Реферат: Ответы на билеты по экзамену ВМС и СТК в МЭСИ

№1. Основные тенденции развития ЭВМ (состав и соотношениетехнических и программных средств, быстродействие, память, интеллектуальность)

Существуюттри глобальных области применения ЭВМ:

1.    Автоматизация вычислений

2.    Применение ЭВМ в автоматизированныхсистемах управления.

Новоенаправление потребовало изменение классической структуры фон Неймана.

Нужнобыло дополнительно автоматизировать сбор информации и распределениерезультатов. ЭВМ стали подключать к каналам связи запаралелевались процессыпередачи и обработки информации. Появилась многогопрограмность, средстваизменения времени, системы прерываний и приоритетов.

3.    Применение ЭВМ в личных целях дляупрощения и сокращения рабочего времени.

4.    Решение задач искусственногоинтеллекта

 Спроцессом развития человечества выдвигаются постепенно новые и новыевычислительные задачи ( которые включают не только расчетные задачи),соответственно возрастает требование к ЭВМ Улучшения ее характеристик таких какпамять, быстродействие, интеллектуальность. Последнее особенно востребовано вбольших автоматизированных системах управления. В настоящее времяинтеллектуальность реализуется путем использования совершенных программныхсредств. Постоянно возрастает повышенное требование к увеличению объемахранения информации. Современные программные средства требуют большого местакак в оперативной памяти так и большого места на постоянных носителяхинформации.  Тенденции развития ЭВМ возрастают с каждым годом. Прогресс развитияЭВМ, особенно в последние 10 лет, идет очень быстрыми этапами. За последние двагода типы процессоров сменяются каждый полгода, увеличивается их производительность. Соответственно меняются объемы носителей информацию Буквально 1,5 года назад 3гигабайта на жестких дисках считалась довольно внушительной цифрой, но сейчасэта цифра очень мала, т.к на смену приходят носители с размером от 15 до 25гигабайт. Цены на различны компоненты да и на сами ЭВМ в сборе соответственнопадают с разработкой более новых конфигураций. С такой скоростью прогрессапроизводители программного обеспечения просто не поспевают и порой, программноеобеспечение отстает от прогресса технических средств. Крупная корпорация Интелв последнее время стала задумываться, а не снизить ли темпы разработок новыхпоколений процессоров, до того как производители ПО догонят в полной меретехнические средства.

№2 Классификация средств ЭВТ (понятие машинного парка,соотношение типов ЭВМ)

 Для различных типов задачнужна соответственно и различная вычислительная техника. Поэтому рыноккомпьютеров постоянно имеет широ­кую градацию классов и моделей ЭВМ. Фирмы-производителисредств ВТ очень внимательно отслеживают состояние рынка ЭВМ. Они не просто кон­статируютотдельные факты и тенденции, а стремятся активно воздейство­вать на них иопережать потребности потребителей. Так, например, фирма IBM,выпускающая примерно 80% мирового машинного «парка», в настоя­щее времявыпускает в основном четыре класса компьютеров, перекрывая ими широкий классзадач пользователей.

 -СуперЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживаниякрупнейших информационных банков данных (150-200 штук).

-  Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и региональныхвычислительных центров. (2500)

-   Средние ЭВМ широкого назначения для управления -    сложными техно­логическимипроизводственными процессами. ЭВМ этого типа могут использоваться и дляуправления распределенной обработкой инфор­мации в качестве сетевых серверов.(25000)

-    Персональные и профессиональныеЭВМ, позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей. Набазе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистовразличного уровня. (миллионы)

-    Также в последнее время появилось понятиекак сетевой компьютер. Он может иметь небольшое быстродействие. Но принципвычислений строится на передачи данных по сети вычислительному компьютеру иполучение уже готовых результатов.

    Понятие машинного парка можно определить как совукупность различных типов ЭВМвнутри отдельного взятого комплекса (например страны).

№3 Обобщенная структура ЭВМ. Состав и назначениеустройств. Принцип работы.

    Основным принципом построения всех современных ЭВМявляется программное управление. В основе его лежит представление алгоритмарешения любой задачи в виде программы вычислений.

Классическаяструктура ЭВМ полностью соответствует последовательному методу выполнениякоманд  программы и состоит из

/>

 В любой ЭВМимеются устройства ввода информации (УВв), с помощью которых пользователивводят в ЭВМ программы решаемых задач и данные к ним.

Привычислении программа выполняет последовательность операций :

 Устройство управления расшифровывает очередную команду и настраивает АЛУ навыполнение операции. Одновременно определяются адреса операндов, которыевызываются в АЛУ для обработки.

 Такимобразом команда за командой обрабатываются программы. Результат обработки черезОЗУ отсылается в Увыв (с целью фиксации и представлению пользователю)

 Выполнениекаждой команды осуществляется в несколько этапов:

-     Формирование адреса 

-     Выборка из памяти команды

-     Расшифровка и выборка операндов

-     Выполнение операций

-     Отсылка результатов

   За каждый этап отвечает определенный блок. Все современные машины имеютсовмещение операций, при котором все блоки работают параллельно, одновременно.

Прииспользования файла в вычислительном процессе его содержимое переноситься вОЗУ. Затем программная информация команда за командой считывается в устройствоуправления (УУ).  Устройство управления предназначается для автоматическоговыполнения программ путем принудительной координации всех остальных устройствЭВМ. АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными. Оно каждыйраз перенастраивается на выполнение очередной операции. Результаты выполненияотдельных операций сохраняются для последующего использования на одном изрегистров АЛУ или записываются в память. Потом результаты вычислений подаютсяна устройства вывода информации(дисплей, принтер и т.д.)

  Впоследующем сильно связанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор,т.е. устройство для обработки данных. Совмещение операций позволяет значительноповесить быстродействие.

 Такойконвейер характерен для линейных участков программы. Команды ветвления(условного и безусловного переходов) прерывают конвейер, снижаетсябыстродействие.

 Вмашинах Pentium для ликвидации разрывов используются блокипредсказания ветвлений и запуска двух конвейеров с последующем отсечениемодного из них.

 Вреальных вычислениях линейные участки программ занимают  10-30 команд.

 №4.Эволюция структур вычислительных машин. Кризис классической структуры ЭВМ.

/>

    Уже в первых ЭВМ для увеличения их производительности широко при­менялосьсовмещение операций. При этом последовательные фазы выполне­ния отдельныхкоманд программы (формирование адресов операндов, вы­борка операндов, выполнениеоперации, отсылка результата) выполнялись отдельными функциональными блоками. Всвоей работе они образовывали своеобразный конвейер, а их параллельная работапозволяла обрабатывать различные фазы целого блока команд. Этот принцип получилдальнейшее развитие в ЭВМ следующих поколений. Но все же первые ЭВМ имели оченьсильную централизацию управления, единые стандарты форматов команд и данных,«жесткое» построение циклов выполнения отдельных операций, что во многомобъясняется ограниченными возможностями используемой в них элементной базы. ЦентральноеУУ обслуживало не только вычислительные операции, но и операции ввода-вывода,пересылок данных между ЗУ и др. Все это позволяло в какой-то степени упроститьаппаратуру ЭВМ, но сильно сдерживало рост их производительности.

ВЭВМ третьего поколения произошло усложнение структуры за счет разделенияпроцессов ввода-вывода информации и ее обработки

/>

Сильносвязанные устройства АЛУ и УУ получили название процессор, т.е.устройство, предназначенное для обработки данных. В схеме ЭВМ по­явились такжедополнительные устройства, которые имели названия: процессоры ввода-вывода,устройства управления обменом информацией, кана­лы ввода-вывода (КВВ).Последнее название получило наибольшее распрос­транение применительно к большимЭВМ. Здесь наметилась тенденция к децентрализации управления и параллельнойработе отдельных устройств, что позволило резко повысить быстродействие ЭВМ вцелом.

