Тема 1: Архитектура вычислительных систем.
|
Bios, Chipset | ||
|
CPU | ||
|
OS | ||
|
System compiler |
Virtual Machine (V.M) |
Application compiler |
|
Applications (apps) | ||
Современная вычислительная система представляет собой комплекс блоков, каждый из которых является надстройкой вышестоящего уровня.
Функции ОС:
Управление процессами
Управление памятью
Управление вводом-выводом
Управление сетевыми ресурсами
Подключение GUI.
Первые 3 функции выполняютсятак называемымядром ОС.
Классификация современных компьютерных систем:
Системы специального назначения, в них входят: встроенные вычислительные системы (станки с ЧПУ, автоматизированные поточные линии); распределенные системы (выполняются в разных местах, стекаются в один центр)
Функционально-ориентированные системы(самые быстрые, но выполняются узкий круг задач)
Система общего назначения:
- персональные компьютеры PC
IBMPC(х86-архитектура)
AppleMac(Macintosh)
- Рабочие станции (workstation)– это компьютер, работающий под управлением х86 совместимой ОС (чаще всего используются различные версииUNIX), сRISC-процессорами
|
CPU |
CISC= Complex Instruction Set (Сложный набор команд) |
|
RISC= Redundant Instruction Set (Упрощенный набор команд) |
RISC-процессоры выпускаются множеством компаний, и они до сих пор весьма популярны для определенного круга задач.
Компания Sunвыпускает процессорыSPARC
HP –> PA–RISC
MIPS –> MIPS
DEC –> ALPHA
IBM, Motorola –> POWER, PowerPC
Transmeta –> TSMT
- Сервер– это вычислительный комплекс, который может строиться на любой аппаратной платформе и имеет серверную ОС, которая обслуживает запросы клиентских машин и рабочих станций.
- Мейнфрейм (Mainframe)– представляют собой многопроцессорную систему, содержащую один или несколько центральных и периферийных процессоров с общей памятью, связанные между собой высокоскоростными магистралями передачи данных при этом основная вычислительная нагрузка ложится на центральный процессор, а периферийные процессоры обеспечивают работу с широкой номенклатурой периферийных устройств.
Основными поставщиками мейнфреймов являются компании IBM,ICL,SiemensNixdorf.
1-й мейнфрейм – 1964.
Как правило, мейнфреймы управляются ОС UNIXсобственной разработки.
Главный недостаток мейнфреймов – высокая стоимость. В последнее время с переходом на клиент-серверную архитектуру мейнфреймы стали уступать место кластерам.
- Кластеры– объединение вычислительных машин, представляющихся единым целым для ОС системного ПО, прикладных программ и пользователей, для выполнения единой задачи, используя ресурсы всех машин (узлы) для единого вычислительного процесса.
Тема 2: Компьютерные интерфейсы.
Интерфейс– это граница разделов 2-х систем (аппаратных или программных), имеющая элементы соединения систем физически (схемы, разъемы, среда передачи), электрически (контроллер) или программно (драйвер).
Интерфейс- в широком смысле - определенная стандартами граница между взаимодействующими независимыми объектами.Интерфейсзадает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов.
Все интерфейсы можно разделить на 2 группы:
- внутренние,
- внешние.
Внутренние интерфейсыпредназначены для соединения процессора, памяти и других обязательных системных ресурсов. (BIOS,Chipset…)
Внешние интерфейсыпредназначены для подключения не обязательных периферийных устройств.
Любой интерфейсобязательновключаетприемник, передатчик, контроллер и среду передачи данных. Кроме того, внешний интерфейс может содержать разъемы.
Физическийинтерфейс- устройство, преобразующее сигналы и передающее их от одного компонента оборудования к другому. Физическийинтерфейсопределяется набором электрических связей и характеристиками сигналов.
Все интерфейсыстандартизируются одной из патентующих организаций под какую-либо архитектуру ПК, в связи с этим могут возникать несовместимости между архитектурой компьютера и используемыми интерфейсами, а так же между версиями базового стандарта интерфейса и его последующими релизами (версиями).
Интерфейс передачи данных-интерфейс, обеспечивающий передачу двоичных данных. В зависимости от способа передачи данных различают последовательный и параллельныйинтерфейсы.
Передачей данных в интерфейсе может управлять как контроллер, входящий в состав чипсета, так и контроллер ПУ. В любом случае, контроллер интерфейса определяет напряжение питания интерфейса, уровни напряжения логической 1 и 0, разрядность, скорость передачи, длину линий связи, алгоритм и режим передачи, а также помехоустойчивость!
Напряжения питания, уровни логических сигналов и помехоустойчивостьзависят о того, на какой схемной логике выполнен контроллер. Как правило, используется ТТЛ и КМОП. Первая – в МИС, СИС и БИС, а вторая – в СБИС (таких как чипсет, микросхемы памяти,CPU). ТТЛ строго определяет напряжение питания +5 В, в то время как КМОП позволяет использовать широкий диапазон питающих напряжений – от +1,5 до 9 В.
Кроме того, могут использовать цифровые и аналоговые сигналы.
Цифровые могут быть однополярными и двуполярными, инверсными и неинверсными.
Аналоговые могут быть синусоидальными и несинусоидальными.
Разрядностьопределяется способом передачи сигналов в интерфейсе. Различают последовательные и параллельные интерфейсы. В первых данные передаются последовательно бит за битом по одному проводнику, в параллельных – по параллельным линиям данных, причем кол-во этих линий соответствует разрядности интерфейса. Сама же разрядность (то есть кол-во линий) определяется разрядностью регистров контроллера, к которому линии подключены.
Длина линий связи зависит от помехоустойчивости интерфейса, частоты передачи данных и кол-ва параллельных линий. Чем последние параметры меньше, чем выше помехоустойчивость. Длина линий связисвязана с затуханием сигнала, которое резко возрастает на больших частотах. Параллельные лини, в свою очередь, накладывают дополнительные ограничения на синхронность и целостность передачи данных, так как между параллельными линиями часто имеют место перекрестные помехи и наводки.