В.А. Фисун - Параллельная обработка данных (2005) (1127758)
Текст из файла
В.А. Фисун14.12.2005ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХКраткий курс1.Основные виды ЭВМ.ЭлектронныеВычислительныеМашины(ЭВМ)разделяютсянааналоговые(непрерывные)и дискретные машины, реализующие цифровыевычисления. Так как для обозначения аналоговых электронных вычислительныхмашин используется сокращение (АВМ), то для электронных дискретныхвычислительных машин используется сокращение от ЭЦВМ - ЭВМ.В АВМ информация может быть введена в виде физических величин и результатымогут выдаваться на самопишущие устройства или на экраны приборов.
Схема такоймашины строится в соответствии с математической моделью явления, описываемойизучаемый процесс. Спидометры и тахометры на щитке автомобиля - примерытривиальных АВМ. Автопилоты самолетов создавались первоначально напринципах АВМ. Достоинство этой архитектуры в быстродействии (иногда вмгновенном срабатывании), в относительной дешевизне. К недостаткам следуетотнести: низкую точность результатов, сложность программирования – настройкимашины.Другой, наиболее распространенный тип ЭВМ - цифровые вычислительныемашины (ЭЦВМ) или машины дискретного действия. В машинах такого типа всяинформация представляется в виде цифровых кодов и они могут называться:"компьютер", "суперкомпьютер", ”персональный компьютер”, ”РС”, ”рабочаястанция”, "вычислительная система", "вычислительная среда", "универсальная ЦВМ","ЭВМ", "вычислительная платформа".
Базовые элементы вычислительной техники,классические ЭВМ - это вычислительные машины фон-Нейманновской архитектуры(Von Neumann architecture).ВОПРОСЫ !! Но является ли ЭВМ, цифровая машиной с новыми принципамифизической организации аппаратных средств, например с квантовами. А как называтьпневматическую дискретную вычислительную машину?1.1. Эволюционная классификация ЭВМОдна из форм классификации ЭВМ - по "поколениям" связана с эволюциейаппаратного и программного оборудования, причем основным классификационнымпараметром является технология производства.
Классификация рассматривается напримерах из отечественной техники, что дает возможность перечислить хотя быосновных творцов отечественной информационной технологии. Историяотечественных исследований в данной области пока малоизвестна. Это связано с тем,что работы в данной области длительное время носили закрытый характер.
В России(в СССР) начало эры вычислительной техники принято вести от 1946г., когда подруководством Сергея Алексеевича Лебедева закончен проект малой электроннойсчетной машины (МЭСМ - 50 оп./сек. ОЗУ на 63 команды и 31 константы) - фон1Нейманновская универсальная ЭВМ. В 1950/51 гг. она пущена в эксплуатацию. Далее,приводятся некоторые крупные отечественные достижения в области вычислительнойтехники.Первое поколение ЭВМ /1946-1957гг/ использовало в качестве основногоэлемента электронную лампу.
Быстродействие их не превышало 2-3 т. оп./сек; емкостьОЗУ - 2-4 К слов. Это ЭВМ: БЭСМ-1 (В.А. Мельников,1955г.), Минск-1 (И.С. Брук1952/59 гг.), Урал-4 (Б. И. Рамеев), Стрела (Ю.Я. Базилевский, 1953 г.), М-20 (М.К.Сулим 1860 г.). А.Н. Мямлиным была разработана и несколько лет успешноэксплуатировалась "самая большая в мире ЭВМ этого поколения" - машина Восток.Программирование для этих машин: однозадачный, пакетный режим, машинный язык,ассемблер.В ЭВМ второго поколения /1958-1964гг/ элементной базой служилитранзисторы. Отечественные: Урал-14,Минск-22,БЭСМ-4,М-220,Мир-2,Наири иБЭСМ-6 (1 млн. оп./сек , 128К), Весна (В.С. Полин, В.К. Левин), М-10 (М.А.
Карцев).ПС-2000,ПС-3000, УМШМ, АСВТ, Сетунь. Программирование: мультипрограммныйрежим, языки высокого уровня, библиотеки подпрограмм.Элементная база ЭВМ третьего поколения, /1965-1971гг/ интегральные схемы логически законченный функциональный блок, выполненный печатным монтажом.Отечественные ЭВМ этого поколения ЭВМ ЕС (Единой Системы):ЕС-1010,ЕС-1020,ЕС-1066 (2 млн. оп./сек , 8192К) и др. Программирование: мультипрограммный,диалоговый режимы, ОС, виртуальная память.В 1996 г. в России работают 5 тысяч ЕС ЭВМ из 15 т., уставленных а СССР.НИИЦЭВТ на базе комплектующих IBM/390 разработал 23 моделипроизводительностью от 1.5 до 167 Мфлоп (ЕС1270, ЕС1200, аналоги серверов 9672)).IBM предоставляет также лицензионные программные продукты (ОС-390).Используются в Росси для сохранения программного задела прикладных систем(проблема наследия ЕС ЭВМ).ЭВМ четвертого поколения /1972-1977гг/ базируются на "большихинтегральных схемах"(БИС) и "микропроцессорах".