Среди каналов ввода-вывода выделяли мультиплексныеканалы, способ­ные обслуживать большое количество медленно работающих устройстввво­да-вывода (УВВ), и селекторные каналы, обслуживающие в многоканаль­ныхрежимах скоростные внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

Вперсональных ЭВМ, относящихся к ЭВМ четвертого поколения, про­изошло дальнейшееизменение структуры (см рис.). Они унаследовали ее от мини-ЭВМ.

/>   Соединениевсех устройств в единую машину обеспечивается с помо­щью общей шины,представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления ипитания. Единая система аппаратурных соединений значительно упростиластруктуру, сделав ее еще более децентрализованной. Все передачи данных по шинеосуществляются под управлением сервисных программ.

Ядро ПЭВМ образуют процессор и основнаяпамять (ОП), состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающегоустройства (ПЗУ). ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранениянаиболее часто исполь­зуемых программ управления. Подключение всех внешнихустройств (ВнУ), дисплея, клавиатуры, внешних ЗУ и других обеспечивается черезсоответ­ствующие адаптеры — соглосователи скоростей работы сопрягаемыхустройств или контроллеры — специальные устройства управления периферийной ап­паратурой.Контроллеры в ПЭВМ играют роль каналов ввода-вывода. В ка­честве особыхустройств следует выделить таймер — устройство измерения времени и контроллерпрямого доступа к памяти (КПД) — устройство, обес­печивающее доступ к ОП, минуяпроцессор.

Способ формирования структуры ПЭВМявляется достаточно логичным и естественным стандартом для данного класса ЭВМ.

Децентрализацияпостроения и управления вызвала к жизни такие эле­менты, которые являются общимстандартом структур современных ЭВМ: модульность построения, магистральность,иерархия управления.

Каквидно из полувековой истории развития ЭВТ дала не очень широкий спектр основныхструктур ЭВМ. Все приведенные структуры не выходят за пределы класической структурыфон Неймана. Их объединяют след. традиционные признаки:

•    ядро ЭВМ образует процессор — единственный вычислительв структуре, дополненный каналами обмена информацией и памятью.

• линейная организация ячеек всех видов памяти фиксированногораз­мера;

• одноуровневая адресация ячеек памяти, стирающаяразличия между всеми типами информации;

• внутренний машинный язык низкого уровня, при которомкоманды со­держат элементарные операции преобразования простых операндов;

• последовательное централизованное управление вычислениями;

• достаточно примитивные возможности устройствввода-вывода. Несмотря на все достигнутые успехи, классическая структура ЭВМ необеспечивает возможностей дальнейшего увеличения производительности. Наметилсякризис, обусловленный рядом существенных недостатков:

• плохо развитые средства обработки нечисловых данных(структуры, символы, предложения, графические образы, звук, очень большие мас­сивыданных и др.);

• несоответствие машинных операций операторам языковвысокого уровня;

• примитивная организация памяти ЭВМ;

           • низкая эффективность ЭВМ при решении задач, допускающих парал­лельнуюобработку и т.п.

Всеэти недостатки приводят к чрезмерному усложнению комплекса про­граммныхсредств, используемого для подготовки и решения задач пользова­телей.

№.5 Принцип программного управления ЭВМ.

Основнымпринципом построения всех современных ЭВМ является программное управление. Воснове его лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программывычислений.

.Принциппрограммного управле­ния может быть осуществлен различными способами.Стандартом для пост­роения практически всех ЭВМ стал способ, описанный Дж. фонНейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов ЭВМ. Суть его заключаетсяв следующем.

   Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны бытьпредставлены в виде программы, состоящей из последовательности управля­ющихслов-команд. Каждая команда содержит указания на конкретную вы­полняемую операцию,место нахождения (адреса) операндов и ряд служеб­ных признаков. Операнды -переменные, значения которых участвуют в опе­рациях преобразования данных.Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значений ирезультатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любойпрограммы.

Длядоступа к программам, командам и операндам используются их ад­реса. В качествеадресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ, предназна­ченных для храненияобъектов. Информация ( командная и данные: число­вая, текстовая, графическая ит.п.) кодируется двоичными цифрами 0 и 1. Поэтому различные типы информации,размещенные в памяти ЭВМ, прак­тически неразличимы, идентификация их возможналишь при выполнении программы, согласно ее логике, по контексту.

Каждыйтип информации имеет форматы — структурные единицы ин­формации, закодированныедвоичными цифрами 0 и 1. Обычно все форматы данных, используемые в ЭВМ, кратныбайту, т.е. состоят из целого числа байтов.

Последовательностьбитов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. Например,в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов.Применительно к числовой инфор­мации выделяют знаковые разряды, поле значащихразрядов чисел, старшие и младшие разряды.

Последовательность,состоящая из определенного принятого для дан­ной ЭВМ числа байтов, называется словом.Для больших ЭВМ размер слова составляет четыре байта, для ПЭВМ — два байта. Вкачестве струк­турных элементов информации различают также полуслово, двойноеслово и др.

   В любой ЭВМ имеются устройства ввода информации (УВв), с помо­щью которых пользователивводят в ЭВМ программы решаемых задач и дан­ные к ним. Введенная информацияполностью или частично сначала запоми­нается в оперативном запоминающемустройстве (ОЗУ), а затем переносится во внешнее запоминающее устройство (ВЗУ),предназначенное для длитель­ного хранения информации, где преобразуется вспециальный программный объект — файл.

Прииспользовании файла в вычислительном процессе его содержимое переносится в ОЗУ.Затем программная информация команда за командой считывается в устройство управления(УУ).

Устройствоуправления предназначается для автоматического выполне­ния программ путемпринудительной координации всех остальных устройств ЭВМ. Вызываемые из ОЗУкоманды дешифрируются устройством управления:

— определяются код операции, которую необходимо выполнить следующей, и адресаоперандов, принимающих участие в данной операции.

Взависимости от количества используемых в команде операндов разли­чаются одно-,двух-, трехадресные и безадресные команды. В одноадресных командах указывается,где находится один из двух обрабатываемых операн­дов. Второй операнд долженбыть помещен заранее в арифметическое уст­ройство (для этого в систему командвводятся специальные команды пере­сылки данных между устройствами).

Двухадресныекоманды содержат указания о двух операндах, размещае­мых в памяти (или врегистрах и памяти). После выполнения команды в один из этих адресов засылаетсярезультат, а находившийся там операнд теряется.

Втрехадресных командах обычно два адреса указывают, где находятся исходные операнды,а третий — куда необходимо поместить результат.

Вбезадресных командах обычно обрабатывается один операнд, который до и послеоперации находится на одном из регистров арифметико-логичес­кого устройства(АЛУ). Кроме того, безадресные команды используются для выполнения служебныхопераций (очистить экран, заблокировать клавиату­ру, снять Блокировку и др.).

Всекоманды программы выполняются последовательно, команда за ко­мандой, в томпорядке, как они записаны в памяти ЭВМ (естественный поря­док следованиякоманд). Этот порядок характерен для линейных программ, т.е. программ, не содержащихразветвлений. Для организации ветвлений ис­пользуются команды, нарушающиеестественный порядок следования команд. Отдельные признаки, результатов r (r =0, r < 0. r > 0 и др.,), устройство.управ­ления использует для измененияпорядка выполнения команд программы.

№6. Принципы построения и развития элементной базысовременных ЭВМ.

Все современные вычислительные машины строятся накомплексах (си­стемах) интегральных микросхем (ИС) (основу которых составляютбольшие и сверхбольшие интегральные схемы).

 Интегральные схемы имеют единый технологический принцип построения онзаключается в циклическом и послойном изготовлении частей электронных схем поциклу программа -  рисунок — схема: берется кремневая подложка покрывается фоторезистором,по программам наносится рисунок (литография) будущего слоя микросхемы. Затемрисунок протравливается, фиксируется, закрепляется и изолируется от новых слоеви т.д. На основе этого создается про­странственная твердотельная структура.Например, СБИС типа Pentium вклю­чает около трех с половиной миллионовтранзисторов, размещаемых в пятислойной структуре.

