1.

Вычислительная машина — это комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.

Вычислительная система это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или вычислительных машин, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для подготовки и решения задач пользователей.

2.

• Первое поколение, 50-е годы; ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

• Второе поколение, 60-е годы; ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).

• Третье поколение, 70-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе).

• Четвертое поколение, 80-е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном

• Пятое поколение, 90-е годы; ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;

• Шестое и последующие поколения; оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейтронных биологических систем.

3.

супер-компьютеры (ВМ наибольшей производительности на данный момент), большие ВМ (су-

пермини-ВМ), мэйнфреймы, то есть мини-ВМ, высокопроизводительные рабочие стан-

ции, микро-ВМ, в том числе - автономные микро-ВМ и встраиваемые ВМ

4.

SISD (single instruction stream / single data stream) - одиночный поток команд и одиночный поток данных. К этому классу относятся, прежде всего, классические последовательные машины, или иначе, машины фон-неймановского типа, например, PDP-11 или VAX 11/780. В таких машинах есть только один поток команд, все команды обрабатываются последовательно друг за другом и каждая команда инициирует одну операцию с одним потоком данных. Не имеет значения тот факт, что для увеличения скорости обработки команд и скорости выполнения арифметических операций может применяться конвейерная обработка - как машина CDC 6600 со скалярными функциональными устройствами, так и CDC 7600 с конвейерными попадают в этот класс.

SIMD (single instruction stream / multiple data stream) - одиночный поток команд и множественный поток данных. В архитектурах подобного рода сохраняется один поток команд, включающий, в отличие от предыдущего класса, векторные команды. Это позволяет выполнять одну арифметическую операцию сразу над многими данными - элементами вектора. Способ выполнения векторных операций не оговаривается, поэтому обработка элементов вектора может производится либо процессорной матрицей, как в ILLIAC IV, либо с помощью конвейера, как, например, в машине CRAY-1.

MISD (multiple instruction stream / single data stream) - множественный поток команд и одиночный поток данных. Определение подразумевает наличие в архитектуре многих процессоров, обрабатывающих один и тот же поток данных. Однако ни Флинн, ни другие специалисты в области архитектуры компьютеров до сих пор не смогли представить убедительный пример реально существующей вычислительной системы, построенной на данном принципе. Ряд исследователей [3,4,5] относят конвейерные машины к данному классу, однако это не нашло окончательного признания в научном сообществе. Будем считать, что пока данный класс пуст.

MIMD (multiple instruction stream / multiple data stream) - множественный поток команд и множественный поток данных. Этот класс предполагает, что в вычислительной системе есть несколько устройств обработки команд, объединенных в единый комплекс и работающих каждое со своим потоком команд и данных.

5.

Основным параметром классификации паралелльных компьютеров является наличие общей (SMP) или распределенной памяти (MPP). Нечто среднее между SMP и MPP представляют собой NUMA-архитектуры, где память физически распределена, но логически общедоступна.

6.

1. Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые словами.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

3. Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

4. Принцип последовательного программного управления. предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

5  Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

7.

Конвейеризация - каждый момент времени процессор работает над различными стадиями выполнения нескольких команд, причем на выполнение каждой стадии выделяются отдельные аппаратные ресурсы. По очередному тактовому импульсу каждая команда в конвейере продвигается на следующую стадию обработки, выполненная команда покидает конвейер, а новая поступает в него.

• получение и декодирование инструкции,

• адресация и выборка операнда из ОЗУ,

• выполнение арифметических операций,

• сохранение результата операции.

8.

1. Простой конвейера, когда некоторые ступени не используются (напр., адресация и выборка операнда из ОЗУ не нужны, если команда работает с регистрами).

2. Ожидание: если следующая команда использует результат предыдущей, то последняя не может начать выполняться до выполнения первой (это преодолевается при использовании внеочередного выполнения команд — out-of-order execution).

3. Очистка конвейера при попадании в него команды перехода (эту проблему удаётся сгладить, используя предсказание переходов).

9.

«В случае, когда задача разделяется на несколько частей, суммарное время её выполнения на параллельной системе не может быть меньше времени выполнения самого длинного фрагмента». 

где С(п) макс ускорение а-доля послед. Выч, 1-а – доля параллельных

10.

Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других.

набор системной логики (англ. chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств

11.

