Информатика 3 лекция

Классификация компьютеров и вычислительных систем, основные тенденции в развитии вычислительной техники.

Компьютеры можно подразделять на типы: по принципу действия, по вычислительной мощности и габаритам, по способу применения.

По принципу действия принято выделять аналоговые, цифровые и гибридные компьютеры

Аналоговыми являются вычислительные устройства непрерывного действия обрабатывающие аналоговые данные. Без их перевода в цифровую форму. Гибридные являются аналого-цифровые компьютеры.

По вычислительной мощности и габаритам разделяют: большие ЭВМ, средние ЭВМ, малые ЭВМ, Микро ЭВМ.

По способу применения выделяют: Суперкомпьютеры, серверы, ПК, специализированные.

4 Лекция

Большие ЭВМ это компьютеры, построенные с использованием многоядерной, многопроцессорной, много компьютерной технологии.

Их назначение мейнфреймы, крупные интернет серверы, серверы данных с большими распределённым системам.

Мейнфрейм это мощный компьютер сетевой инфраструктуры, в которой на стороне пользователя находится терминал.

Производительность мейнфреймов, как правило, вычисляется в миллионах операций в секунду (MIPS – Million operations per second)

Средние ЭВМ в основном используются как серверы баз данных, в информационных системах среднего масштаба, управляющий компьютеры в системах автоматизированного производства и т.д. В настоящее время средние ЭВМ часто вытесняются за счёт использования персональных компьютеров объединённых в кластеры.

Суперкомпьютеры используются в научных вычислительных центрах большой мощности, системы ПРО, управление распределёнными космическими спутниками.

Серверы подразделяются на файловые серверы, серверы интернет служб, серверы различных приложений, серверы баз данных.

Системы, использующие различные серверы, как правило, работают по архитектуре клиент-сервер.

ПК подразделяют на рабочие станции, бытовые компьютеры, игровые приставки, персональные информационные менеджеры, КПК, коммуникатор.

К специализированным компьютерам относятся: бортовые, управляющие, микроконтроллеры, встроенные, специализированные рабочие станции.

Любой компьютер создан на основе СБИС (сверхбольшая интегральная схема) и в качестве исполнителя программы и вычислителя имеет один или несколько микропроцессоров.

Закон Мура (р. 1928 год):

1965 Год Согласно первоначальной редакции закона Мура. Примерно каждый год число транзисторов в микросхеме увеличивается в 2 раза.

Впоследствии, Мур изменил свой прогноз, в настоящий момент считается, что удвоение происходит раз в 2 года.

(Закон мура в википедии англоязычной) - важно

В 1971 году, появился интел 4004 - 2300 транзисторов, 2011 году – 10 core Xeon West… EX 2 600 000 000.В связи с изобретением.

При этом увеличение количества транзисторов на одном микропроцессоре при сохранении размеров самой платы, должно ввести к уменьшению размера транзисторов «Технологический тупик» по современным прогнозам ожидается к 2020 году.

Кроме геометрических размеров существует проблема теплоотдачи, решение этой проблемы сводится к постоянному увеличению мощности вентилятора. Поиск новых путей микроэлектроники сводится к созданию «нетранзисторных» компьютеров – устройств основанных на химических, биологических или световых процессов.

Основные тенденции увеличения производительности компьютеров.

1 – повышение количества ядер (на одном кремниевом кристалле создаётся не один процессор, а несколько, при этом эти несколько процессоров могут совместно использовать общие ресурсы или напротив могут быть независимыми друг от друга и на каждом из них может быть запущена своя операционная система).

2 – увеличение разрядности

3 – авто настройка - снабжение встроенными механизмами регулирования производительности, контроля температурного режима энергопотребления и производительности в зависимости от загруженности процессора.

4 – много поточность каждого ядра – ядра получают возможность образовывать внутри себя несколько независимых потоков команд.

Лекция 5

Все современные суперкомпьютеры по классификации Флинна относятся к категории MIMD (множество потоков команд с множеством потоков данных multiple instruction multiple data)

Флинн –

SISD – однопроцессорные компьютеры (single I single data)

SIMD – параллельная обработка массивов

MISD – множество потоков данных

MIMD

I D

S

M

Процессоры, входящие в память суперкомпьютеров взаимодействуют с памятью различными способами.

Симметричное мультиплицирование (smp - symmetric multiprocessing)

Все микропроцессоры, входящие в состав компьютера, подключены к одному адресному пространству (к одной памяти) при помощи специальной высокоскоростной шиной памяти.

Эта архитектура даёт наибольший выигрыш по производительности, но не может работать с большим количеством процессоров, так как при росте числа процессоров возрастает вероятность конфликтов при доступе к одним и тем же адресам памяти.

(MPP - Massive parallel Processing) обработка с массовым параллелизмом в этом случае общей памяти нет, каждый процессор или модуль с несколькими процессорами является владельцем своего банка памяти, а между модулями устанавливаются соединения, которые могут выполняться не только при помощи обычных сетевых устройств, но и посредством специальных вспомогательных компьютеров, предназначенных для высокоскоростной передачи данных.

Транспьютер

(NLIMA – Nonunifrom memory access) При такой архитектуре несколько процессоров объединяются между собой в СМП узел, а СМП узлы в свою очередь между собой образуют МПП архитектуру.

Кроме того суперкомпьютеры принято объединять в кластеры – узлы объединённые при помощи сети таким образом, что для конечного пользователя они предстают единым устройством.

