Лекция 3. Аппаратные и программные средства компьютерных систем.

1. Классификация вычислительных средств. 2. Понятие архитектуры ЭВМ. 3. Архитектура современных ЭВМ:

а) ЭВМ общего назначения; б) мини-ЭВМ; в) микро-ЭВМ.

4. Математическое и программное обеспечение (ПО) ЭВМ и компьютерных систем.

5. Состав и структура ПО: а) системное или общее ПО; б) специальное или прикладное ПО; в) общее специальное ПО.

6. Назначение и классификация современных операционных систем.

7. Пакеты прикладных программ (ППП). Проблемно ориентированные программные средства.

1. В настоящее время ЭВМ делят на следующие классы:

1) микропроцессоры; 2) микрокомпьютер (ЭВМ); 3) мини-ЭВМ; 4) универсальные ЭВМ средней производительности; 5) универсальные ЭВМ большой производительности; 6) сверхбыстродейственные вычислительные системы.

Развитие интегральной технологии позволило на одной пластинке в едином технологическом цикле реализовать сложные логические функции. На одной пластинке умещается до нескольких сот тысяч электронных элементов.

На одной пластинке находятся: сумматоры, накапливающие и хранящие регистры, сдвиговые регистры.

БИС - большие интегральные схемы. На одном кристалле находится память, программное управление

и надлежащее число регистров. То есть за один технический цикл создается миниатюрная вычислительная машина.

Целый набор интегральных схем заменили одним элементом - микропроцессором (его относят к элементной базе, хотя он имеет АЛУ, память, программное управление).

Разрядность АЛУ: 8-16 разрядов. Объемы памяти: 10-100 регистров. Быстродействие высокое - до нескольких миллионов операций в секунду. Микропроцессоры позволяют осуществлять параллельное выполнение вычислений.

Под микрокомпьютером понимают: БИС, содержащую микропроцессор, оперативную память, постоян

ную память для хранения программ; порты (линии) ввода-вывода для сопряжения с внешними устройствами.

Стандартный комплект периферийного оборудования - сдвоенный накопитель данных, используется как внешнее ЗУ относительно большой емкости, а также как устройство ввода-вывода информации.

Имеется точечно-матричный принтер; он печатает в _____ обратном порядке. |...|

Имеется также алфавитно-цифровой, реже - графический |...| дисплей. ----

В расширенный состав периферийного оборудования входит помимо указанных выше устройств цветной графический дисплей (4 цвета): построчное печатающее устройство, винчестерский малогабаритный накопитель на постоянных или сменных магнитных дисках (20-50 Мбайт), графопостроитель для вывода графической информации, графический планшет для ввода информации.

Мини-ЭВМ обладает мощной периферией и достаточно высоким

быстродействием. Это стационарные ЭВМ. Сфера применения: применяются для управления технологическим

оборудованием, первичной обработки информации, организации обмена информации по линиям связи для осуществления сопряжения с большими ЭВМ, то есть в качестве сателлитов.

Стационарные ЭВМ требуют специального помещения. Они могут работать в реальном масштабе времени, что предполагает наличие системы прерываний, обеспечивающей возможность машине быстро реагировать на сигналы, поступающие из окружающей среды.

Универсальные ЭВМ создавались для удовлетворения требований

широкого круга потребителей (для решения экономических задач, для логической обработки информации и т. д.)

2. В 60-х годах вместо независимой разработки аппаратных и

программных средств технические средства и программное обеспечение стали разрабатываться с позиций системного подхода. Возникло новое понятие - архитектура ЭВМ.

Архитектура - совокупность характеристик, связанных с логической структурой ЭВМ, или вычислительные системы.

В понятие архитектуры включаются элементы ЭВМ (аппаратура и программное обеспечение), связи и принципы взаимодействия между отдельными элементами этой системы, определенные свойства ЭВМ с точки зрения пользователя.

Основные свойства: 1) функциональные возможности; 2) стоимость; 3) удобство эксплуатации и др.

Архитектура ЭВМ - понятие, охватывающее общую логическую организацию ЭВМ, состав и назначение ее функциональных устройств, принципы кодирования и т. д., то есть все то, что однозначно определяет принципы обработки информации на данной ЭВМ.

Архитектура современных ЭВМ предполагает наличие стандартных функционально-конструкторских модулей, унифицированное их сопряжение.

Единый архитектурный подход требует информационной (кодовой) и программной совместимости, единого ПО, единой конструкторско-технологической базы.

Информационная совместимость предполагает использование общих кодов, единых форматов представления данных, обрабатываемых машиной, одинаковых носителей информации и их характеристик (количество дорожек,плотность записи информации и т. д.).

Программная совместимость предполагает единство логической структуры машинных команд (системы адресации, единые наборы команд, стандартный способ подключения внешних устройств), единое ПО для семейств ЭВМ на базе унифицированных средств программирования. Единое ПО включает в себя стандартные способы организации массивов данных и программ, единообразный способ обращения к библиотекам этих массивов, унифицированный способ защиты массивов памяти, при этом должна соблюдаться программная совместимость снизу - вверх (то, что работает на слабой машине, то будет работать и на более современной, более сильной); наоборот - не всегда.

Единая конструкторско-технологическая база предполагает стандартизацию системы логических элементов, функциональных модклей, конструкторских размеров плат, блоков и т. д.

Семейство ЭВМ включает в свой состав несколько моделей машин, отличающихся процессором, емкостью запоминающего устройства, комплексностью периферийного устройства и стоимостью.

Наличие нескольких моделей и возможность варьировать их конфигурацией обеспечивает возможность выбрать такую машину или комбинировать части различных машин в одну, которая удовлетворяет технико-экономическим требованиям.