Степеньмикроминиатюризации, размер кристалла ИС, производитель­ность и стоимостьтехнологии напрямую определяются типом литогра­фии. До настоящего временидоминирующей оставалась оптическая ли­тография, т.е. послойные рисунки нафоторезисторе микросхем наноси­лись световым лучом. В настоящее время ведущиекомпании, производящие микросхемы, реализуют кристаллы с размерами примерно 400мм2 — для процессоров (например, Pentium) и 200мм2 — для схем памяти. Минимальный топологический размер(толщина линий) при этом составляет 0,5 — 0,35 мкм. Для сравнения можно привеститакой пример. Толщина человеческого волоса составляет примерно 100 мкм. Значит,при таком разрешении на толщине волоса могут вычерчивать более двухсот линий.

Дальнейшиедостижения в микроэлектронике связываются с электрон­ной (лазерной), ионной ирентгеновской литографией. Это позволяет выйти на размеры 0.25, 0.18 и даже0.08мкм.

Притаких высоких технологиях возникает целый ряд проблем. Микро­скопическаятолщина линий, сравнимая с диаметром молекул, требует высо­кой чистотыиспользуемых и напыляемых материалов, применения вакуум­ных установок и снижениярабочих температур. Действительно, достаточно попадания мельчайшей пылинки приизготовлении микросхемы, как она по­падает в брак. Поэтому новые заводы попроизводству микросхем имеют уникальное оборудование, размещаемое в чистыхпомещениях класса 1, мик­росхемы в которых транспортируются от оборудования коборудованию в замкнутых сверхчистых мини-атмосферах класса 1000.Мини-атмосфера создается, например, сверхчистым азотом или другим инертнымгазом при давлении 10-4 Торр [З].

Уменьшениелинейных размеров микросхем и повышение уровня их интеграции заставляютпроектировщиков искать средства борьбы с по­требляемой Wnи рассеиваемой Wp мощностью. При сокращении линей­ных размеров микросхемв 2 раза их объемы изменяются в 8 раз. Про­порционально этим цифрам должныменяться и значения Wn и Wp, в противном случае схемы будутперегреваться и выходить из строя. В настоящее время основой построения всехмикросхем была и остается КМОП-технология (комплиментарные схемы, т.е.совместно использую­щие n- и р-переходы в транзисторах со структурой металл — окисел -полупроводник).

Известно,что W=U*I. Напряжениепитания современных микросхем составляет 5 — 3V. Появились схемыс напряжением питания 2,8V, что выходит за рамки принятых стандартов. Дальнейшеепонижение напряже­ния нежелательно, так как всегда в электронных схемах должнобыть обеспечено необходимое соотношение сигнал-шум, гарантирующее устой­чивуюработу ЭВМ.

Протеканиетока по микроскопическим проводникам сопряжено с вы­делением большого количестватепла. Поэтому, создавая сверхбольшие интегральные схемы, проектировщики вынужденыснижать тактовую час­тоту работы микросхем. На рис.3.18 показано, чтоиспользование максимальных частот работы возможно только в микросхемах малой исредней интеграции. Максимальная частота   /> доступнаочень немногим материалам: кремнию Si, арсениду галлия GaAs инекоторым другим. Поэтому они чаще всего и используются в качестве подложек вмикросхемах.

Такимобразом, переход к конструированию ЭВМ на СБИС и ультра-СБИС долженсопровождаться снижением тактовой частоты работы схе­мы. Дальнейший прогресс вповышении производительности может быть обеспечен либо за счет архитектурных решений,либо за счет новых прин­ципов построения и работы микросхем. Альтернативныхпутей развития просматривается не очень много. Так как микросхемы СБИС не могутработать с высокой тактовой частотой, то в ЭВМ будущих поколений ихцелесообразно комплексировать в системы. При этом несколько СБИС должныработать параллельно, а слияние работ в системе должно обеспе­чиватьсверхскоростные ИС (ССИС), которые не могут иметь высокой степени интеграции.

Большие исследования проводятся также вобласти использования явле­ния сверхпроводимости и туннельного эффекта — эффекта Джозефсона. Ра­бота микросхем при температурах, близких к абсолютномунулю (-273°С), позволяет достигнуть максимальной частоты этом Wp=Wn=0. Очень интересны резуль­таты по использованию “теплойсверхпроводимости”. Оказывается, что для некоторых материалов, в частностидля солей бария,+кремний явление сверхпроводи­мости наступает уже притемпературах около -150°С. Высказывались сооб­ражения, что могут быть полученыматериалы, имеющие сверхпроводимость при температурах, близких к комнатной. Суверенностью можно сказать, что появление таких элементов знаменовало быреволюцию в развитии средств вычислительной техники новых поколений.

В качестве еще одного из альтернативных путей развитияэлементной базы ЭВМ будущих поколений следует рассматривать и бимолекулярнуютехнологию. В настоящее время имеются опыты по синтезу молекул на основе ихстереохимического генетического кода, способных менять ори­ентацию иреагировать на ток, на свет и т.п. Однако построение из них биологическихмикромашин еще находится на стадии экспериментов. Таким образом, можно сделатьвывод, что в настоящее время возможности микроэлектроники еще не исчерпаны, нодавление пределов уже ощутимо. Основой для ЭВМ будущих поколений будут  БИС иСБИС совместно с ССИС (Сверхскоростные ИС). При этом структуры ЭВМ и ВС будутшироко использовать параллельную работу микропроцессоров

№7. Память ЭВМ. Иерархическое построение памятиЭВМ.

Памятьлюбой ЭВМ состоит из нескольких видов памяти (оперативная, постоянная и внешняя- различные накопители). Память является одним из важнейших ресурсов. Поэтомуоперационная система управляет процессами  выделения объемов памяти дляразмещения информации пользователей. В любых ЭВМ память строится поиерархическому принципу. Это обуславливается следующим:

  Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так какона допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором

соответствующихопераций. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться кпроизвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольнойвыборкой — RAM (Random Access Memory).

 Все программы, в том числе и игровые, выполняются именнов оперативной памяти. Постоянная память обычно содержит такую информацию,которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная памятьимеет собственное название — ROM (Read Only Memory), которое указывает на то,что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

 С точкизрения пользователей желательно было бы иметь в ЭВМ единую сверх большую памятьбольшой производительности, однако емкость памяти и время обращения связанымежду собой (чем больше объем тем больше время обращения к ней).

Тип памяти.

Емкость памяти.

t обращения.

Сверх оперативная 10-16 20-30(40) н.с.

КЭШ память (память блокнотного типа)

1-го уровня

2-го уровня

3-го уровня

8 кб.

128-256кб.

1-2 Мбайт.

100-200 н. Сек

200 н. Сек

300-400 н. сек

Оперативная память 4-256(и более) 0,2 – 2 мк. Сек. НМД(накопитель на магнитных дисках 1-20 Гбайт Десятки мк сек (сотни) НМЛ(накопитель на магнитных лентах) Единицы Гбайт Минуты(десятки) Архивы -------//-------- Десятки минут

Дляупрощения все пересылки информации осуществляется не по вертикали, а через оперативнуюпамять. Кое-какие процедуры планирования теперь осуществляются компиляторамиязыков высокого уровня.

№8. Обобщенная структура Запоминающих устройств.Принцип работы

 

/> /> /> /> /> /> /> />  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Типовая структура запоминающего устройства.)

Любоезапоминающее устройство может работать в двух режимах:

1.режим записи

2.режим чтения

Режимзаписи :

Покоманде записи РА (регистр адреса) принимает адрес ячейки, в которой будетсуществовать запись, а РИ принимает те данные, которые подлежат хранению.Дешифратор адреса (ДА) расшифровывает адрес и выбирает определенную линиюзаписи.

Режимчтения:

Меняетрежим движения информации. Адрес рассматривается точно также, как и при записи.Та шина, которая будет выбрана считывает информацию на РИ. Если считываниепереноситься со стиранием эталона, то возникает дополнительный такт, т.е.последующей перезаписи в этот адрес.

 Всовременных ПЭВМ используются емкие ЗУ, которые требуют периодическоговосстановления информации.

