Вопросы к экзамену по дисциплине «Вычислительные машины, системы и сети»
ЭВМ. Понятие, характеристики, направления развития.
ЭВМ – электронное устройство, работающее по определенному алгоритму, который обрабатывает данные, хранит данные (информацию), а также позволяет получать и выводить (передавать) эту информацию другим системам и человеку.
Основные характеристики ЭВМ:
Производительность – объем работ, выполняемый ЭВМ в единицу времени.
Быстродействие – характеризуется числом команд определенного типа, выполняемым ЭВМ за единицу времени.
Одной из альтернатив единиц измерения быстродействия является MIPS (1 млн оп./сек). Для более точных комплексных оценок существуют комплексные наборы:
Наборы тегов фирм изготовителей для оценки качества собственной продукции.
Стандартные универсальные тесты для ЭВМ, предназначенных для крупномасштабных вычислений.
Специализированные тесты для узкоспециализированных ЭВМ.
Емкость запоминающего устройства – позволяет определить какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.
Надежность – способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного времени.
Точность – возможность различать близкие значения.
Достоверность – свойство информации быть правильно воспринятой; характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов.
Направления развития эвм:
Применение ЭВМ для автоматизации вычислений.
В системах управления – такие ЭВМ должны не только обеспечивать вычисления, но и автоматизировать сбор данных и распределение результатов обработки.
Сопряжение с каналами связи потребовало усложненных режимов работы ЭВМ => ЭВМ стали многопрограммируемыми и многопользовательскими => Для исключения взаимных помех между программами пользователей, в структуру ЭВМ были введены средства разграничений: блоки прерываний и приоритетов, блоки защиты, средства изменения времени и т.д.
Для решения задач искусственного интеллекта. Для этого направления нужны ЭВМ с большим количеством вычислений.
Классификация ЭВМ.
По быстродействию:
Супер ЭВМ – для решения крупномасштабных вычислительных задач и обслуживания информации банков данных.
Большие ЭВМ
Средние ЭВМ широкого назначения
ПК ( персональные ЭВМ)
Встраиваемые
По роли ЭВМ в сети:
Мощные машины и вычислительные системы, предназначенные для обслуживания крупных сетевых банков данных и банков знаний.
Серверы
Кластерные структуры – представляют собой многомашинные распределенные вычислительные системы, объединенные в несколько серверов.
Рабочая станция – некоторый условный абонентский пункт, ориентированный на работу узкоспециализированных профессиональных пользовательских сетевых ресурсов.
Сетевые компьютеры.
По принципу действия (критерием деления ЭВМ по данному признаку является информация, с которой они работают):
ABM – работают с информацией, представленной в непрерывной форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины.
ЦВМ – вычислительные машины дискретного действия. Работают с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме.
Гибридные ВМ – вычислительные машины комбинированного действия. Работают с информацией, представленной в цифровой и аналоговой форме.
По назначению:
Универсальные – такие ЭВМ предназначены для решения различных инженерных и химических задач (высокая производительность, разнообразные формы обработки данных, обширность номенклатуры, большая емкость памяти, развитая система ввода/вывода информации).
Проблемно-ориентированные – служат для решения узкого круга задач, связанных напрямую с управлением техническими объектами (различные управляющие и вычислительные комплексы).
Специализированные – используются для решения узкого круга задач или для реализации строго определенных групп функций (программируемые микропроцессоры специального назначения, контроллеры, выполняющие логические функции управления определенными несложными техническими устройствами согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем).
По размерам и функциональным возможностям:
Супер-ЭВМ – мощные многопользовательские вычислительные машины с быстродействием от сотен млн до десятков млрд оп/сек.
Магистральные – процессоры одновременно выполняют разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных; относятся к системам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (MISD).
Векторные – процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными; однократный поток команд, многократный поток данных (SIMD).
Матричные – микропроцессоры одновременно выполняют разные операции над несколькими потоками обрабатываемых данных (MIMD).
Большие ЭВМ (Mainframe) – применяются для обслуживания крупных организаций и корпораций. На их базе создаются вычислительные центры, которые включают в себя несколько отделов или групп.
Центральных процессоров
Системных программ (занимаются разработкой, отладкой и внедрением программных обеспечений, необходимых для функционирования самой вычислительной системы)
Прикладных программ (создают программы для выполнения конкретных операций)
Подготовки данных (готовят данные, с которыми будут работать программы, созданные другими группами)
Технического обеспечения (техническое обслуживание системы, ремонт, наладка, подключение устройств)
Информационного обеспечения (обеспечивает технической информацией подразделения технического центра)
Выдачи данных (получение данных от центрального процессора и преобразование их в форму, удобную для заказчика).
По этапам развития (основным принципом современных ЭВМ является программное управление, в основе которого лежит представление алгоритма решения задачи в виде программы):
Алгоритм – конечный набор предписаний, определяющий решение задачи по средством конечного цикла операций.
Операции – информация о том действии, которое необходимо выполнить, и о тех данных, над которыми это действие необходимо выполнить.
Программа – упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке. Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов (команд), каждая из которых содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место нахождения операндов и ряд служебных признаков.
Операнды – переменные, значения которых учитывается в операции преобразования данных.
Первое поколение (50ые) – строились на электронно-вакуумных лампах.
Второе поколение (60ые) – строились на транзисторах.
Третье поколение (70ые) – строились на полупроводимых интегрируемых схемах с малой и средней интеграцией.
Четвертое поколение (80ые) – на больших и сверхбольших интегрируемых схемах.
Пятое поколение (90ые) – на сверхсложных микропроцессорах с параллельной векторной структурой.
Шестое поколение – оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой.
Архитектура ЭВМ.