Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006) (1186251), страница 65
Текст из файла (страница 65)
При чтении производится проверка правильности записи, т.е. совпадения хранимой контрольной суммы и подсчитанной во время операции чтения. Этот способ обеспечивает высокую скорость чтения данных и хорошо использует дисковое пространство. Однако он практически не находит применения из-за самой низкой скорости записи и сложного и неэффективного алгоритма восстановления данных при отказе одного из дисков. КА1П 5 — дисковый массив с независимыми дисками данных и равномерным распределением контрольных сумм ио всем дискам. В архитектуре КА1Р 5 диски работают независимо друг от друга, а контрольная информация распределяется по всем дискам. Массив требует по меньшей мере двух дисков, но наиболее хорошие 307 Рис.
12.3. Схема записи в дисковый массив КАПЗ 5 результаты достигаются при наличии не менее четырех. Считается, что КАП) 5 целесообразнее использовать при работе с небольшими блоками данных, характерными для типичных сетевых файлов. Большинство дисковых систем, используемых в локальных вычислительных сетях в настоящее время, строится по этому принципу. Контрольная сумма (Раг1гу) для блоков информации одного ряда вычисляется во время операции записи и размещается на одном из накопителей (рис.
12.3), вторая сумма размещается на следующем накопителе и т.д. Во время операции чтения производится проверка правильности данных по совпадению контрольных сумм, обеспечивается высокая скорость чтения и хорошо используется дисковое пространство, однако алгоритм восстановления данных достаточно сложен; кроме того, выход из строя одного из дисковых накопителей оказывает заметное влияние на общую производительность.
Во всех КАП)-системах выполняется балансирование нагрузки, т.е. использование нескольких общих источников питания так, чтобы потребляемая мощность равномерно распределялась между ними. Это делается для того, чтобы выход из строя одного источника питания не вызывал нарушения работоспособности всей системы. При выходе из строя одного из дисков КАП) часть данных теряется. При замене диска на исправный необходимо восстановить данные, т.е. «реконструировать» их. Обычно замена неисправного диска производится в режиме «горячей» замены, т.е. во время работы и обслуживания пользователей сети всеми остальными исправными дисками. Некоторые фирмы стали комбинировать указанные уровни КАП3 для того, чтобы обеспечить максимальную защиту информации при конкретных ограничениях своих систем, например 53 или 50.
308 12.4. Построение «безотказных» систем питания Современные компьютеры обладают высокой надежностью, однако их работоспособность зависит не только от свойств самого компьютера, но и от системы питания. Дублирование информации, средства для ее защиты, «безотказные» средства для выполнения арифметических операций и аппаратура контроля и диагностики бесполезны при отказе системы питания.
В настоящее время питание компьютеров осуществляется от сети переменного тока с помощью расположенных внутри корпуса блоков питания, т.е. блоков, преобразующих переменное напряжение сети в постоянные напряжения, подаваемые на все блоки компьютера. Блоки питания современных компьютеров служат для получения напряжений постоянного тока +3,3, +5, +12 и -12 В. В них напряжение сети переменного тока 220 В с частотой 50 Гц вначале преобразуется в напряжение с частотой 60 кГц, затем трансформируется и выпрямляется.
Такая двухступенчатая схема преобразования позволяет сократить размеры понижающего трансформатора и уменьшить потери мощности, характерные для одноступенчатых схем. При пропадании напряжения в сети питание компьютера нарушится, а результаты вычислений не будут сохранены. Для их сохранения необходимо поддерживать рабочее напряжение на схемах компьютера в течение времени, достаточного для их записи на НЖМД или другое устройство, способное хранить информацию при отсутствии питания.
По этой же причине периодически записывают промежуточные результаты в энергонезависимую память, например на диск, но вычисления, проделанные в промежутке между записями, будут потеряны. Чтобы этого не случилось, необходимо компьютер подключать не к сети питания общего пользования, а к источнику бесперебойного питания (ИБП). Задача таких источников состоит в поддержании значения выходного напряжения и частоты сети с высокой точностью. Сам ИБП подключается к сети, т.е. его входное напряжение соответствует сетевому. При нормальном напряжении сети оно передается непосредственно на выход ИБП, к которому подключен компьютер. Если оно понижается или повышается, то ИБП повышает или понижает его до номинального значения соответственно, т.е.
до 220 В. Если понижение или повышение напряжения превышает некоторые пределы, обычно 165 и 280 В, то происходит переключение ИБП на работу от батарей. В состав ИБП входит аккумуляторная батарея; она обеспечивает питание компьютера в течение нескольких минут (обычно от 30 до 80 мин) после пропадания напряжения сети. Этого времени достаточно для завершения работы программ и сохранения результатов. При нормальной работе сети батарея постоянно заря- 309 жается специальным зарядным устройством.