 

№9 Системы адресации в современных ЭВМ.

 

Существует несколько типов адресации

-     прямая

-     непосредственная

-     косвенная

-     относительная

 Прямаяадресация:

Aисполнительный=Aчастикоманд.

Сл.0100, 0200,à0250

Достаточнопроста, но имеет существенные недостатки.

1.    Для выполнения каждой командынеобходимы дополнительные обращения по адресу каждого операнда.

2.    Длина каждой команды, аследовательно длина всей программы и емкость памяти под хранение программызависит от емкости оперативной памяти.

rразрядностьадреса= Log2En         код

                             10 -------1кб      0100

/>                              20--------1Мб    0200

                                                        0250

Прямаяадресация очень неэффективна при больших размерах памяти. По этому в настоящеевремя прямая адресация используется только в памяти небольшого размера(сверхоперативной, КЭШ I уровня).

 Непосредственная адресация :

Частныйвид адресации в современных ЭВМ. ИЗ всех команд ЭВМ только небольшая частькоманд допускает непосредственную адресацию

 Непосредственнаяадресация предполагает запись в адресных частях команды значений аргументов.Учитывая ограниченную длину адресной части команды можно записывать толькомалоразрдные значения операндов. Т.е. определенные constвычислительного процесса: число сдвига разрядов.

Основнойнедостаток — малая разрядность используемых операндов.

 Преимущество- для выполнения каждой команды необходимо только одно обращение к оперативнойпамяти для выборки самой команды.

 Относительнаяадресация:

Самыйупотребляемый метод. В ПЭВМ эта адресация называется сегментно-страничной

 Вотносительной адресации есть две (три) части адреса: постоянная часть адресанаходится на одном или нескольких регистрах сверхоперативной памяти

Засчет усложнения алгоритмов формирования адресов обеспечивается преимущества:

Сокращениедлины команд, длины программы, всей емкости памяти.

1)вместо полного адреса операнда в команде содержится лишь малоразрядное смещениеадресов.

2)Относительная адресация дает переместимость программы. Не требуется загрузочныймодуль программы настраивать по месту размещения самой программы

Настройкапрограммы обеспечивается загрузкой базового адреса. Это свойство можнораспространить на сложные программные структуры. Относительная адресацияпозволяет сделать команды с переменными весами.

 Косвеннаяадресация :

Являетсядальнейшим развитием относительной адресации.

Адреснаячасть команды может содержать любой из из предыдущих типов адресов. Прочитавсодержимое внутреннего адреса мы формируем исполнительный адрес операнда.

 Положительные стороны :

-     позволяет формировать адрес скольугодно большой оперативной памяти

-     Используя исполнительный адрес какоперанд можно складывать и вычитать адреса.

Недостатки:

 Дополнительноеобращение к оперативной памяти за окончательным адресом операнда.

№10. Особенности построения памяти ЭВМ.

  Память ЭВМ строиться достаточно своеобразно, благодаря эволюционному развитиюэтих вычилительных машин. Первоночально эти машины имели очень малую память64кб, 840кб,1мб и т.д

 Считается что основной памятью с адреса 00000 да 10000это 640 кб.

   Первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBMРС-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventionalmemory). Оставшиеся 384 Кбайта зарезервированы для системного использования иносят название памяти в верхних адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOSMemory или UM Area — UMA).Эта область памяти резервируется под размещениесистемной ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System), подвидеопамять и ROM-память дополнительных адаптеров.

Вектора прерывания Базовые модули ДОС Базовый модуль системы ввода-вывода Командный процессор Решение задач ДОС Постоянно запоминающее устройство БИОС

   Постояннораспределяемая память(дырявая) с адресами (А0000 – F0000).

   Нумерация адресов — единая, сквозная. До 386 микропроцессора считалось, что Еоппод ДОС 64кб.

Все что выше 1 Мб — расширенная память, на адресацию машиныне были расчитаны.

 Расширенная память (extended) располагается выше области адресов 1Мбайт. Дляработы с расширенной памятью микропроцессор должен переходить из реального взащищенный режим и обратно.

№11 Режимы работы  ЭВМ и ВС. Однопрограммные режимыработы.

Каждоезадание состоит из 3 фаз: ввод, решение, вывод.

Режимнепосредственного доступа:

 предполагаетмонопольное владение пользователя чсеми ресурсами системы. Отличается оченьнизким КПД. Загрузка процессора 1-3%. Однако он является основным для ПЭВМ,поскольку критерием работы ЭВМ является максимальные удобства пользователя, ане загрузка оборудования.

Режимработы -это особенности планирования и распределения основных ресурсов системы.

Режимработы с косвенным доступом:

Высокаяэффективность непосредственного доступа заставила искать пути более полнойзагрузки дорогих ресурсов ЭВМ.

КПД<=30%

Полностьюликвидировать простой процессора не удается. Наиболее серьезный недостатокобнаруживается при монополизации ресурсов «очень длинными»  заданиямив ущерб коротким.

 Этотрежим имеет название пакетной обработки

№12 Режимы работы ЭВМ и ВС. Пакетная обработка. Принципмногопрограммного управления.

   Получили распространение в дорогих больших машинах. Последнее время сталииспользоваться и в ПЭВМ. Основой всех многопрограммных режимов являетсяклассическая пакетная обработка. Выбор режима работы должен сопровождатьсяанализом цели и задач, решаемых вычислительным центром. Только та к можнообеспечить максимальную эффективность вычислит. системы.

    При равенстве общего объема работ имеем резкое различие в характеристикахрежимов.

 Классическаяпакетная обработка является дальнейшим развитием режима с косвенным доступом.Предполагает болеее полную загрузку дорогого ресурса, т.к. ликвидируютсяпростои во время выполнения отдельных задач, т.к. процессор сразу переключаетсяна обработку следующей задачи в очереди. При этом решении формируются пакетызадач, упорядоченные в соответствии с их приоритетностью.

 Процессорначинает  обработку с самого приоритетного здания. Если обработка не может бытьпродолжена, то ресурсы системы переключаются на следующее по приоритетностизадание. Но как только условие, препятствующие продолжению прерванной задачиотпадет, система вновь возвращает управление наиболее приоритетной задаче.Прерывания могут накладываться друг на друга. Максимальное кол-во положенныхпрерываний называется глубиной прерываний и не превышает 7.

 Реализацияклассического мультипрограмиров. Требует соблюдения условий :

1.    Независимость подготовки ( каждыйпользователь не должен предполагать работы других пользователей. Это требованиеудовлетворяется развитыми средствами языков программирования.

2.     Разделение ресурсов в пространствеи времени. Это условие обеспечивает аппаратными средствами операционных систем.

3.    Автоматическое управлениевычислениями

 Классическая пакетная обработка не учитывает интересов пользователя в качествесокращения времени ожидания и получения результатов. Обычно в системеформируется несколько приоритетных очередей (до 16), в каждой из которыхзадания сортируются в соответствии с приоритетом. За назначение приоритетаотвечает администрация вычислительного центра, поскольку она отвечает за целивычисления.

№13 Режимы работы ЭВМ и ВС. Многопрограммные режимыработы: режим разделения времени, режим реального времени.

Режимразделения времени:

являетсяболее развитой формой многопрог­раммной работы ЭВМ. В этом режиме, обычносовмещенном с фоновым ре­жимом классического мультипрограммирования, отдельныенаиболее при­оритетные программы пользователей выделяются в одну или несколькогрупп. Для каждой такой группы устанавливается круговое циклическое обслужи­вание,при котором каждая программа группы периодически получает для обслуживаниядостаточно короткий интервал времени — время кванта-rкв (см рис)

Послезавершения очередного цикла процесс выделения квантов повто­ряется. Это создаету пользователей впечатление кажущейся одновременнос­ти выполнения их программ.Если пользователю к тому же предоставляются средства прямого доступа для выводарезультатов решения, то это впечатле­ние еще более усиливается, так какрезультаты выдаются в ходе вычислений по программе, не ожидая завершенияобслуживания всех программ группы или пакета в целом.

