Структуры ЭВМ

Многоплатформенность программных продуктов

Платформой называется сочетание аппаратных средств ЭВМ и операционной системы. Многоплатформенность означает наличие программных продуктов, идентичных на уровне исходных текстов для разных программно-несовместимых ЭВМ.

Многоплатформенность программных продуктов направлена на решение проблем программной несовместимости при организации сложных многомашинных информационных систем, допускающих наращивание вычислительной мощности.

Традиционная классификация ЭВМ

Это первое поколение ЭВМ - это ЭВМ на электронных лампах. Возможности ламповых ЭВМ были ограничены из-за эксплуатационных параметров ламповых элементов.

Второе поколение ЭВМ – это ЭВМ на полупроводниковых дискретных компонентах.

Появление ЭВМ третьего поколения, а конкретно семейства IBM/360, стало этапным. Это было семейство программно-совместимых ЭВМ, производительностью от 10 тысяч операций для младших моделей и до одного миллиона – для старших. Эту тенденцию нарушило появление нового класса ЭВМ – миникомпьютеров или мини-ЭВМ. Главной особенностью мини-ЭВМ была их ориентация не на вычисление, а на управление. Это были программируемые устройства управления – контроллеры. Слово "мини" в названии класса ЭВМ означало скорее не "миниатюрная", а "минимальная" (ограниченная, урезанная). В мини-ЭВМ урезывались вычислительные возможности (набор арифметических команд и точность вычисления). Для мини-ЭВМ была разработана своя упрощенная архитектура. С появлением мини-ЭВМ модели традиционных семейств ЭВМ с "нормальными" вычислительными возможностями получили название «ЭВМ общего назначения».

Появился новый класс ЭВМ на основемикропроцессоров – микро-ЭВМ.

Микро-ЭВМ ориентированы на управление объектами с малым количеством управляемых параметров. По этой причине основное "урезание возможностей" в микро-ЭВМ сводилось к ограничению по количеству точек управления и, возможно, разрядности данных.

Успехи микроэлектроники создали условия для возникновения нового продукта массового применения: ЭВМ типа "one on one - один для одного", т.е. персонального компьютера ПК (PC – Personal Computer).

РС появились в результате эволюции микро-ЭВМ после перехода элементной базы от интегральных схем с малой и средней степенью интеграции к большим и сверхбольшим интегральным схемам. Архитектура РС имеет существенные отличия от архитектуры микро-ЭВМ.

ЭВМ определяется как программно-управляемое устройство обработки данных в числовой форме. Имеется несколько программных моделей (концепций реализации вычислений на ЭВМ). В большинстве современных ЭВМ реализована классическая концепция, предложенная ученым фон Нейманом

Это архитектура ЭВМ, поддерживает следующие принципы:

· двоичного кодирования,

· программного управления,

· однородности памяти,

· адресуемой памяти.

Классический вариант этой машины по концепции фон Неймана должен содержать следующие блоки (рис.1.1.):

· оперативную память,

· арифметико-логическое устройство,

· устройство управления,

· устройства ввода-вывода,

· внешние запоминающие устройства.

Оперативная память предназначена для хранения, как команд программы, так и данных. По концепции фон Неймана принципиально важно, чтобы команды и данные в оперативной памяти были неразличимы. Это позволяет иметь общую оперативную память с единой адресацией, что упрощает программирование ветвлений программ и более эффективное использование ячеек памяти.

Блок устройства управления предназначен для формирования сигналов управления (микроопераций) для выполнения команд программы. Основными блоками устройства управления являются: регистр указателя адреса очередной команды (счетчик команд), регистр команд, блок дешифрации команды, блоки формирования микроопераций, регистр состояния (программы).

Команды поступают из оперативной памяти на регистр команд устройства управления по шинам передачи команд.

Для непосредственной связи с человеком устройство управления содержало пульт управления и панель сигнализации. В классической схеме ЭВМ предусмотрены устройства ввода и вывода. К устройствам ввода/вывода относятся устройства хранения информации вне ЭВМ и переноса на другие ЭВМ. Внешними устройствами могут быть устройства:

· внешней памяти,

· ввода/вывода

Многомашинные комплексы.

В многомашинных комплексах каждая ЭВМ использует свою операционную систему, а одна из них – дополнительно программу организации совместной работы ЭВМ в комплексе. Схема двухмашинного комплекса на основе моделей IBM/360 представлена на рис.1.2.

Каждая модель комплекса содержит процессор, модули памяти и систему ввода/вывода (каналы в/в). Обмен данными производится через систему ввода/вывода.

Многомашинные комплексы в настоящее время определяются как асимметричные, слабосвязанные многопроцессорные системы; системы с неоднородным доступом к памяти (NUMA – Non-Uniform Memory Access).

Многопроцессорные системы

Многопроцессорные системы определяются как симметричные мультипроцессорные системы (SMP системы – Summitries Multiprocessor). Все процессоры системы работают в едином виртуальном и физическом пространстве оперативной памяти. Любой из процессоров может обслуживать внешние прерывания. Это сильно связанные системы.

Дата добавления: 2014-01-06