Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (2002) (1186248), страница 9
Текст из файла (страница 9)
3. Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, регламентирующих создание и функционирование информационной системы, порядок получения, преобразования и использования информации. 4. Организационное обеспечениепредставляетсобой комплекс решений,регламентирующих процессы создания и функционирования как системы в целом, так и ее персонала. Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов 39 ПРИМЕЧАНИЕ Начинать разработку ИС следует именно с создания организационного обеспечения: экономического обоснования целесообразности системы, состава экономических показателей, определяющих ее деятельность, состава функциональных подсистем, организационной структуры управления, технологических схем преобразования информации, порядка проведения работ и т, д. Архитектурные особенности вычислительных систем различных классов Первые компьютеры (автоматические электронные вычислительные машины с программным управлением) быЛи созданы в конце 40-х годов ХХ века и представляли собой гигантские вычислительные монстры, использовавшиеся только для вычислительной обработки информации.
По мере развития компьютеры существенно уменьшились в размерах, но обросли дополнительным оборудованием, необходимым для их эффективного использования. В 70-х годах компьютеры из вычислительных машин сначала превратились в вычислительные системы, а затем в информационно-вычислительные системы.
В табл, 2.1 показана эволюция технологий использования компьютерных систем. Как видно из таблицы, в настоящее время основные цели использования компьютеров — информационное обслуживание и управление, сейчас вычислительные машины и системы, по существу, выполняют функции информационно-вычислительных систем. Рассмотрим более подробно внутреннюю архитектуру вычислительных систем (ВС).
Вычислительная система — это совокупность одного или нескольких компьютеров или процессоров, программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов. В вычислительной системе компьютер может быть один, но агрегированный с многофункциональным периферийным оборудованием. Стоимость пеРиферийного оборудования часто во много раз превосходит стоимость компьютеРа. В качестве распространенного примера одномашннной ВС можно принести сиппему телеобработки информации. Все же классическим вариантом ВС является многомашинный и многопроцессорный варианты. Первые ВС создавались с целью увеличить быстродействие и надежность работы путем параллельного выполнения вычислительных операций.
Как это ни парадоксально, тормозом в дальнейшем увеличении быстродействия компьютера является конечная скорость распространения электромагнитных волн — скорость света, Равная 300 000 км/с. Время распространения сигнала между элементами ВС может значительно превышать время переключения электронных схем.
Поэтому чисто последовательная модель выполнения операций, характерная для классическо» структуры компьютера — структуры фон Неймана, — не позволяет существенно повысить быстродействие ВС. 40 Глава 2. Архитектура информационно-вычислительных систем Таблица 2.1. Эволюция компьютерных информационных технологий Этапы развития технологии Параметр 60-е годы 50-е годы Научно-технические Расчеты Технические н экономические расчеты Цель использования компьютера (преимущественно) Режим работы компьютера Интеграция данных Однопрограымный Низкая Машинный эал Пакетная Ьбработка Средняя Отдельное помещение Расположение пользователя Инженеры-программисты Профессиональные программисты Обмен перфоноснтелямн н машннограыыами Тнп пользователя Тнп диалога Работа эа пультом компьютера Параллелизм выполнения операций существенно повышает быстродействие системы; он же может также значительно повысить и надежность (при отказе одного компонента системы его функции может взять на себя другой), и достоверность функционирования системы, если операции будут параллельно дублироваться, а результаты их выполнения сравниваться или мажоритироваться.
Для современных ВС, за исключением суперкомпьютеров, критерии обоснования их необходимости уже несколько иные — важно само информационное обслуживание пользователей, сервис и качество этого обслуживания. Для суперком пьютеров, представляющих собой многопроцессорные ВС, важнейшими показателями являются их производительность и надежность. Укрупненная блок-схема классического компьютера показана на рис. 2.3. 1.
Процессор (центральный процессор) — основной вычислительный блок компьютера, содержит важнейшие функциональные устройства: ° Устройство управления с интерфейсом процессора (системой сопряжения и связи процессора с другими узлами машины). ° Арифметика-логическое усгпройство. ° Процессорную память. Процессор, по существу, является устройством, выполняющим все функции элементарной вычислительной машины. 2.