Условиемпрерывания текущей программы является либо истечение вы­деленного квантавремени, либо естественное завершение (окончание) реше­ния, либо прерывание повводу-выводу, как при классическом мультипрог­раммировании. Для реализациирежима разделения времени необходимо, чтобы ЭВМ имела в своем составе развитуюсистему измерения времени:

интервальныйтаймер, таймер процессора, электронные часы и т.д. Это позволяет формироватьгруппы программ с постоянным или переменным кван­та времени — rкв. Разделениевремени находит широкое применение при об­служивании ЭВМ сети абонентскихпунктов

/>

Режимреального времени:

Являетсяболее сложной формой разделения. Этот режим имеет специфические особенности:

• поток заявок отабонентов носит, как правило, случайный, непредска­зуемый характер;

•    потерипоступающих на вход ЭВМ заявок и данных к   ним не допуска­ются, поскольку ихне всегда можно восстановить;

• время реакцииЭВМ на внешние воздействия, а также время выдачи результатов i-и задачидолжны удовлетворять жестким ограничениям вида

                /> (1)

                 />

На рис 2. показана зависимость стоимости решения задачиот времени tp. Принарушении неравенства 1 стоимость решения резко падает до нуля; в отдельныхсистемах она может стать и отрицательной, что показано штриховой линией. Режимреального времени объединяет практически все системы, в которых ЭВМиспользуется в контуре управления.

/>

рис 2. Зависимость стоимости решения от времени всистемах реального времени

 

 

Специфические особенности режима реального временитребуют наибо­лее сложных операционных систем. Именно на базе этого режимастроятся так называемые диалоговые системы, обеспечивающие многопользовательскийрежим: одновременную работу нескольких пользователей с ЭВМ. Диалоговые системымогут иметь различное содержание: системы, обслуживающие набо­ры данных;системы разработки документов, программ, схем, чертежей; систе­мы выполненияпрограмм в комплексе «человек — машина» и др. Диалоговый режимобслуживания предполагает использование дисплеев — устройств опе­ративноговзаимодействия с ЭВМ. Они получили широкое распространение в различныхинформационных и автоматизированных системах управления.

 

№14. Программное обеспечение ЭВМ. Структура

программного обеспечения, состав и назначениекомпонент.

В настоящее время отсутствует единаяклассификация состава программ­ного обеспечения. Литературные источникипо-разному трактуют структуры программных средств ЭВМ различных классов.Наиболее сложное ПО по структуре и составу имеют большие универсальные ЭВМширокого назначе­ния, так как они призваны обеспечивать пользователей самымиразнообраз­ными сервисными услугами независимо от характера их задач.

Программное обеспечение ЭВМразделяют на общее, или системное (general Software),и специальное, или прикладное (application or special Software)(см рис.).

/>

   Общее ПОобъединяет программные компоненты, обеспечивающие мно­гоцелевое применение ЭВМи мало зависящие от специфики вычислитель­ных работ пользователей. Сюда входятпрограммы, организующие вычисли­тельный процесс в различных режимах работымашин, программы контроля работоспособности ЭВМ, диагностики и локализациинеисправностей, про­граммы контроля заданий пользователей, их проверки, отладкии т.д.

ОбщееПО обычно поставляется потребителям комплектно с ЭВМ. Часть этого ПО может бытьреализована в составе самого компьютера. Например, в ПЭВМ часть программ ОС ичасть контролирующих тестов записана в ПЗУ этих машин.

СпециальноеПО (СПО) содержит пакеты прикладныхпрограмм пользо­вателей (111 ill), обеспечивающие специфическое применение ЭВМ и вычис­лительнойсистемы (ВС).

Прикладнойпрограммой называется программныйпродукт, предназна­ченный для решения конкретной задачи пользователя. Обычноприкладные программы объединяются в пакеты, что является необходимым атрибутомавтоматизации труда каждого специалиста-прикладника. Комплексный ха­рактеравтоматизации производственных процессов предопределяет много­функциональную обработкуданных и объединение отдельных практических задач в ППП.

 Общее ПО включает всвой состав операционную систему(ОС), сред­ства автоматизации программирования (САП), комплекс программтехничес­кого обслуживания (КПТО), пакеты программ, дополняющие возможности ОС(ППос), и систему документации (СД).

 Операционная система служит для управления вычислительным процес­сом путемобеспечения его необходимыми ресурсами.

 Средстваавтоматизации программированияобъединяют программные модули, обеспечивающие этапы подготовки задач к решению

МодулиКПТО предназначены для проверкиработоспособности вычис­лительного комплекса.

Важнойчастью ПО является система документации, хотя она и не явля­етсяпрограммным продуктом. СД предназначается для изучения программ­ных средств,она определяет порядок их использования, устанавливает тре­бования и правиларазработки новых программных компонентов и особен­ности их включения в составОПО или СПО.

 Программное обеспечение современных ЭВМ и ВС строится по иерар­хическому модульномупринципу. Это обеспечивает возможность адаптации ЭВМ и ВС к конкретным условиямприменения, открытость системы для расширения состава предоставляемых услуг,способность систем к совершен­ствованию, наращиванию мощности и т.д.

Программныемодули ПО, относящиеся к различным подсистемам, пред­ставляют для пользователясвоеобразную иерархию программных компонен­тов, используемую им при решениисвоих задач ЭВМ.

     Нижний уровень образуют программы ОС, которые играют роль посред­никамежду техническими средствами системы и пользователем. Однако пря­моеиспользование команд ОС требует от пользователя определенных знании испециальной компьютерной подготовки, сосредоточенности, точности и вни­мания.Этот вид работ отличается трудоемкостью и чреват появлением ошибок в работеоператора. Поэтому на практике пользователи, как правило, работают не напрямуюс ОС, а через командные системы — пакеты программ, дополня­ющиевозможности ОС (ППос).

Ярким примером подобных систем могут служить пакеты Norton Commander, Volkov Commander, DOS Navigatorи другие, завоевавшие заслу­женную популярность у пользователей. С помощью этихсистем трудоем­кость работы с компьютером значительно сокращается. Работапользователя при этом заключается в выборе определенных рубрик меню. Механизмобра­щения к модулям ОС упрощается. Развитие и усложнение средств обработки ОСи командных систем привело к появлению операционных сред (напри­мер, Microsoft Window З.х, Windows 95), обеспечивающих графический ин­терфейс сширочайшим спектром услуг.

№15. Дисковая операционная система Дос. Структурасостав и назначение компонент.

/>

Программа начальной загрузкинаходится в первом секторе на нулевой дорожке системного диска. Она занимаетобъем 512 байт. После включения комьпьютера и его проверки постоянный модуль BIOS формирует вызовданной программы и ее заруск. Назначением программы начальной загрузки являетсявызов модуля расширения IO.SYS ибазового модуля MS DOS.sys. :

Размещается:

  в1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты,

  в1-м секторе HDD-диска, в разделе, отведенном под DOS.

ПросматриваетКОРНЕВОЙ каталог системного диска.Проверяет,

являютсяли первые два файла в каталоге — файлами IO.sys и

MSDOS.sys.Если ДА — загружает их в ОЗУ и передаетуправление

MSDOS.Если НЕТ — сообщение на экране и ожидание нажатия какой-

либоклавиши Пользователем

Базоваясистема ввода-вывода (BIOS)является надстройкой аппаратур­ной части компьютера. Постоянный модуль BIOSотвечает за тестирование компьютера после его включения, вызов программыначальной загрузки. Модули BIOS обрабатывают прерывания вычислительного процесса нижне­гоуровня и обслуживают стандартную периферию: дисплей, клавиатуру, принтер,дисководы.

 Модульрасширения BIOS обеспечивает подключение к компьютеру до­полнительныхпериферийных устройств, изменение некоторых параметров ДОС, замещение некоторыхстандартных функций, загрузку командного про­цессора и его запуск.

 Базовыймодуль ДОС (MS DOS.sys илиIBM DOS.com) отвечает за рабо­ту файловой системы, обслуживаетпрерывания верхнего уровня (32...63), обеспечивает информационноевзаимодействие с внешними устройствами.

