1. Что такое ЭВМ? Классы ЭВМ.
Вычислительная машина – это система, выполняющая заданную, четко определенную последовательность операций в соответствии с выбранным алгоритмом обработки информации. ЭВМ – как и всякая другая машина обеспечивает преобразование сырья, поступающего на вход машины в конечный продукт. Для ЭВМ в качестве сырья выступает информация, а на выходе – результаты обработки. Термин «вычислительная» означает, что обработка информации осуществляется путем выполнения вычислений. И термин «электронная» означает, что машина построена на основе электронной элементной базы.
Классы эвм.
Информация – сведения о тех или иных явлениях природы, событиях общественной жизни, процессах в технических устройствах и т.д.Информация, записанная на носителях, называется сообщением. Сообщения могут быть непрерывными (аналоговыми) или дискретными (цифровыми). Аналоговое сообщение представляется некоторой физической величиной, обычно электрическим током, изменения которого во времени отражает протекание рассматриваемого процесса. Физическая величина, передающая непрерывное сообщение, может в определенный интервал принимать любые значения и изменяться в произвольный момент времени, то есть имеет бесконечное множество состояний. Дискретное сообщение характеризуется конечным набором состояний. Каждое из этих состояний можно представить в виде конечной последовательности символов или букв, принадлежащих конечному множеству, называемому алфавитом. Такая операция называется кодированием, а последовательность символов – кодом.
Гибридные системы – ВМ комбинированного действия, работающие и в цифровой, и в аналоговой форме.
2. Принцип действия ЭВМ.
АЛУ производит арифметические и логические преобразования над поступающими в него машинными словами, то есть с кодами, представляют собой числа и другую информацию.
Память хранит информацию, передаваемую из других устройств в том числе поступающую извне через УВ и выдает во все другие устройства информацию, необходимую для протекания вычислительного процесса.
Управляющее устройство – устройство, автоматически без участия человека управляющее вычислительным процессом, посылая всем другим устройствам сигналы, предписывающие те или иные действия, в частности заставляет ОП отправлять необходимые данные, включать АЛУ на выполнение операции, перемещать полученные результаты в необходимую ячейку ОП.
Пульт ручного управления позволяет оператору вмешиваться в процесс решения задачи, то есть давать директивы устройству управления.
УВ позволяет ввести программу решения задачи и исходные данные в ЭВМ и поместить их в ОП. В зависимости от типа устройства ввода исходные данные для решения задачи вводятся непосредственно с клавиатуры, либо должны быть предварительно помещены на какой-либо носитель информации.
УВыв служат для вывода из ЭВМ результатов обработки исходной информации, которая выводится на экран, а такие в виде чертежей и рисунков с помощью принтеров и плоттеров.
3. Упрощенная структура вычислительных систем как совокупность аппаратных и программных средств изображается:
ОС – центральная и важнейшая часть ПО ЭВМ, предназначенная для эффективного управления вычислительным процессом, планирующая работу и распределение ресурсов ЭВМ, автоматических процессов подготовки программ и организации их выполнения при различных режимах работы машины, а также облегчения общения оператора с машиной. ОС состоит из управляющих и обрабатывающих программ. Управляющая программа осуществляет управление работой устройств ЭВМ, то есть координирует работу устройств в процессе ввода, подготовку и выполнение других программ. Обрабатывающие программы осуществляют работу по подготовке новых программ на ЭВМ и исходных данных для них, например, сборка отдельно транслируемых модулей в одной или нескольких исполнительных программ, работа с библиотеками программ, перезапись массивов информации и т.п. ОС в большинстве случаев является универсальной и не учитывает особенности конкретных аппаратных средств. Для адаптации универсальной ОС к конкретным аппаратным средствам используют BIOS.
Проблемно-ориентированный язык – это язык строго ориентированный на какую-либо проблему.
Процедурно-ориентированный язык – это язык, ориентированный на выполнение общих процедур переработки данных.
Макроязык. В первом приближении его можно определить как язык процедур, написанных на языке ассемблера, то есть где вместо целого комплекса команд используется только имя этого комплекса.
Ассемблер – запись программы ведется с использованием символичных адресов, то есть вместо численных значений адреса используются имена, за исключением первого оператора, который должен быть жестко привязан к физическому адресу.
Машинный язык – самый нижний уровень языка, команды записываются в виде двоичных кодов, адреса ячеек памяти абсолютны, поэтому программирование наиболее трудоемко.
Язык ОС – язык, на котором оператор может задавать директивы ОС и вмешиваться в ход вычислительного процесса.
