Принципы организации основных аппаратных средств ЭВМ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования Новосибирский государственный  архитектурно-строительный университет (Сибстрин)

 

 

 

Кафедра

Прикладной  математики

 

 

Реферат

Принципы  организации основных аппаратных средств  ЭВМ

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 215 гр.

Покровский  Е.А.

Проверил: Вальгер С.А.

 

 

 

 

 

Новосибирск 2013г.

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………………………………………….3
2. Основные понятия………………………………………………………………………………………..4
1. Система программно-аппаратных средств обработки информации……4
2. Традиционная классификация ЭВМ……………………………………………………....6
3. Режимы работы ЭВМ……………………………………………………………………………...6
1. Режим непосредственного доступа……………………………………………...7
2. Режим однопрограммной пакетной обработки……………………….…..7
3. Режим мультипрограммной пакетной обработки……………………..…8
4. Режим коллективного доступа………………………………………………….…..8
5. Режим клиент сервер………………………………………………………….………….9
3. Заключение………………………………………………………………………………………………….10
4. Список литературы………………………………………………………………………………………12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

ЭВМ в настоящее  время являются главными средствами реализации информационных технологий. При поддержке ЭВМ исполняют сбор, обработку, сохранение и передачу информации: представленной в дискретной форме. Часто информационные технологии, направленные на отделку данных на ЭВМ в дискретной форме, именуют компьютерными технологиями.

 Последовательности  обработки данных на ЭВМ задаются пользовательскими программами. Програмы этого типа были единственными для первых ЭВМ. Однако формирование ЭВМ и годы их эксплуатации выявили полезность применения программ иного типа, специализированных для повышения"интеллектуальных" возможностей ЭВМ и упрощающих управление компонентами ЭВМ. Это системные программы, поставляемые изготовителями, как составляющие ЭВМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  понятия

Система программно-аппаратных средств обработки  информации

 

Структурно  ЭВМ представляют собой взаимодействующую  совокупность двух компонент: системы  аппаратных средств (hardware) и системы программного обеспечения (software). Указанные системы, в определенных рамках, независимы, так что в ЭВМ можно по отдельности модернизировать (с некоторыми ограничениями), как аппаратные средства, так и программное обеспечение.

 Для  предусмотренного функционирования  ЭВМ в ней должны протекать  определенные действия (процессы). Управление  этими процессами может быть  реализовано аппаратными или  программными средствами.

Основой системы программного обеспечения  является Операционная система (ОС). ОС может наращиваться программными инструментальными  средствами, сервисными программами (утилитами) и другими системными программами.

Программная совместимость ЭВМ. Центральным  устройством ЭВМ является процессор. Процессор - это программно-управляемое  устройство обработки информации. Обработка  информации производится в соответствии с алгоритмом обработки.

В зависимости  от назначения и степени декомпозиции языки программирования разделяются  по уровням. Языки высокого уровня предназначены  для осмысления и проектирования алгоритмов обработки. Программы, написанные на этих языках, содержат укрупненные  операторы, например, сложные многооперандные (многоаргументные) арифметические или логические выражения.

 Для  управления процессором используют  языки с более простыми операторами  – командами, выполнение которых  проще реализовать в процессоре. Это машинные языки. 

Традиционно программная совместимость сочетается с конструктивной совместимостью. Конструктивная совместимость гарантирует стыковку конструктивных компонентов ЭВМ  и обеспечивается соглашениями по конструкциям и размерам блоков, а так же частей ЭВМ: разъемов, панелей и т. д. Кроме  того, в ЭВМ могут использоваться и другие соглашения, к примеру, по интерфейсам. Однако указанные соглашения не определяют программную совместимость. В пределах одной серии ЭВМ  могут использоваться различные  конструктивные решения и различные  интерфейсы. С другой стороны, в программно несопоставимых ЭВМ могут использоваться однообразные стандарты на конструкции  и интерфейсы.

Семейства ЭВМ - это ряд программно совместимых  моделей ЭВМ разной производительности и стоимости. Программная совместимость  позволяет всем моделям семейства  применять общее программное  обеспечение и пакеты прикладных(пользовательских)программ. Обычно, не считая программной совместимости, для всех моделей семейства соблюдается и конструктивная сопоставимость. Это позволяет всем моделям семейства применять и совместный парк периферийных устройств. Наличие семейства ЭВМ с разнообразной стоимостью и производительностью расширяет рынок сбыта и, в окончательном результате, увеличивает рентабельность производства.

Многоплатформенность программных продуктов. Платформой называется сочетание аппаратных средств ЭВМ и операционной системы.     

Многоплатформенность ориентирована на решение проблем программной несовместимости при организации сложных многомашинных информационных систем допускающих усиление вычислительной мощности.

 Многоплатформенность программных продуктов позволяет окончательным пользователям выбирать их без учета особенностей собственных ЭВМ. При приобретении программного продукта пользователь должен указывать модель собственной ЭВМ и применяемую на ней ОС. При этом приобретаемые продукты для всех платформ будут совместимы на уровне исходных текстов и иметь один и тот же пользовательский и программный интерфейс.

Традиционная  классификация ЭВМ

Основой классификации первых российских ЭВМ  являлась их сложность. Различались  малые(Минск, Урал), средние(Стрела)и большие(БЭСМ - Большая Электронная Счетная Машина). Это первое поколение ЭВМ на электронных лампах. Возможности ламповых ЭВМ были ограниченны в следствии эксплуатационных характеристик ламповых элементов.

Второе  поколение ЭВМ – это ЭВМ  на полупроводниковых дискретных компонентах. Замена элементной базы в ЭВМ второго  поколения позволило воплотить  многие идеи, рожденные в недрах эксплуатации ЭВМ первого поколения.