Обычно предусматривается возможность «горячей» замены батареи. Кроме того, в ИБП входит фильтр высокочастотных помех, что позволяет подключать к нему мощное оборудование. (Источники бесперебойного питания выпускаются различной мощности: от 500 В А до 80 кВ А.) Для непрерывной работы серверов часто требуется не только наличие ИБП, возможности которых ограничены, но и создание системы безотказного питания, которая предполагает работу от нескольких сетей.
Так, многие ИБП могут подключаться к двум различным сетям питания. Иногда возможность подключения к нескольким сетям предусматривается в блоке питания самого компьютера, например сервера с памятью КА1Р. Контрольные вопросы 1. Какие виды отказов и сбоев характерны для современных компьютеров? 2. Как осуществляется программно-логический контроль? Какие достоинства и недостатки присуши тестовым проверкам? 3. Какой код называют корректирующим? Что такое избыточность? Как подразделяются корректирующие коды в зависимости от своего применения? 4. Каково минимальное кодовое расстояние для исправления одиночной, двойной и тройной ошибок? 5.
Каким образом происходит исправление одиночной ошибки при использовании посылочного кода Хемминга? 6. Как определяется наличие ошибки при выполнении арифметических операций? 7. Какова причина появления ВА!Р-систем? Какими возможностями обладают различные ВА1Р-системы? 8. Что такое дисковый массив с «зеркалированием» данных? Как происходит исправление ошибки? 9. Что представляет собой ВА1Р 2 — дисковый массив с использованием алгоритма Хемминга? 10. Какие ошибки позволяет исправить дисковый массив, построенный по принципу КА!Р 4? Как используется дисковая память в нем? 11. Что представляет собой дисковый массив с независимыми дисками данных и равномерным распределением контрольных сумм по всем дискам? 12.
Каковы виды отказов для ЛВС? Какие средства существуют для борьбы с ними? 13. Как избежать отказов питания в вычислительной сети? К чему они могут привести? 14. Какие функции возлагают на ИБП, что входит в его состав? 15. Какие напряжения питания формируются блоками питания компьютера? Как формируются другие необходимые напряжения? ПОСЛЕСЛОВИЕ Компьютеры перестали быть предметом для ограниченного числа пользователей.
Сегодня практически у всех студентов дома имеется персональный компьютер, который служит им для подготовки домашних заданий, обучения, игр, развлечений, доступа в Интернет. Однако, купив компьютер, многие сразу же начинают считать себя «асами» в области компьютерных дел. Они «разгоняют» процессор, увеличивают объем ОП, подключают различные устройства, загружают разные программы, игры, но при этом не знают принципов работы компьютера, его функциональных составляющих, ограничений и возможностей.
В данном учебном пособии дано представление о принципах функционирования современного компьютера. Термин «ЭВМ» не использовался, так как «электронное» будущее компьютеров туманно, а слово «машина» мало пригодно для современных персональных компьютеров. Постоянно происходящее увеличение быстродействия наталкивается на ряд принципиальных ограничений и в последнее время заметно замедлилось.
Но это не значит, что так будет продолжаться вечно. Уже сегодня известно большое число технологий, которые могут заменить существующие, например твердотельная память, оптические компьютеры, плоские дисплеи различных типов и т.д. В пособии не рассматривались такие уже существующие технологии, как машинное зрение, речевой ввод-вывод и многие другие, а сделан акцент на принципах работы компьютера. Однако не следует ждать повышения быстродействия отдельных устройств ввода-вывода, так как скорость их работы в значительной мере определяется возможностями человека по восприятию и выдаче информации. Подключение компьютера к сети совершенно изменило облик информационной системы.
Теперь благодаря Интернету стала доступной информация, которую раньше можно было получить только из книг и журналов с большой задержкой во времени. Все это приводит к резкому увеличению темпа жизни, и с этим необходимо считаться. Теперь повышение достоверности информации достигается не столько улучшением надежности отдельных устройств, сколько грамотностью человека, получающего ее из сети. Знание принципов работы компьютера, изложенных в настоящем учебном пособии, должно облегчить работу студентов. 311 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.
Бабич Н.П. Компьютерная схемотехника. Методы построения и проектирования / Н.П. Бабич. — Киев: МК-Пресс, 2004. 2. Бродил В.Б. Микропроцессор !486. Архитектура, программирование, интерфейс / В.Б. Бродин, И.И. Шагурин. — М.: Диалог-МИФИ, 1993. 3. Водлхо А.Н. Высокопроизводительные системы обработки данных / А.И. Водяхо, Н.Н. Горнец, Д.В. Пузанков. — М.: Высш.
шк., 1997. 4. Воеводии В.В. Параллельные вычисления / В.В. Воеводин, Вл.В. Воеводин. — СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 5. Горнец Н.Н. Архитектура современных ЭВМ: учеб. пособие / Н.Н. Горнец. — М.: МГГУ ГА, 2000. 6. Гук М. Аппаратные средства 1ВМ РС: энциклопедия / М. Гук.— СПб.: Питер, 1999. 7. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы / Б.М. Каган. — М.: Энергоатомиздат, 1991. 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