(порты LPT,COM; шины SCSI,USB)

EEE 1284 (порт принтера, параллельный порт, англ. Line Print Terminal,LPT) — международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера.

После́довательный порт, англ. serial port (а также серийный порт или COM-порт^[1], англ. communications port) — двунаправленный последовательныйинтерфейс.

Наиболее часто для последовательного порта персональных компьютеров используется стандарт RS-232C. Ранее последовательный порт использовался для подключения терминала, позже для модема или мыши. Сейчас он используется для соединения с источниками бесперебойного питания, для связи с аппаратными средствами разработки встраиваемых вычислительных систем, спутниковыми ресиверами, а также с приборами систем безопасности объектов.

SCSI (англ. Small Computer System Interface, произносится "скази"^[1][2] (встречается вариант эс-си-эс-ай) — интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д.

USB (англ. Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина», произносится «ю-эс-би») — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. 

12.

Функциональная организация процессора

Процессор должен выполнять следующие команды:

И непосредственное

Сложение с нормализацией

Загрузка и проверка

Загрузка PSW

13.

Операционный блок – автомат, предназначенный для выполнения операций преобразования данных.

Управляющий блок – предназначен для управления операционным блоком и внешним окружением процессора в соответствии с программой.

14.

Многоуровневая память (англ. multilevel memory) — организация памяти, состоящая из нескольких уровней запоминающих устройств с различными характеристиками и рассматриваемая со стороны пользователей как единое целое. Для многоуровневой памяти характерна страничная организация, обеспечивающая «прозрачность» обмена данными между ЗУ разных уровней.

15.

Память динамического типа (англ. Dram (Dynamic Random Access Memory))

Основная статья: DRAM

Экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов). Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус — конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. За то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени, память на конденсаторах получила своё название динамическая память. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов для восстановления необходимо «регенерировать» через определённый интервал времени. Регенерация выполняется центральным микропроцессором или контроллером памяти, за определённое количество тактов считывания при адресации по строкам. Так как для регенерации памяти периодически приостанавливаются все операции с памятью, это значительно снижает производительность данного вида ОЗУ.

[Править]Память статического типа (англ. Sram (Static Random Access Memory))

Основная статья: SRAM (память)

ОЗУ, которое не надо регенерировать (и обычно схемотехнически собранное на триггерах), называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи. Используется для организации сверхбыстрого ОЗУ, критичного к скорости работы.

Небольшая печатная плата, на которой размещены микросхемы запоминающего устройства, обычно ОЗУ.

В зависимости от форм-фактора выводы могут располагаться с одной стороны платы (SIMM), либо двух — DIMM.

16.

SDRAM (англ. Synchronous Dynamic Random Access Memory — синхронная динамическая память с произвольным доступом) — тип запоминающего устройства, использующегося в компьютере в качестве ОЗУ.

В отличие от других типов DRAM, использовавших асинхронный обмен данными, ответ на поступивший в устройство управляющий сигнал возвращается не сразу, а лишь при получении следующего тактового сигнала. Тактовые сигналы позволяют организовать работу SDRAM в виде конечного автомата, исполняющего входящие команды. При этом входящие команды могут поступать в виде непрерывного потока, не дожидаясь, пока будет завершено выполнение предыдущих инструкций (конвейерная обработка): сразу после команды записи может поступить следующая команда, не ожидая, когда данные окажутся записаны. Поступление команды чтения приведёт к тому, что на выходе данные появятся спустя некоторое количество тактов — это время называется задержкой (англ. SDRAM latency) и является одной из важных характеристик данного типа устройств.

Циклы обновления выполняются сразу для целой строки, в отличие от предыдущих типов DRAM, обновлявших данные по внутреннему счётчику, используя способ обновления по команде CAS перед RAS.

17.

RAID (англ. redundant array of independent disks — избыточный массив независимых жёстких дисков) — массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).

Аббревиатура RAID изначально расшифровывалась как «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле RAM). Именно так был представлен RAID его создателями Петтерсоном (David A. Patterson), Гибсоном (Garth A. Gibson) и Катцом (Randy H. Katz) в 1987 году. Со временем RAID стали расшифровывать как «redundant array of independent disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому что для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ).

