6.9. Перспективы развития пэвм

Прогресс в развитии МП обеспечивается использованием новых архитектурных решений, в частности транспьютерной и RISC – архитектуры, конвейерного исполнения команд, применения сопроцессоров, параллельной обработки данных и т.п.

В МП с RISC-архитектурой (Reducted Instruction Set Computer – компьютер с сокращённой системой команд) применяется сравнительно небольшой (сокращённый) набор наиболее часто употребляемых команд, определённый в результате статистического анализа большого числа программ. При одной и той же тактовой частоте ПЭВМ RISC-архитектуры имеют производительность в 2 – 4 раза выше, чем ПЭВМ обычной архитектуры.

Транспьютеры, как правило, используются в качестве сопроцессоров. Они рассчитаны на работу в параллельных системах с однотипными процессорными элементами и аппаратной поддержкой вычислительных процессов.

В современных МП широко применяются КЭШ-память и виртуальная память, что приближает ПЭВМ по функциональным возможностям к большим ЭВМ. В ПЭВМ стали использовать многозадачный режим, динамическое распределение памяти, системы защиты памяти.

6.10. Вычислительные системы

Вычислительная система (вычислительный комплекс) – взаимоувязанная совокупность сред вычислительной техники, в которую входит не менее двух основных процессов либо вычислительных машин, и развитая система периферийных устройств.

Вычислительные системы (ВС) имеют многоуровневую информационную организацию.

7. Программные средства реализации информационных процессов

7.1. Классификация видов программного обеспечения

Под программным обеспечением ЭВМ понимается со­вокупность программ, процедур и правил вместе со связан­ной с этими компонентами документацией, позволяющих использовать вычислительную технику для решения раз­личных задач. Программное обеспечение призвано обеспе­чить работоспособность ЭВМ, облегчить взаимодействие пользователя с ЭВМ, расширить ресурсы вычислительной системы, повысить эффективность их использования, по­высить производительность и качество труда пользователя.

Программное обеспечение подразделяется на три груп­пы (рис. 3.1).

Программное обеспечение

Системное программное обеспечение

Прикладное программное обеспечение

Инструментарий программирования

Рисунок 7.1 - Классификация программного обеспечения

Системное программное обеспечение — минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу ком­пьютера.

В системное (базовое) программное обеспечение входят операционные системы; операционные оболочки (текстовые и графические); сетевые операционные систе­мы; сервисное программное обеспечение (программы и программные комплексы, которые расширяют возможнос­ти базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя).

Современным операционным системам присущи сле­дующие функциональные особенности: многозадачность, многопоточность, виртуальная память, многопроцессорная обработка.

Многозадачность (механизм, позволяющий выполнять на компьютере несколько задач), т.е. способность самосто­ятельно, в зависимости от ситуации, передавать или заби­рать управление у того или иного приложения, что не по­зволяет одному приложению занимать все аппаратные ре­сурсы. Каждой программе выделяется интервал времени работы процессора, после завершения которого процессор переключается на другую программу. Пользователю пред­ставляется, что все запущенные приложения выполняются одновременно.

Кроме того, каждой программе назначается приоритет. В первую очередь обрабатываются команды программ с бо­лее высоким приоритетом; в случае равного приоритета ин­струкции приложений выполняются в порядке очереднос­ти; наивысший приоритет всегда имеет ядро операционной системы.

Многопоточность. Для более эффективного использо­вания ресурсов компьютера задачи делятся на отдельные потоки, каждому из которых также назначается приоритет и выделяется интервал процессорного времени. Благодаря чему в одном приложении, например в мультимедийном графическом редакторе, можно одновременно обрабатывать один объект, производить расчет траектории движения дру­гого объекта и распечатывать третий.

Виртуальная память. В оперативной памяти применя­ется разделение ее адресного пространства на отдельные непересекающиеся области и выделение таких областей каж­дому запущенному приложению. Таким образом, каждая отдельная программа работает в отведенном ей сегменте отдельная программа работает в отведенном ей сегменте памяти, не конфликтуя с другими программами. Из-за ог­раниченности оперативной памяти механизм виртуальной памяти выделяет часть памяти на внешних устройствах (жестком диске), что в дальнейшем рассматривается систе­мой как продолжение оперативной памяти. Возникает так называемый файл подкачки.

Симметричная многопроцессорная обработка (Symmetric MultiProcessing, SMP) — это способность операционной си­стемы работать с компьютером, в котором установлены два и более процессора. Операционная система обеспечивает ба­лансировку нагрузки, чтобы дать работу каждому из про­цессоров. Механизм SMP может использоваться как при вы­полнении одной программы, так и нескольких приложе­ний — в любом случае нагрузка распределяется равномерно.

