12. Архитектурные особенности организации эвм различных классов.

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ.

По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:  - По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности) Разрядность компьютера - максимальное количество разрядов двойного кода, числа над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и передача данных. Разрядность компьютера, напрямую влияет на производительность.;)

- По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;  - По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные; 

Применительно к ВС термин «архитектура» может быть определён как распределение функций системы между её уровнями.

Архитектура системы команд CISC и RISC.

Для CISC-процессоров характерно:

1)        сравнительно небольшое количество регистров общего назначения. Регистр процессора — сверхбыстрая память внутри процессора, предназначенная для хранения адресов и промежуточных результатов вычислений (регистр общего назначения/регистр данных) или данных, необходимых для работы самого процессора.;

2)       большое количество машинных команд, некоторые из них по функциональности аналогичны командам языков высокого уровня и выполняются за большое количество тактов Машинная команда представляет собой закодированное по определенным правилам указание микропроцессору на выполнение некоторой операции или действия. Такт процессора или такт ядра процессора — промежуток между двумя импульсами тактового генератора, который синхронизирует выполнение всех операцийпроцессора.;

3)        большое количество методов адресации;

4)        большое количество форматов команд различной разрядности;

Основой архитектуры современных рабочих станций и серверов является архитектура с сокращённым набором команд (RISC). Система команд этих ВС формируется таким образом, чтобы каждая команда выполнялась за наименьшее количество машинных тактов.

Среди других особенностей RISC-процессоров отметим:

1)       наличие большого регистрового файла (32 и больше, по сравнению с 8-16 в CISC) Регистровый файл (register file) — модуль микропроцессора (CPU), содержащий в себе реализацию регистров процессора.;

2)        значительно увеличение быстродействия;

Классификация ВС по областям применения.

• ПК и рабочие станции. ПК появились в результате повышения степени интеграции элементарной базы в миникомпьютерах. ПК — прежде всего дружественный интерфейс, программно ориентированный среды, низкая стоимость.

Создание RISC-процессоров и микросхем памяти большой емкости привело к появлению ВС высокой производительности, которые получили название «рабочие станции».

• Серверы. ВС всё более требуют перехода к организации «клиент-сервер» и распределенной обработки данных. В этом случае основная функция возлагается на сервер и лишь часть на клиента. Тип сервера определяется ресурсом, которым он владеет. В зависимости от типа задач, объёма пользователей, требования к оборудованию ПО, архитектуре и надёжности серверов сильно изменяются.

• Мейнфреймы — большая универсальная ЭВМ, которая на сегодня является одной из самых мощных ВС, работающих в режиме непрерывной эксплуатации. Такая система может включать большое количество процессоров с общей или раздельной памятью, объединённые высокопроизводительной магистралью. Кроме того, такие системы оснащаются периферийными процессорами, центральная функция возлагается на ЦП, а периферийные занимаются вводом/выводом и т.д.

Основной недостаток мейнфреймов — низкое соотношение производительность/стоимость.

• Кластерная архитектура. Термин «кластеризация» можно определить как реализацию объединения ВМ, которая представляется как единое целое для ОС, ПП и т.д. Такие ВС могут при выходе из строя одной ЭВМ переключать обработку на другую ЭВМ, что повышает надёжность. Кластер представляет собой два или больше компьютеров (часто называемых узлами), объединяемых при помощи сетевых технологий и предстающих перед пользователями в качестве единого информационно-вычислительного ресурса.

• Многопроцессорные вычислительные системы (МПВС).

МПВС (комплексы) — система, включающая в себя два и более процессоров, имеющих общую ОП, общие периферийные устройства и работающих под управлением единой ОС, которая осуществляет планирование ресурсов и управление техническими и программными средствами МПВС. При этом каждый из процессоров может иметь собственное ЗУ или периферийные устройства.

• 6. Многомашинные вычислительные системы (ММВС).

Это системы, которые включают в себя 2 и более ЭВМ (каждая из которых имеет свой процессор, память, ОС), связи между которыми обеспечивают выполнение ф-ий, возложенных на ММВС. По характеру связей между ЭВМ различают: косвенно или слабо связанные; прямо связанные; сателлитные.

Косвенные или связанные ММВС связаны только через внешние ЗУ, т.е. связь осуществляется только на информационном уровне.

Прямо связанные ММВС обладают большей гибкостью и могут использовать 3 вида связей: 1) общее ОЗУ (ООЗУ); 2) прямое управление (связь процессор-процессор); 3) адаптер канал-канал (АКК).