Физически кластеры могут быть организованы в одной локальной сети (гомогенная организация) или объединяться через разного рода сетевые соединения включая интернет (гетерогенная структура).

Top500.org\list

Июнь 2012 года:

1. Процессоров 1 582 864 (в США) - IBM

10. в китае 684 200

22. МГУ суперкомпьютер 78 760 процессоров (Тплатформс)

ТОП 50 суперкомпьютеров в россии top50supercomputers.ru

18 сентября (17 редакция)

4 в вузах из топ 10

Производительность в суперкомпьютерах измеряется в операциях с плавающей точкой в секунду.

Флопс – Floot point operation per second

ТФЛОПС (триллионов). – 16324 TFLOPS

Сервер это компьютер или система компьютеров связанная через сетевые соединения с другими компьютерами и обрабатывающая их запросы.

Современные специализированные серверы изначально конструируются с учётом особенности их работы.

Такими особенностями являются размещение, резервирование, защита от вирусов, резервное копирование и хранение данных. Удалённое управление, масштабирование и т.д.

Под размещением понимается специальные помещения с особым температурным режимом, резервной системой питания, сигнализацией и т.д.

Защита от вирусов в современных серверах средства антивирусной защиты встраиваются непосредственно в сервер (system-on-chip)

Современные серверы поддерживают возможность резервного копирования прямо во время работы.

6 лекция информация

Серверы реализуются в трёх исполнениях: Напольное, стоечное, блейд-серверы.

В блейдсервере отсутствуют или вынесены наружу некоторые типичные компоненты. Традиционно присутствующие в компьютере. Функции питания, охлаждения, сетевого подключения, подключения жёстких дисков, меж серверных соединений и управления могут быть возложены на внешние агрегаты.

PC 99 system design guide.

Персональные компьютеры в соответствии с | вот тем| подразделяются на:

1. Consumer PC – массовый персональный компьютер домашнего применения, который должен обеспечивать возможность выхода в интернет, но не возможность работы в локальной сети.

2. Office PC – массовые персональные компьютеры офисного применения, должен обеспечивать работу в локальной сети, а так же возможность удалённого управления и обслуживания.

3. Mobile PC – переносной ПК с ручками

4. Workstation PC – мощный компьютер с возможностью работы в локальной сети и в интернете

5. Entertainment PC – развлекательный компьютер с повышенным качеством воспроизведения мультимедийного содержимого.

По габаритам и весу ПК разделяется на классы:

1. Стационарный компьютер

   1. Tower

   2. Minitower

   3. Desktop

2. Переносной компьютер

3. Ноутбук

4. Нетбук

5. КПК – поначалу без жёстких дисков

6. Коммуникаторы – объединение КПК и телефона

7. Планшетный компьютер

8. Электронная книга

На сегодняшний день основными тенденциями развития компьютерных технологий, кажутся:

1. Усиление роли интернета, в том числе реализация концепции виртуального офиса.

2. Постепенное усиление роли дистанционного образования вплоть до вытеснения отдельных форм традиционного учебного процесса.

3. Миниатюризация – элементов компьютера (проецируемые мышь, клавиатура и экран)

4. Интеллектуализация компьютеров (нейронные сети, системы ИИ и т.д.)

5. Выход в пограничные области знаний

Лекция 7

В качестве имён переменных запрещено использовать зарезервированные ключевые слова.

Все ключевые буквы пишутся маленькими буквами. Стандарт языка С обеспечивает уникальность имён переменных и функций в пределах 31 символа.

3.2. основные типы данных.

В языке «С» существует 4 базовых типа данных.

Char

Int

Float

Double

Имеется так же несколько квалификаторов, которые можно использовать для расширения числа типов данных, это:

Long

Short

Unsigned

Signed

Знаковым или без знаковым можно объявлять любой целый тип, в том числе и чар. Along short применяются к типу int, кроме этого существует тип – long double.

Стандарт языка С\С++ не устанавливает размер памяти, который должен быть выделен на тот или иной тип. Но при этом некоторые соотношения между типами в стандарте описаны. Реально выделенный размер можно узнать при помощи конструкции:

size (тип)

size (переменная)

кроме переменных программа на С\С++используются константы.

Int a=2;

Float b,c;

B=1/a;

C=1./a;

Символьные константы это целое число, записанное в виде символов заключённого в одиночные кавычки.

Значение символьной константы, является код символа зависящей от выбранной кодировки.

Символьные константы могут участвовать в операции по тем же правилам ,что и целые переменные или константы.

Некоторые трудно представимые символы записываются, как комбинация нескольких других символов.

Строковая константа – это произвольное количество символов, которые не входят в состав строки.

А в конце этого массива присутствует специальный невидимый символ завершения строки. (\0)

Символьная константа и строка содержащая один символ воспринимаются компьютером по разному.

‘’A’’ – символьная строка.

‘a’ - как число равное коду буквы а

Константы перечисления – это список целых констант задаваемых по определённым правилам.

Первое имя в списке имеет значение 0, остальные 1 и т.д. Если имя первой константы определено, то следующие константы продолжают прогрессию с шагом один.

Все переменные должны быть описаны до их использования, при своём описании переменная может быть инициализирована. То есть ей может быть присвоено начальное значение

В языке С описание переменных разрешается только в начале функции или начале блока.

К любой переменной при её описании может быть применён квалификатор КОНСТ для дальнейший запретов изменения этой переменной.

Константы принято инициализировать при описании в обязательном порядке