информационно-вычислительных центров (ИВЦ) индивидуального и коллективного пользования (ИВЦКП)

Децентрализованные формы предусматривает размещение ПЭВМ в местах возникновения и потребления информации, где создаются автономные пункты ее обработки. К ним относятся абонентские пункты (АП) и автоматизированные рабочие места (АРМ).

Особенности: пользователь взаимодействует с ЭВМ, в интерактивном режиме: диалоговом или запросном, которые основаны на работе ЭВМ в режиме реального времени и телеобработки. Необходимое условие работы системы: это постоянное хранение в памяти машины необходимой информации и программ, а также средств связи с ЭВМ.

Смешанная форма использования вычислительных ресурсов широко используется в настоящее время и представляет собой сочетание централизованной и децентрализованной форм использования. Данная форма появилась вследствие развития сетей ЭВМ на основе различных средств связи.

Спомощью каналов связи в одну систему объединяются вычислительные средства, программные

иинформационные ресурсы. При этом каждый пользователь имеет возможность доступа не только к своим вычислительным ресурсам, но и к ресурсам остальных абонентов.

Режимы взаимодействия пользователя с вычислительной системой Пакетный режим наиболее распространен в практике централизованного решения задач.

Интерактивный режим предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информационно-вычислительной системой

Запросный режим (терминальный доступ к системе в режиме разделения времени)

Диалоговый режим (непосредственное взаимодействие пользователя с ЭВМ в нужном темпе работы)

Хранение и накопление информации

Хранение и накопление информации вызвано многократным ее использованием, применением постоянной информации, необходимостью комплектации первичных данных до их обработки

Хранение информации осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по установленному в процессе проектирования группировочному признаку

Поиск данных

это выборка нужных данных из хранимой информации, включая поиск информации, подлежащей корректировке или замене запроса на нужную информацию

Раздел 6 (Лекция 8-9)

Классификация вычислительных средств

Научно-технический прогресс привел к созданию разнообразных вычислительных средств, которые различаются структурной организацией и функциональными возможностями:

электронных вычислительных машин (ЭВМ), вычислительных систем (ВС), вычислительных сетей (ВСт).

Понятие ЭВМ

Дать определение такому явлению, как ЭВМ, представляется сложным. Достаточно сказать, что само по себе название ЭВМ, т.е. электронные вычислительные машины, не отражает полностью сущность концепции. Слово «электронные» подразумевает электронные лампы в качестве элементной базы, современные ЭВМ правильнее следовало бы называть микроэлектронными.

Слово «вычислительный» подразумевает, что устройство предназначено для проведения вычислений, однако анализ программ показывает, что современные ЭВМ не более 15% времени тратят на чисто вычислительную работу — сложение, вычитание, умножение и т.д. Основное время затрачивается на выполнение операций пересылки данных, сравнения, ввода-вывода и т.д. То же самое относится и к англоязычному термину «компьютер», т. е. «вычислитель».

Обобщенная структурная схема ЭВМ неймановской архитектуры

УПД — устройство подготовки данных; УВВ — устройство ввода информации; ОЗУ — оперативное запоминающее устройство; ВЗУ — внешнее запоминающее устройство; АЛУ — арифметико-логическое устройство; УУ— устройство управления; ПУ— пульт управления; УВыв — устройство вывода информации

Страница 25 из 45

Формулировка принципов фон Неймана

Основными блоками фон-неймановской машины являются устройство управления, арифметикологическое устройство, память и устройства ввода-вывода информации.

Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами. Алгоритм представляется в виде последовательности управляющих слов, которые определяют

смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой.

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования.

Устройство управления и арифметико-логическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.

Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ — абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных.

Термин архитектура возник с середины 60-х годов XX века, когда ЭВМ стала проектироваться как совокупность аппаратных и программных средств и на первый план выдвинулась концепция их взаимодействия.

Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. Одним словом, термин «архитектура» используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ.

Страница 26 из 45

Конфигурация и организация ЭВМ

Весьма часто употребляется термин конфигурация ЭВМ, под которым понимается компоновка вычислительного устройства с четким определением характера, количества, взаимосвязей и основных характеристик его функциональных элементов.

Термин «организация ЭВМ» определяет, как реализованы возможности ЭВМ.

Понятие команды и режима адресации

Команда — совокупность сведений, необходимых центральному процессору для выполнения определенного действия при выполнении программы.

Команда состоит из кода операции, содержащего указание на операцию, которую необходимо выполнить, и нескольких адресных полей, содержащих указание на места расположения операндов команды.

Способ вычисления адреса по информации, содержащейся в адресном поле команды, называется режимом адресации. Множество команд, реализованных в данной ЭВМ, образует ее систему команд.

Упрощенная схема ЭВМ с шинной организацией

Шинная организация является простейшей формой организации ЭВМ. В соответствии с принципами фон-Неймана подобная ЭВМ имеет в своем составе 6 функциональных блоков.

Центральный процессор (ЦП) — функциональный блок, выполняющий основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Это наиболее сложный компонент ЭВМ как с точки зрения электроники, так и с точки зрения функциональных возможностей.

Страница 27 из 45

Центральный процессор состоит из следующих взаимосвязанных составных элементов:

арифметико-логического устройства, устройства управления и регистров.

Арифметико-логическое устройство центрального процессора: состав и функции

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) состоит из блоков:

Выполняемая операция формирует по двум входным переменным одну — выходную, выполняя заданную операцию (сложение, вычитание, сдвиг и т.д.). Выполняемая операция определяется микрокомандой, получаемой от устройства управления. Характеристика результата выполнения операции над входными переменными передается в специальное устройство АЛУ, называемое Флаговым регистром. Операции выполняются с помощью электронных схем, каждая из которых состоит из нескольких тысяч элементов. Микросхемы АЛУ имеют высокую плотность и быстродействие.

Регистр флагов (флаговый регистр) предназначен для хранения характеристик результата выполнения операции АЛУ.

Отдельные разряды этого регистра указывают на равенство результата операции нулю, знак результата операции (+ или -), правильность выполнения операции (наличие переноса за пределы разрядной сетки или переполнения разрядной сетки: индикаторы переноса и переполнения).

Программный анализ флагов позволяет производить операции ветвления программы в зависимости от конкретных значений данных

Регистровая память (регистры процессора) В АЛУ имеется набор программно-доступных быстродействующих ячеек памяти различной длины, которые называются регистрами процессора. Регистры составляют основу архитектуры процессора. Количество регистров и связей между ними оказывает существенное влияние на сложность и стоимость процессора. Однако, с другой стороны, наличие большого количества регистров с богатым набором возможностей упрощает программирование и повышает гибкость программного обеспечения.

АЛУ выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти. В нем выполняются арифметические и логические операции.

Кроме того, АЛУ вырабатывает управляющие сигналы, позволяющие автоматически выбирать путь вычислительного процесса в зависимости от получаемых результатов.

Функции устройства управления центрального процессора

Обязательный набор регистров АЛУ:

Страница 28 из 45