 Командный процессор (command.com) предназначен для выполнения ко­манд, загружаемых вкомандную строку ДОС. Все команды ДОС делят на внутренние и внешние. Внутренниекоманды содержатся внутри самого файла command.com.

 Внешние команды - это требования запускакаких-либо про­грамм, находящихся на дисках. Кроме этого, командный процессорвыпол­няет команды файла autoexec.bat, если он находится на системном диске.

Файлautoexec.bat содержит список команд, выполнение которых позво­ляетразвернуть в оперативной памяти компьютера некоторый набор вспомо­гательныхпрограмм или пакетов для обеспечения последующей работы пользователя.

   Файл config.sys отражает специфические особенности формированияконфигурации компьютера, т.е. состава его технических и программных средств.

16. Файловая система ДОС. Принцип построения. Примеры.

17.Дисковая операционнаясистема (ДОС). Внутренние команды ДОС.

 Организация диалога с пользователем. Примеры.

Внутренние команды содержатся внутри самого файла command.com.

Примером внутренних командДОС могут служить такие команды как: просмотр файла, копирование файла,удаление файла, просмотр каталога и др.

Диалогпользователя с ДОС осуществляется в форме команд. Каждая команда пользователяозначает, что ДОС должна выполнить то или иное действие, например, напечататьфайл или выдать на экран оглавление каталога.

КомандаДОС состоит из имени команды и, возможно, параметров, разделенных пробелами.Имя команды ДОС и параметры могут набираться как прописными, так и строчнымибуквами. Ввод каждой команды заканчивается нажатием клавиши ENTER.

18.Дисковая операционнаясистема (ДОС). Внешние команды.Примеры.

Внешние команды ДОС – этопрограммы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов.Эти программы выполняют действия обслуживающего характера, напримерформатирование дискет, проверку дисков и т.д.

Когда пользователь вводит команду, которая относит кчислу внешних команд ДОС, командный процессор ищет программу с именем,указанным в команде. Поиск проводится среди файлов со следующими расширениями: DOS при запуске программ в случаеуказания только имени существующего файла предполагает одно из следующихрасширений: COM, EXE или BAT.

Расширение COM зарезервировано для файлов,содержащих готовые к выполнению машинные программы, не требующие перемещенияпри загрузке в ОЗУ для выполнения независимо от адреса загрузки. Иными словамипрограмма инвариантна к адресу загрузки. Она может быть загружена в ОЗУ ивыполнена без настройки имеющихся в ней адресов по месту загрузки. Размер такойпрограммы не может превышать одного сегмента (64 Кбайт). COM-программуназывают позиционно независимой.

Программы типа.сомудерживаются в транзитной области, ожидая следующих с ним обращений.

Расширение EXEзарезервировано для файлов, содержащих готовые квыполнению машинные программы, которые при загрузке в ОЗУ требуют настройкиадресов, что увеличивает общее время выполнения программы. Такой программепредшествует заголовок, содержащий необходимую для перемещения информацию, а еёразмер может быть больше 64 Кбайт. EXE-программу называют позиционно зависимой.

Программатипа. Exe вызываются командным процессором в транзитную область,после выполнения этой программы она удаляется из транзитной области.

Как позиционно независимые, так и позиционно зависимыепрограммы являютсяперемещаемыми в том смысле, что могут быть размещеныв любом месте ОЗУ. В отличии от перемещаемой абсолютная программа должназагружаться в память по вполне определённому адресу. Выполнение абсолютныхпрограмм DOS неподдерживает.

Любой файл, содержащий исполняемую программу, называют программным.

Расширение BATзарезервировано для командных файлов, т. е.Текстовых файлов, содержащих программу на командном языке DOS.

Файлы с описанными выше расширениями называют исполняемыми.Исполняемыми являются также файлы и с другими расширениями, если они содержатготовые к выполнению машинные программы или программы на командном языке.Однако такие файлы не всегда могут быть выполнены без явного предварительногоизменения расширения в соответствии с их содержимым.

19.Программное обеспечение ЭВМ. Средства автоматизациипрограммирования (языки, системные обрабатывающие программы).

Системы  автоматизациипрограммирования включают языки программирования (ЯП),трансляторы(программы-переводчики с ЯП на машинный язык), редакторы связи,отладчики программ. Наиболее важное место занимают ЯП.

Среди ЯП существуетиерархия.

ЯП делятся намашинно-зависимые и машинно-независимые. В свою очередь машинно-зависимые ЯПделятся на машинные и машинно-ориентированные, а машинно-независимые языкиделятся на проблемно-ориентированные и процедурно-ориентированные.

Машино-зависимые (машинный язык имашинно-ориентированный) ЯП учитывают особенности построения машин, для которыхсоздаются программы. Программы, составленные на этих языках, не обладают св-вомпереместимости. Наиболее сложными явл-ся чисто машинные ЯП, предполагающиесоставление программ в кодах машины. Как правило, машинным языком дляпрограммирования не пользуются. Машинно -ориентированный язык использует немашинный код, а символическое кодирование. Трудоемкость программирования падаетс повышением уровня языка.Однако качество программного продукта – длина программырезко ухудшается(увеличивается) Пример: язык Ассемблера.

Машинно-независимые(процедурные языки и проблемныеязыки). Практически не учитывают особенностей построения машин, для которыхсоздаются программы, а значит эти программы не могут быть качественными. Затоприобретаются следующие преимущества:

-программы становятсяпереносимыми, для этого необходимо, чтобы каждый тип машин был оснащенсобственным транслятором, учитывающий особенности машинного языка.

Процедурно-ориентированныеЯП учитываютспецифику задач пользователей. Для программирования выч. задач сущ. языкФортран. Но этот язык не адекватен никаким другим преобразованиям информации.

Basic и Pascal  создавалиськак учебные языки. Basic – язык программирования для начинающих программистов.

Pascal – языкправильного программирования(язык студентов и публикаций).Популярность этихязыков объясняется очень хорошей переносимостью программ с одной платформы надругую.

Фортран– распространен у математиков и физиков.

Язык«С»- язык программистов. В этом году его приняли как стандарт. Этот язык сталсвоеобразной платформой для других языков.

Проблемно-ориентированные языки предназначены для использования в узкойприкладной предметной области. Обычно специалисты прикладных областей не явл-сякрупными специалистами в области технических систем. Это особые языкипрограммирования (для химиков, физиков и др.)

Впоследнее время с развитием искусственного интеллекта появились специфическиеЯП, содержащие процедуры ассоциативной обработки информации. Для построенияэкспортных систем используется язык Prolog (программирование логики).

20. Текстовые редакторы. Виды текстов и операции надними.

Любой текстовый редактор(ТР) должен отражать 4 информационных аспекта.

1.    содержательный или смысловой,включает: смысл, лаконизм, ясность, точность, достоверность.

2.    Изобразительный аспект долженотражать логику построения документа и визуальное впечатление, т.е. содержаниеи форма должны быть едины.

3.    Операционный аспект (какие средстваиспользуются для подготовки документа) зависит от трудоемкости, размерадокумента.

4.    Внутримашинный аспект (вседокументы принадлежат хранению).

ТР появились 10-15 летназад. В настоящее время различают:

1.    Прозаический текст (любыедокументы)

2.    Табличный текст (пересечение клетоки столбцов)

3.    Программный текст.

Это основные, такжеразличают:

4.    поэтический текст (стихи, текстыпесен)

5.    графический текст (псевдографика –кажущаяся графика)

6.    формульный текст

7.    шаблонный текст («скелет»документа)

8.    Смешанный.

Все виды ТР имеют общиепроцедуры подготовки текстовых документов:

-     ввод или набор текста

-     редактирование текста (удалениечасти текста, сдвиг, копирование, изменение шрифта)

-     печать текста (разделение на страницы,сноски, управление принтером)

-     ведение архива ( запись и чтение изархива, классификация  и библиотечные функции, сжатие данных, копирование иудаление).

