика разница между командой и элементом данных.
4. Принцип иерархической организации памяти. Состоит он в том, что запоминающее устройство машины должны составлять иерархию, в зависимости от своего быстродействия и назначения.
5. Принцип адресности памяти. Машинная память должна состоять из ячеек. Каждая из них доступна по ее адресу или содержимому.
Классификация ИВС:
В зависимости от принципа действия и способа представления данных на 3 типа:
1. АВМ (Аналоговые вычислительные машины);
2. ЦВМ (Цифровые вычислительные машины);
3. ГВМ (Гибридные вычислительные машины).
В АВМ информация представлена значениями некоторых величин, составляющими непрерывную шкалу (напряжение, сила тока – для ЭВМ)
По существу АВМ представляют собой физические модели решаемых задач. (непрерывная линия любой формы)
Потомок – гидравлическая система трансмиссии.
В ЦВМ информация кодируется дискретными значениями каких-либо величин. (столбиковая диаграмма).
ГВМ – комбинация АВМ и ЦВМ.
ИВС классифицируются в зависимости от числа процессоров или компьютеров.
Типичный пример одномашинной и однопроцессорной машины – домашний компьютер.
Пример многомашинной системы – локальная вычислительная сеть.
Пример многопроцессорной машины – суперкомпьютер.
ИВС могут быть:
-однородными;
-неоднородными.
Системы могут быть:
-сосредоточенными;
-распределенными.
Все ИВС классифицируются по своему масштабу и производительности. В понятие «масштаб» включают следующие понятия:
1. физический габарит;
2. потребляемая мощность;
3. показатели быстродействия, объемов всех видов памяти и т.п.;
4. масштаб решаемых задач;
5. совокупная стоимость основного оборудования.
Примерная классификация по стоимости (типовых систем):
Единицы измерения в евро.
1. до 15 000 евро. Класс «Микро-ЭВМ»;
2. 15 000 – 50 000 евро. Класс «Малые системы»;
3. 50 000 – 250 000 евро. Класс «Средние системы»;
4. 250 000-1 000 000 евро. Класс «Большие системы»;
5. 1 000 000-4 000 000 евро. Класс «Сверхбольшие системы»;
6. более 4 000 000 евро. Класс «Супер-ЭВМ».
Пояснения.
- Микро-ЭВМ. Самый большой класс. К нему относят все типы персональных компьютеров (включая планшеты и ноутбуки), маломощные сетевые компьютеры, управляющие ЭВМ в любых технических устройствах.
- Малые ЭВМ. Отличаются более высокими размерами, энергопотреблением, быстродействием и т.п. К нему относят: бизнес-компьютер; среднепроизводительные сетевые компьютеры, специализированные настольные ЭВМ для различных предметных и проблемных областей.
- Большие ЭВМ (Mainframe). К нему относят: многопользовательский режим эксплуатации (до нескольких тысяч пользователей), повышенная надежность всей системы (до первого отказа – 10-15 лет). Большие ЭВМ работают круглосуточно. Надежность обеспечивается большим резервированием, повышенная защищенность, повышенные показатели быстродействия. Габариты – может занимать целое помещение (используется в банках и крупных предприятиях для хранения своих баз данных).
-Супер-ЭВМ. Многомашинный и многопроцессорный комплекс. Предназначены для решения сложных задач (прогнозирование погоды, моделирование ядерного взрыва, лекарственных препаратов). Это особый класс ЭВМ. Малочисленный класс. В мире их число не превышает 10 000 штук. Не является предметом серийного производства. Лидером по их производству является : IBM. Так же их выпуском занимаются: Cray(США), Fujitsu(Япония).
Дважды в год подводится рейтинг лучших ЭВМ (обновляется в июне и ноябре).
На июнь 2о11 г. лучшие супер-ЭВМ:
1. K computer. (Fujitsu, 2011). 548352 двухгигаядровых ядра в процессоре. Потребляемая мощность чуть менее 10 МегаВт (почти как целый завод). Максимальная производительность – 8162,0 TFLOPS (ТераФлопс).
В десятку лучших суперкомпьютеров входят: 2 японских, 2 китайских, 5 американских, 1 французский суперкомпьютеры. Лучший российский суперкомпьютер находится на 13 месте. Он используется в исследовательском центре МГУ. За Уралом самый мощный Супер-ЭВМ находится в ТГУ.
FLOPS (Floating Point Operation per Second – количество операций с плавающей точкой в секунду).
Формат числа с плавающей точкой – 0,5*10^10/
Приставка терра - это 10 в 12 степени.
Значит, производительность этого компьютера: 8*10^15.