Оперативная память — запоминающее устройство, используемое для оперативного хранения и обмена информацией с другими узлами машины. 3. Каналы связи (внутримашинный интерфейс) служат для сопряжения центральных узлов машины с ее внешними устройствами. 4. Внешние устройства обеспечивают эффективное взаимодействие компьютера с окружающей средои: пользователями, объектами управления, другими машинами. В состав внешних устройств обязательно входят внешняя память и устройства ввода-вывода. Вычислительная система может строиться на базе либо целых компьютеров (многомашинная ВС), либо на базе отдельных процессоров (многопроцессорная ВС).
дрхитектурные особенности вычислительных систем различных классов 41 Этапы развития технологии 80-е годы Настоящее время 70-е годы Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление Управление, предоставление информации Управление и экономические расчеты Персональная работа Очень высокая Рабочий стол Пользователи с общей компьютерной подготовкой Интерактивный экранный типа «вопрос-ответ» Интерактивный по жесткому меню Интерактивный (через клавиатуру и экран] Вычислительные системы бывают: о однородные; сз неоднородные.
Однородная ВС строится на базе однотипных компьютеров или процессоров. Однородные системы позволяют использовать стандартные наборы технических, программных средств, стандартные протоколы (процедуры) сопряжения уст- ройств, Поэтому их организация значительно проще, облегчается обслуживание систем и их модернизация. Рис. 2.3. Укрупненная блок-схема компьютера Разделение времени Высокая Терминальный зал Программисты Сетевая обработка Сверхвысокая Произвольное мобильное Слабо обученные пользователи 42 Глава 2, А хитект а информационно-вычислнтельных систем Иеоднорадная ВС вкс<ючаст н свой состав различные типы коьи<ьюте)юв илн процессо<юв.
При построении системы приходится учитывать их различныс технические и фуикциоцальиыс характеристики, что суи<ествеино усложняет создание и обслуживание неодноролных систем. Вычнслитсльиыс системы работают и следующих режимах: гз оперативном (оп-йпв); <з неопсративиом (о~~-йпв). Оперативные системы работают в реальном масштабе времени, в них реализуется оперативный режим обмена ин4юрх<ацисй — ответы на запроси поступают исзамеллительио. В неотративных ВС допускается режим «задержанного ответак когда результаты выиолпсния запроса можно получить с некоторой задержкой (иногда даже в следующем сеансе работы системы). Р ссличают ВС с це<стра<изованс<ыи и децентра<июванпь<и управление. В нервом Случае,узгравлсние выполняет вылелсиный компьютер или процессор.
во втором — эти компоненты равноправны н могут брать управление иа себя. Кроме того, ВС могут быть: <д тврритариаз<п<о-согредоточвнпььии (нес компоненты располагаются в непосредственнойй близости др> г от друга); ~< распределтснычи (компоненты могут )юсполагаться ца значительном расстоянии, например. нычислнтсльиыс сети); с) гтрултурно-одноуровневыми (имеется лишь олин общий уровень обработки данных); гз мносоуровнввьан<с (иерархическими) структурами. В иерархических ВС машины или процессоры распределены по разным уровням обработки информации. некоторые ма<пины (процессоры) могут специализироваться на выполнении определенных функций. Наконец, как уже указывал<кь, ВС лепятся на слелующие: ш одномашиииые; г> многомашинные; 0 миогопроцессориыс.
Начнем рассмотрение с одиомашиииых ВС, точнее. с вычислительных машин. Основные классы вычислительных машин Элелтронная нычиг<ительная.нашила (ЭВМ), каипьютер — комплекс технических средств, ирелназиаче нных для автомати'к< кой обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. Вычислительные маи<ииы могут быть классифицированы по риду признаков, в частности: принцип действии; <д зтаиы созлашги и элементная база; д текту ные особенности вычислительных систем различных классов 43 СЗ назначение; гз способ организации вычислительного процесса; гз размер, вычислительная мощность; гз функциональные возможности; гз способность к параллельному выполнению программ и т. д.
По иринципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса (рис. 2А): Гз аналоговые; О цифровые; гг гибридные. Критерием деления вычислительных машин на зги три класса является форма представления информации, с которой они работают (рис. 2.5). Рис. 2.4. Классификация вычислительных машин по принципу действия Гивлоюввя форма Цифровая импульсная формв Рис. 2.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