Возникновение ЭВМ третьего поколения, непосредственно  семейства ЭВМ(IBM-360)стало этапным. Это было семейство программно совместимых  ЭВМ, производительностью от 10 тысяч  операций для младших моделей  и до одного миллиона – для старших. При этом, программы, разработанные для одной модели семейства, могли использоваться на всех ЭВМ этого семейства.

Режимы  работы ЭВМ

На формирование структур ЭВМ, кроме особенностей развития элементной базы и смены областей использования, значительный след оставила эволюция их режимов работы. Основными режимами этой эволюции были:

• непосредственного доступа,
• однопрограммной пакетной обработки,
• мультипрограммной пакетной обработки,
• коллективного доступа,
• клиент-сервер.

Режим непосредственного  доступа

Самым обычным  и натуральным является однопрограммный  режим непосредственного доступа. Этот режим работы первых ЭВМ. Он предусматривает  отсутствие операционных систем и доступ пользователя к средствам управления и индикации. В первых ЭВМ состав программного(математического)обеспечения нередко входил лишь пакет прикладных программ(программ решения основных научно технических задач).

 При работе  на ЭВМ пользователь должен  написать и набрать на носитель(для первых ЭВМ это, нередко, перфокарты)проблемную программу либо выбрать её из пакета прикладных программ. Но с любой выбранной программой с использованием ЭВМ можно проделать множество операций: распечатать, скопировать на тот или иной носитель, модифицировать и т. д.

Режим однопрограммной  пакетной обработки

На замену этого режима пришел режим однопрограммной  пакетной обработки. Этот режим предусматривал отсутствие пользователя, как причины  замедления работы ЭВМ. В качестве компенсации  присутствие пользователя используется резидентная програма – диспетчер, для которой пользователи пишут программу(последовательность заданий на языке команд диспетчера)работы с данной программой(вызвать транслятор, компилировать программу и т. д. ) для всех возможных вариантах развития событий.

Режим мультипрограммной  пакетной обработки

При отделке программ в однопрограммном пакете работают, попеременно, две системы: процессор  и система ввода вывода. Организация  их параллельной работы является резервом повышения производительности ЭВМ. Однако для этого требуется многопрограммная пакетная обработка.

 Это режим  мультипрограммной пакетной обработки  либо"режим классического мультипрограммирования".

Цель режима –  минимизация простоев процессора при  обработке пакета программ.

 Стратегия  режима содержится в следующем: 

• Часть первых программ в пакете переводится в  состоянии"задача" однако, может быть, на различных стадиях,

• Часть из их может находиться в состоянии  ожидания. Это задачи, для которых  производится загрузка данных.

• Другая часть  программ может находиться в состоянии  счет. Это задачки, для которых  загружены данные и они готовы к обработке на процессоре. Одна из их находится в стадии исполнения команд процессором. Другие – ждут собственной очереди на обработку.

Режим коллективного  доступа

Это режим наложения  двух режимов – деления времени  и конкретного доступа.

 Это возврат  к конкретному доступу, однако с сохранением пакетной обработки. В систему добавляются терминалы(устройство ввода, к примеру, клавиатура, и вывода, к примеру, монитор)и системная резидентная программа обслуживания терминалов, как задача с наивысшим уровнем приоритета.

 Режим коллективного  доступа строится с использованием  терминалов на основе режима  классического программирования.

Режим клиент сервер

Персональные  компьютеры изначально позицировались, как дешевое средство обработки данных "одно для одного", для широкого круга пользователей, не специалистов в области программирования. Режим коллективного доступа не мог конкурировать по стоимости услуг и комфортности работы на РС.

Программа "клиент" ставится на рабочем месте  оператора (пользователя), а программа "сервер" на одном из серверов.

 Программа  "клиент" выполняет функции  посредника между пользователем  и сервером. Программа сервер  – это целевая программа обработки  данных.

 Программа  клиент принимает от оператора  задание, определяет соответствующий  сервер, передает ему задание  пользователя, принимает решение  задачи от сервера и отображает  его на экране в форме удобной  для восприятия пользователем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Вычислительная  техника прошла те же исторические этапы эволюции, какие прошли и  все остальные технические устройства: от ручных приспособлений к механическим устройствам и дальше к наиболее гибким автоматическим системам. Нынешний компьютер - это устройство. Его принцип  действия - электронный, а предназначение - автоматизация операций с данными. Гибкость автоматизации базирована на том, что операции с данными  выполняются по заранее заготовленным  и просто сменяемым программам. Универсальность  компьютеров базирована на том, что  всевозможные типы данных представляются в нем с помощью универсального двоичного кодирования. Работа компьютерной системы протекает в постоянном взаимодействии аппаратных и программных  средств. Работа компьютерных программ имеет многоуровневый характер. Программы  низшего уровня занимаются лишь взаимодействием  с базисными аппаратными средствами и согласованием их работы. Главная  роль программ базисного уровня проявляется  в момент первичного пуска компьютера. Программы системного уровня опираются на программы базисного уровня и обеспечивают взаимодействие пользователя с оборудованием, взаимодействие дополнительного оборудования с базовым, а так же предоставляют возможность для установки и работы программ наиболее высоких уровней. Программы служебного уровня выполняют обслуживание компьютерной системы, обеспечивают её контроль и настройку. В собственной работе они опираются на программы базового и системного уровней. Программы прикладного уровня используются человеком для выполнения практических заданий с помощью компьютера. Эти программы опираются на программы нижележащих уровней. Разработка программных средств не так элементарна, технологии непрерывно совершенствуются, а с ними обязаны развиваться и программные средства, а так же технологии их разработки.