Отечественные - проект"Эльбрус", ПК. Программирование: диалоговые режимы, сетевая архитектура,экспертные системы.ЭВМ пятого поколения /начиная с 1978г/ используют "сверхбольшиеинтегральные схемы" (СБИС). Выполненные по такой технологии процессорныеэлементы на одном кристалле могут быть основным компонентом различныхплатформ - серверов: от супер-ЭВМ (вычислительных серверов), до интеллектуальныхкоммутаторов в файл-серверах.На этом поколении технологические новации приостанавливаются и ввосьмидесятые годы в ряде стран появляются проекты создания новыхвычислительных систем на новых архитектурных принципах. Так, в 1982 японскиеразработчики приступили к проекту "компьютерные системы пятого поколения",ориентируясь на принципы искусственного интеллекта, но в 1991 японское министерство труда ипромышленности принимает решение о прекращении программы по компьютерам2пятого поколения; вместо этого запланировано приступить к разработке компьютеровшестого поколения на основе нейронных сетей.В СССР под руководством А.Н.
Мямлина в рамках такого проекта веласьразработка вычислительной системы, состоящей из специализированных процессоров:процессоров ввода/вывода, вычислительного, символьного, архивного процессоров.В настоящее время в России создаются мультисистемы на базе зарубежныхмикропроцессоров: вычислительные кластеры (НИИЦЭВТ), супер-ЭВМ МВС-1000(В.К. Левин, А.В.Забродин). Под руководством Б.А.Бабаяна проектируетсямикропроцессор Мерсед-архитектектуры. В.С. Бурцев разрабатывает проектсуперЭМВ на принципах потоковых машин.Эволюция отечественного программного обеспечения непосредственно связана сэволюцией архитектуры ЭВМ, первая Программирующая Программа ПП,Интерпретирующая Система- ИС создавались для М-20 (ИПМ).
Для ЭВМ этогосемейства были реализованы компиляторы с Алгола: ТА-1 (С.С.Лавров), ТФ-2(М.Р.Шура-Бура), Альфа(А.П.Ершов).Для БЭСМ-6 создан ряд операционные системы: от Д-68 до ОС ИПМ (Л.Н.Королев, В.П. Иванников, А.Н. Томилин, В.Ф.Тюрин, Н.Н. Говорун, Э.З. Любимский).Под руководством С.С.Камынина и Э.З. Любимского был реализован проектАлмо: создание машинно-ориентированного языка и на его базе системы мобильныхтрансляторов.В.Ф.ТурчинпредложилфункциональныйязыкРефал,системыпрограммирования на базе этого языка используются при создании системсимвольной обработки и в исследованиях в области мета вычислений.2.
Принципы фон-НейманаОсновные архитектурные принципы построения цифровых (дискретных)вычислительных систем (ЦВМ) были разработаны и в 1946 г. опубликованы Дж. фонНейманом (John Louis von Neumann), Г. Голдстайном (H.H Goldstine) и А. Берксом(A.W. Burks) в отчете: "Предварительное обсуждение логического конструированияэлектронного вычислительного устройства". Основные принципы.2.1. Программное управление работой ЭВМ.Программа состоит из последовательности команд, хранимых в ОперативномЗапоминающем Устройстве (ОЗУ); каждая команда задаетединичный актпреобразования информации.
ЭВМ по-очередно выбирает команды программы ивыполняет предписанные в них дискретные вычисления. В любой момент времениработы ЭВМ выполняется только одна команда программы.Так алгоритм вычисления площади трапеции с основаниями А и В, высотой Н{S=0.5*(А+В)*Н} можно представить в виде последовательности (шагов)элементарных вычислений - команд ЭВМ (трех-адресных):КомандыКомментарий+, A, B,P1;Р1=А+В*, P1,H,P2;Р2=Р1*Н3/,P2,‟‟0.5‟‟,S;S=R2/0.5.2.2. Принцип условного перехода.Этот принцип дает возможность перехода в процессе вычислений на тот или инойучасток программы в зависимости от промежуточных, получаемых в ходе вычисленийрезультатов.
Команда условного перехода могут нарушить последовательный порядоквыборки команд программы и указать команду для последующего выполнения – L вслучае выполнения условий заданного соотношения. (Команды безусловного переходанарушает порядок выбора команд всегда).Так, определение максимального числа может быть выполнено программой:MАХ = BIF (A<B) GOTO LMAX =AL ..............Команды перехода позволяет реализовывать в программе циклы с автоматическимвыходом из них.2.
3. Принцип хранимой программыПринцип заключается в том, что команды представляются в числовой форме ихранятся в том же Оперативном Запоминающем Устройстве (ОЗУ), что и исходныеданные. ОЗУ – структурно состоит из пронумерованных ячеек. Над программойможно производить арифметические действия, изменяя ее динамически.ВОПРОС? Как можно использовать для модификации программы команду %:%,А1,А2,А3; которая,1. передает управление команде, размещенной в ОЗУ по адресу А2,2. пересылает содержимое слова ОЗУ А1 в А3 (А3=А1).2.4.
Использования двоичной системы счисления для представленияинформации в ЭВМ.Элементарной единицей информации является бит, принимающий одно из двухзначений 0 или 1. В двоичной системе счисления представляются целые ивещественные числа над которыми ЭВМ производит вычисления, команды программ.ВОПРОСЫ? Почему числа - степень двойки предпочтительны для измеренияпараметров оборудования ЭВМ. Почему нумерация строк ОЗУ начинает с нуля.3. Структура традиционных ЭВМКлассические (Von Neumann architecture) ЭВМ имеютследующую структуру:АЛУ + УУ<кд........кд.....кд ОЗУ,где- ОЗУ (Оперативное Запоминающего Устройства) - память для храненияпрограмм и данных.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