Пакет программ технического обслуживания предназначен для уменьшения трудоемкости эксплуатации ЭВМ. Эти программы позволяют провести тестирование работоспособности ЭВМ и её отдельных устройств, а также определение места неисправностей.
ППП (пакеты прикладных программ) представляют собой комплексы программ для решения определенных, достаточно широких классов задач, а также для расширения функций ОС.
4. я запуталась с 3 и 4
5. Архитектурно-функциональные принципы построения ЭВМ.
Были разработаны в 1946 году Джоном фон Нейманом. Основные принципы:
программное управление работы ЭВМ. Программа состоит из отдельных команд. Команда осуществляет единичный акт преобразования информации. Последовательность команд, необходимая для реализации алгоритма, является программой, а все разновидности команд, используемые в конкретной ЭВМ в совокупности, являются системой команд машины.
принцип условного перехода – возможность перехода в процессе вычисления на тот или иной участок программы, зависит от промежуточных, полученных в ходе вычислений результатов. Реализация этого принципа позволяет легко осуществлять в программе циклы с автоматическим выходом из них, итерационные процессы и др. Благодаря этому принципу число команд в программе значительно сокращается.
принцип хранения информации заключается в том, что команды представляются в числовой форме и хранятся в том же ОЗУ, что и исходные данные. Команды для исполнения выбираются из ОЗУ с помощью УУ, считываются в АЛУ. Для ЭВМ и команда, и число является машинным словом, и если команду отправить в АЛУ как операнд, то над ним можно производить арифметические операции, изменив команду. Это открывает возможность преобразовывать программы в ходе их выполнения. Кроме того, это обеспечивает одинаковое время выборки команд и операндов из ОЗУ, позволяет быстро менять программу и её части, вводить непрямые системы адресации и видоизменять программу по определенным правилам.
принцип использования двоичной системы счисления для представления информации в ЭВМ позволяет существенно упростить технические конструкции ЭВМ
принцип иерархичности запоминающих устройств. Он определяет компромисс между емкостью и временем доступа к данным с экономической точки зрения.
Эти принципы фон Неймана относятся к фундаментальным положениям, определившим на многие годы развитие вычислительной техники.
6. Характеристики вычислительных машин и систем и методы их оценки.
Общими техническими показателями ВМ являются стоимость, производительность и надежность.
операционные ресурсы – перечень действий и операций, который может выполнять аппаратура вычислительного комплекса в плане обработки информации. В этот перечень входят способы представления информации, чисел, текстов, логических значений.
производительность вычислительных машин – определяется количеством вычислительной работы, выполняемой за единицу времени. Так как нет единой меры для измерения вычислительной работы, отсутствует и общая методика оценки производительности. Для количественных оценок используют понятие номинальной и системной производительности. Номинальная характеризует потенциальные возможности устройства, указывает на верхнюю границу, относится к отдельным устройствам ЭВМ. Быстродействие АЛУ – скорость выполнения операций. Быстродействие – количество операций в единицу времени и является паспортной характеристикой. При оценки чаще всего выделяют процессор, ОП и дисковую память. Быстродействие процессора определяется временем выполнения команд, при этом время зависит от многих факторов и как минимум состоит из 4 составляющих: время выборки команды, время выборки операнда, время АЛУ, время записи результата. Быстродействие принято измерять в MIPS (миллионы инструкций в секунду), в MFLOPS (миллионы операций с плавающей запятой). Степень использования потенциальных возможностей показывает показатель загрузки устройства (время работы/общее время) – всегда меньше единицы. Системная производительность учитывает совместную работу устройств в системе под управлением ОС для определенного класса задач. Следует учитывать, что показатель загрузки зависит от большого числа факторов и их оценка может быть получена на основе статистических данных по результатам моделирования. Получение достоверных оценок весьма затруднительно. Поэтому показатель системной производительности как абсолютной величины для оценки ЭВМ используется редко, чаще всего показатель системной производительности требуется не как некоторая величина измерения, а как средство для количественного сопоставления ЭВМ разных производителей. Используется упрощенный подход: от абсолютных показателей переходят к относительным, одну из ЭВМ выбирают за базовую и рассчитывают относительный показатель, показывающий во сколько раз рассматриваемая ЭВМ производительнее базовой. Для сравнения используют обычно один и тот же набор программ. Обычно используют следующие типы программ: реальная, имеющая широкое применение (компилятор Си); ядро реальной программы; синтетические тесты, содержащие наборы программ из различных областей использования компьютера.