Калифорнийский университет в Беркли представил следующие уровни спецификации RAID, которые были приняты как стандарт де-факто:

• RAID 0 представлен как дисковый массив повышенной производительности, без отказоустойчивости.

• RAID 1 определён как зеркальный дисковый массив.

• RAID 2 зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга.

• RAID 3 и 4 используют массив дисков с чередованием и выделенным диском чётности.

• RAID 5 используют массив дисков с чередованием и "невыделенным диском чётности".

• RAID 6 используют массив дисков с чередованием и двумя независимыми "чётностями" блоков.

• RAID 10 — RAID 0, построенный из RAID 1 массивов

• RAID 50 — RAID 0, построенный из RAID 5

• RAID 60 - RAID 0, построенный из RAID 6

18.

Для подключения монитора (дисплея) к графическому адаптеру используют прямую подачу сигналов на входы видеоусилителей базовых цветов — RGB-интерфейс. В ходе эволюции дискретный интерфейс монохромных и первых цветных мониторов CGA и EGA с сигналами ТТЛ сменился популярным ныне аналоговым интерфейсом VGA, обеспечивающим передачу большого количества цветов. Однако далее качество передачи аналогового сигнала перестало удовлетворять растущие потребности (с повышением частот развертки и разрешения), и появился цифровой интерфейс DVI. 

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) — интерфейс для мультимедиа высокой чёткости, позволяющий передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудиосигналы с защитой от копирования (англ. High Bandwidth Digital Copy Protection, HDCP).

Digital Visual Interface, сокр. DVI (англ. цифровой видеоинтерфейс) — стандарт на интерфейс и соответствующий разъём, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и проекторы. 

19.

Вычислительные (компьютерные) сети

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — система связи компьютеров

и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для

передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило —

различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Компьютерные сети классифицируют по признакам структурной и функциональной организации.

По территориальной распространенности

 CAN (Controller Area Network — сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети,

ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных

устройств и датчиков.

 LAN (Local Area Network) - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода

на поставщиков услуг. Термин "LAN" может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть

уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники

дают даже близкую оценку - около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются

сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей,

для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной

деятельностью.

 MAN (Metropolitan Area Network) – городские сети между учреждениями в пределах одного

или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

 WAN (Wide Area Network) - глобальная сеть, покрывающая большие географические

регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные

сети и устройства. Пример WAN - сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую

могут "разговаривать" между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети

являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.

 PAN (Personal Area Network) - персональная сеть, предназначенная для взаимодействия

различных устройств принадлежащих одному владельцу.  Термин "корпоративная сеть" также используется в литературе для обозначения

объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных

технических, программных и информационных принципах.

По типу функционального взаимодействия

 Клиент-сервер

 Смешанная сеть

 Одноранговая сеть

 Многоранговые сети

По типу сетевой топологии

 Шина

 Кольцо

 Двойное кольцо

 Звезда

 Ячеистая топология

 Решѐтка

 Дерево

 Fat Tree

По типу среды передачи

 проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический

кабель)

 беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном

диапазоне)

По функциональному назначению

 Сети хранения данных

 Серверные фермы

 Сети управления процессом

 Сети SOHO & Домовая сеть

По скорости передач

 низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

 среднескоростные (до 100 Мбит/с),

 высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым ОС

 На основе Windows

 На основе UNIX

 На основе NetWare

 Смешанные

20.

Наиболее распространѐнной системой классификации сетевых протоколов является так

называемая модель OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых систем, ВОС),

в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению — от

физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного

(интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями):

 на физическом уровне определяются физические (механические, электрические,

оптические) характеристики линий связи;

 на канальном уровне определяются правила использования физического уровня узлами

сети;

 сетевой уровень отвечает за адресацию и доставку сообщений;

 транспортный уровень контролирует очередность прохождения компонентов сообщения;

 задача сеансового уровня — координация связи между двумя прикладными программами,

работающими на разных рабочих станциях;

 уровень представления служит для преобразования данных из внутреннего формата

компьютера в формат передачи;

 прикладной уровень является пограничным между прикладной программой и другими

уровнями — обеспечивает удобный интерфейс связи сетевых программ пользователя.

21.

Стек протоколов TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети

Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на

порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются

получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При

получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

22.