Обычно ТР классифицируют поих возможностям (мощностям):

1.    Встроенные редакторы (DOS). Отличаютсяскромными возможностями и небольшими размерами документов.

2.    Редакторы компьютерных программ.

3.    Общепользовательские редакторы (Mult Edit, Лексикон, Word).

4.    Редакторы научных документов (Unv Editor, Rt-chk)

5.    Редакторы издательских систем (Ventura Publisher, Interleaf  Publisher). В издательских системах основной операцией явл-сявверстка текста ( размещение готового текста на странице).

6.    Корректоры текстов (настройкитекстовых редакторов на выполнение каких-либо функций). Программы обнаруженияошибок «Орфо», Spell.

7.    Перекодировщики текстов

8.    Переводчики текстов.

Дальнейшим развитием ТРследует считать продукцию Мультимедиа («много сред»). Продукцию Мультимедиаобъединяют тексты, звуковые эффекты.

-     интерактивные видеодиски

-     тренажер

-     обучающие среды

-      гипертехнологии

Дальнейшим продолжением Мультимедиа выступают продуктыГипермедиа. Предлагают нелинейную организацию информации.

№22. Основные тенденции развития текстовых редакторов.Понятие гипертекста мультимедиа.

Дальнейшим развитием ТРследует считать продукцию Мультимедиа («много сред»). Продукцию Мультимедиаобъединяет текстовые документы, видеофрагменты, звуковые эффекты.

Комплексное воздействиеэтих  продуктов позволяет получить большой экономический эффект.

Мултимедия используется :

-     интерактивные видеодиски

-     тренажер

-     обучающие среды

-      гипертехнологии

Дальнейшим продолжением Мультимедиа выступают продуктыГипермедиа (объединение Multimedia продуктовна одной платформе в сверхбольших хранилищах). Предлагают нелинейнуюорганизацию информации.

№23 Пакеты программ для решения экономических задач.Электронные таблицы Назначение, состав и возможности

 

 

   Система обработки электронных таблиц или табличныепроцессоры предназначаются  для работы с фактографическими документами.Этотвид документа представляет собой  двухмерные таблицы как правило заранееопределенной формы, каждая клетка которой содержит значение некоторойхарактеристики объекта. Примерами этих документов могут служить бухгалтерскиеведомости, отчеты, планы. списки и прочее.

Табличные процессоры могут использоваться в следующихобластях:

1)использование большого матричного калькулятора. Используется там где следует  подсчитать большой объем данных по определенным  формулам,сюда относятся задачи обработки статистики

2)Для моделирования результатов  принятия решения

3)Деловая графика и представление  данных в видеграфика

4) Создание специальных программ обработки используемыхв системах автоматизации проектирования и АСУ.

Электронные таблицы создавались для упрощения действийбухгалтеров, статистов и людей, связанных с числовой обработкой данных. Онизначительно облегчают работу с числами.

Электронные таблицы можно использовать в видевычислительного процессора. В отличие от простого калькулятора там можнозадавать сложные формулы. И с легкостью обрабатывать большие массивы данных. Внастоящее время существует достаточно большое кол-во табличных процессоров.Например такие как WARITAB, Supercalk, Exel. Все они различаются своими возможностями. Наиболеемощный из них является Exel. ОН включает в себя широкий спектр возможностей отпримитивной обработки информации до вывода данных в графической форме. Такжепозволяет вставлять в таблицы звуковые, графические и другие объекты.

25-26.Табличные процессоры. Обработка данных вэлектронных таблицах. Графическое представление даннх в электронных таблицах.

Система обработки электронных таблиц или табличныепроцессоры предназначаются  для работы с фактографическими документами.Этотвид документа представляет собой  двухмерные таблицы как правило заранееопределенной формы, каждая клетка которой содержит значение некоторойхарактеристики объекта. Примерами этих документов могут служить бухгалтерскиеведомости, отчеты, планы. списки и прочее.

Табличные процессоры могут использоваться в следующихобластях:

1)использование большого матричного калькулятора. Используется там где следует  подсчитать большой объем данных по определенным  формулам,сюда относятся задачи обработки статистики

2)Для моделирования результатов  принятия решения

3)Деловая графика и представление  данных в видеграфика

Все табличные процессоры обеспечивают графическоепредставление данных.

Для этого к ним подключают графические редакторы,которые позволяют  создавать и редактировать на экране компьютера  различные рисунки, диаграммы, картинки.

Своеобразие их построения  заключается в том, что наэкране информация  представляется в виде  точек, линий, окружностей, прямоугольников, кривых. Элементы рисунков могут использовать различное  сочетаниецветов, шрифтов, форматов. Допускается работа с фрагментами рисунков.

Стандартые функции ТП :

1.    разработка электронного шаблонареального документа

2.    Сохранение шаблоно в памяти ЭВМ.

3.    Редактирование шаблона если этонеобходимо

4.    Ввод данных в ячейки таблицы

5.    Ввод формулы  вопределенные ячейкитаблицы для проведния требуемых расчетов

6.    Подготовка таблиц кпечати

7.    Печать таблицы срезультатами расчетов

8.    Построение графиков,если это требуется

9.    Печать графиков.

27. Автоматизированные  системы в экономике. Принципы их построения и работы.

АСУ появились в 1965г им предшествовали автоматические сис. упр. Объектами управления  и органами управления  являются приборы,механизмы, машины, в качестве  информационных  сигналов используются сигналы  определенной физической природы,

угол поворота, сила давления  и тд

В автоматизир. су  объектами управления являются сложные технологические процессы и люди, которые  осуществляют эти процессы.

Органом управления являются люди и вспомогательную рольосуществляют ЭВМ.

В качестве носителей информации  используются документы(обычные или электронные)

Роль человека в АСУ:

1)формирование цели  и задачи управления

2)внесение творческого элемента в процессы управления.

3)внесение в ЭВМ  недостающей информации, автоматизациясбора которой либо нецелесообразна, либо  невозможна.

28.Информационные системы в экономике. Принциписпользования   ЭВМ  в автоматизированных  системах управления.

ЛюбаяАСУ предполагает создание  больших хранилищ информации.

    Могут появиться ситуации, когда  внутренний контур не может обеспечитьнормальную работу, тогда через  вышестоящие  инстанции мы можем изменитьнормативную базу .

Информационныехранилища являются обязательным элементом  любой АСУ. Для эффективной работы любой АСУ  необходимо отыскивать требуемые данные  и включать их в работу. Дляэтого служат информационно- поисковые системы .

Информационно-поисковые  системы бывают двух  видов: фактографические, содержащие информациюиз документов стандартной формы, документальные или библиографические,предназначены для работы с чисто текстовыми документами Библиографическиесистемы являются более сложными, поскольку здесь более  сложные языки описанийинформации, более сложные процедуры поиска, процедуры манипулирования данными. Как в тех, так и в других системах необходимо формировать информацию поопределенным признакам, то есть информация должна подвергаться формализации.Формализация в фактографических системах достаточно проста. Рассмотрим формализациюв библиографических информационно- поисковых системах. Самым важным в этойсистеме является семантический или смысловой аспект. При хранении документов ипоиске нужных необходимо создавать поисковые образы. Для построения поискогообраза используется классификаторы, словарь ключевых слов, тезаурусы ( словарьключевых понятий ).

29. Системы   управления  базами данных(СУБД).Организация данных и управление ими.

Базаданных — это совокупность взаимосвязанных данных, хранящихся совместно в памятиЭВМ. Каждая БД  состоит из записей.Система управления базами данных – этокомплекс программных средств, предназначенный для использования и создания базданных с помощью прикладных программ пользователей. Прикладные программы могутбыть на разных языках. Поэтому организация базы данных  должна быть независимоот программ пользователя. С появлением сетевых технологий вопрос организациибаз данных, как больших хранилищ информации приобретают очень важное значение.На базе локальных и распределительных баз данных создаются громадные массивыразличной информации. В ходе своего развития базы данных будут перерастать вбазы знаний. Граница между базой данных и базой знания достаточна условна. Базазнаний – это база данных плюс система правил логического вывода. Каждая базаданных представляет собой очень сложную систему и должна предусматриватьследующие виды обеспечения:

1.    техническое обеспечение

2.    программное обеспечение

3.    математическое обеспечение

4.    лингвистическое обеспечение

5.    информационное обеспечение

6.    методическое обеспечение(устанавливает правила и последовательность различных процедур обработкиинформации)

7.    Организационное обеспечение(предполагает изменение функциональных обязанностей должностных лиц отвечающихза работу баз данных

Записьобразует подмножество данных, служащих для описания единичного объекта.