Сетевые операционные системы обеспечивают обработ­ку, передачу и хранение данных в сети. Они предоставляют пользователям различные виды сетевых служб (управле­ние файлами, электронная почта, процессы управления се­тью и др.), поддерживает работу в абонентских системах.

Сервисное программное обеспечение — расширение ба­зового программного обеспечения компьютера, набор до­полнительно устанавливаемых программ, которые класси­фицируют по функциональному признаку следующим об­разом:

• программы диагностики работоспособности компьютера;

• антивирусные программы, обеспечивающие защиту ком­пьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;

• программы обслуживания дисков, обеспечивающие про­верку качества поверхности магнитного диска, контроль со­хранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;

• программы архивирования данных, обеспечивающие процесс сжатия информации в файлах с целью уменьше­ния объема памяти для ее хранения;

• программы обслуживания сети.

Прикладное программное обеспечение включает при­кладные программы, которые непосредственно обеспечи­вают выполнение необходимых работ для пользователей. Прикладные программы, как правило, являются пакетами программ.

Пакет прикладных программ — комплекс взаи­мосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.

К этому классу пакетов относятся офисные пакеты, обес­печивающие организационное управление деятельностью офиса (текстовые и табличные процессоры, средства пре­зентационной графики, органайзеры, программы-перевод­чики, средства проверки орфографии и распознавания тек­ста, коммуникационные программные средства) и интег­рированные пакеты, представленные набором нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные тех­нологии и реализуемые на общей вычислительной и опера­ционной платформе.

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные их достоинства проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифици­рованный для различных компонентов интерфейс, тем са­мым обеспечивается относительная легкость процесса их освоения.

Инструментальные программные системы обеспечи­вают процесс создания новых программ для компьютера и представляют собой совокупность программ и программ­ных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения, создаваемых программных продук­тов. Программные продукты данного класса поддержива­ют все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии про­граммирования являются системные и прикладные програм­мисты.

В данном классе различают следующие группы программных продуктов.

1. Средства для создания приложений — совокупность язы­ков и систем рограммирования, а также различные про­граммные комплексы для отладки и поддержки создаваемых программ, включающие:

- локальные средства, обеспечивающие выполнение от­дельных работ по созданию программ и включают языки и системы программирования, а также инструментальную среду пользователя;

- интегрированные среды разработчиков программ, обес­печивающие выполнение комплекса взаимосвязанных ра­бот по созданию программ.

2. CASE-технология (Сотрuter-Aided System Engineering), представляющая методы анализа, проектирования и со­здания программных систем и предназначенная для ав­томатизации процессов разработки и реализации инфор­мационных систем.

Первая группа — это, по сути, языки программирова­ния, обеспечивающие на формализованном языке описа­ние алгоритма решения задачи на компьютере. К данной группе относятся и интегрированные программные среды разработчиков, являющиеся развитием локальных средств разработки программ, которые объединяют набор средств для комплексного применения на всех технологических эта­пах создания программ. Инструментарий данного вида — повышение производительности труда программистов, ав­томатизация создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, разработка при­ложений для архитектуры клиент-сервер, запросов и отче­тов.

СASE-технология — программный комплекс, автомати­зирующий весь технологический процесс анализа, проек­тирования, разработки и сопровождения сложных программ­ных систем. Данные средства делятся на две группы:

• встроенные в систему реализации — все решения по про­ектированию и реализации привязаны к выбранной систе­ме управления базами данных;

• независимые от системы реализации — все решения по проектированию ориентированы на унификацию начальных этапов жизненного цикла создаваемой системы и средств их документирования, обеспечивают большую гибкость в выборе средств реализации.

Основное достоинство СASE-технологии — поддержка коллективной работы над проектом в локальной сети раз­работчиков, экспорта/импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом.

Некоторые СASE-технологии ориентированы только на системных проектировщиков и предоставляют специальные графические средства для изображения различного вида мо­делей. Другой класс СЛЖ-технологий поддерживает только разработку программ, включая автоматическую генерацию кодов программ на основании их спецификаций, проверку корректности описания моделей данных и схем потоков дан­ных, документирование программ согласно принятым стан­дартам, тестирование и отладку программ.

В рамках СASE-технологий проект сопровождается це­ликом, а не только его программные коды. Проектные ма­териалы, подготовленные в СASE-технологии, служат за­данием программистам, а само программирование скорее сводится к кодированию — переводу на определенный язык структур данных. Большинство СASE-технологий исполь­зует также метод «прототипов» для быстрого создания про­грамм на ранних этапах разработки.

8. Разработка программных средств для решения экономических программ