Например,фамилия, имя, отчество, адрес, место работы могут составлять одну запись  и

характеризоватьодного человека. Назначением БД является удовлетворение информационныхпотребностей  пользователей. СУБД автоматизирует работу пользователей схранящимися данными. Ядро БД составляет информация, наиболее часто используемаяв процессах управления. Согласно принципу В. Парето 20% всей информацииобеспечивают более 80% всех задач управления

Дляобслуживания этих банков используются мощные  ВМ и системы.ВМ и системы банковданных наз. серверы.

Дляобслуживания  громадных банков  могут привлекаться машины, имеющие в своемсоставе 10-ки 100-ни 1000-чи процессоров.

Совокупностьданных, одновременно хранящихся на внешних носителях  информации с целью ихсовместного использования  наз. базой данных.

30.СУБД.Принципы их построения и работы.

Совокупностьданных, одновременно хранящихся  на внешних носителях информации с целью их совместногоиспользования называется базой данных. База данных может быть достаточносложной. В зависимости  от связи данных внутри ее. Различают три основныхспособа построения базы данных :

1)Иерархическая модель базы данных.Появилась первой. Она наиболее хорошоотражает процессы данных.

2)Реляционнаясхема данных.

3)Сетеваясхема данных

 Каждая база данных  представляет собой очень сложную систему и должнапредусматривать  следующие виды обеспечения:

1)техническоеобеспечение

2)программноеобеспечение

3)математическоеобеспечение

4)лингвистическоеобеспечение. Языковое .

Включающееязыки манипулирования, описания

5)информационноеобеспечение. База данных не может существовать сама по себе.

6)методическоеобеспечение устанавливает правила  и последовательность различных процедуробработки информации.

Неправ.последов. может приводить к неправильным результатам .

7)Организационноеобеспечение. Предполагает  изменение функциональных обязанностей  должностныхлиц, отвечающих за работу  БД

КаждаяБД должна иметь ясную логическую стр-ру хранящихся данных. Для этого строитсямодель данных (состав, тип, связи данных)

Модельописывается на языке описания данных .

Дляиспользования данных, использ. язык манипуляции данных, который обеспечивает:

1)поискинформации по признакам

2)включениевбазу новых записей .

3)удалениелишних и ненужных   записей

5)редактированиезаписей.

  

№33 СУБД. Обработка данных средствами СУБД.

Базаданных — совокупность взаимосвязанных данных, хранящихся совместно в памяти ЭВМ.Каждая БД состоит из записей. Запись образует подмножество данных, служащих дляописания единичного объекта.

Работас данными в текстовом редакторе или электронной таблице значительно отличаетсяот работы с данными в СУБД. В электронной таблице некоторые ячейки содержатобеспечивающие нужные вычисления или преобразования формул, а данные, которыеявляются для них исходной информацией, можно ввести в другие ячейки. Данные изэл. таблицы очень трудно использовать в разных задачах, если они созданы дляконкретной цели. СУБД позволяет работать с данными, применяя различные способы(например, осуществление поиска информации в отдельной таблице, созданиезапроса со сложным поиском по нескольким связанным между собой таблицами). Спомощью одной команды можно обновить содержание отдельного поля или несколькихзаписей.  У многих систем имеются развитые возможности для ввода и генерацииотчетов.

В Microsoft Access используется мощный язык SQL(структурированный язык запросов) для обработки данных. Accessзначительно упрощает задачу работы с данными, но для работы с ним необязательно знать язык SQL. Используя для выделения и перемещения элементов наэкране стандартные приемы работы с мышью в Windows инесколько клавиш на клавиатуре можно элементарно построить довольно сложную системуданных и операций с ними.   

№34 СУБД. Использование командных файлов (макросов) приработе с базами данных.

Базаданных — совокупность взаимосвязанных данных, хранящихся совместно в памятиЭВМ. Каждая БД состоит из записей. Запись образует подмножество данных,служащих для описания единичного объекта.

Работав ACCESS с формами и отчетами (со всей информацией,представленной в этом виде) существенно облегчается за счет использованиямакрокоманд. В Microsoft Access  имеется свыше 40 макрокоманд, которые можно включать вмакросы. В Microsoft Access макрос можно определить каквозможность выполнить любое действие нажатием на клавишу или кнопку мыши. Макрокомандывыполняют такие действия, как открытие таблиц и форм, выполнение запросов,запуск других макросов и т.д.  Один макрос может содержать несколькомакрокоманд. Можно также задать условия выполнения отдельных макрокоманд или ихнабора.

Макросчрезвычайно полезен при проверки данных при вводе их в форму. Здесь можнопроверять значение в одном из элементов управления, используя для этогозначение в другом.

№35. Вычислительные системы. Технические иэкономические предпосылки появления и владения ВС.

В связи с кризисом классической структуры ЭВМ(структуры фон Неймана) уменьшаются возможности получения отдельных ЭВМсверхвысокой производительности. Поступательное развитие вычислительной техникиобеспечивается сейчас за счет технологии изготовления элементов (примернокаждые 2 года обновляется парк микропроцессоров, хотя их структура не выходитза рамки классической структуры). Пользователи требуют машины,характеристики которых производство не может обеспечить.

  ВС — совокупность нескольких вычислителей, ЭВМ илипроцессоров, периферийного оборудования, предназначенного для повышенияэффективности вычислительного комплекса.

Создание ВС имеет цели: повышение производительности засчет параллелизма вычисления; повышение надежности работы и достоверностивычислений; увеличение и улучшение сервиса в обслуживании пользователя.

Самыми важными предпосылками появления и развития ВСслужат экономические факторы. Анализ характеристик ЭВМ различных поколенийпоказал, что в пределах интервала времени, характеризующегося относительнойстабильностью элементной базы, связь стоимости и производительности ЭВМ выражаетсяквадратичной зависимостью — «закон Гроша» ( Сэвм=К'*П^2

                        ⁿ

И     Свс=К"*∑П,     где К" и К' — коэффициентыпропорцио-

1      нальности, П — произв-ть ЭВМ. 

/>/>/>/>/>/>  Свс                     Сэвм

                                                    Свс

                                    А                          

                                                      П

                             А — критическая точка,показывающая, что до нее необходимо использовать отдельные вычислительныемашины, а после нее сложные системы, комплексы.

№36 ВС. Понятие совместимости и комплексирования в ВС.

В настоящее время ВС накопили большой опыт созданиявычислительных структур, отличающихся своими характеристиками. Все системыразличаются способами комплексирования, т. е. соединения. Для создания системнеобходимо, чтобы все комплексирующие элементы были совместимы. Понятие совместимостизатрагивает 3 аспекта:

1.   аппаратный (требует стандартизации видов соединений элементовсигналов и алгоритмов взаимодействия).

2.    программный(зависитот типа комплексируемых ЭВМ или процессоров, т.е. если вычислители однотипны,то программируемость более глубокая. Если же они не однотипны, ноодноплатформены то программная совместимость  реализуется по принципу«снизу-вверх», где ранее созданные программы могут выполняться наболее поздних моделях, но не наоборот. Наиболее тяжелый случай если же — не однотипныи разноплатформенны, то программируемость устанавливается на уровне исходныхмодулей, что предполагает обеспечение каждого типа вычислителей собственнымнабором транслирующий программ),

3.   информационный(предполагаетединые принципы организации информационных массивов, т.е. форматы передаваемыхслов и команд, единые структуры сообщения, разметка файлов и их поиск).

№37  Уровни и средства комплексирования. Логические ифизические уровни.

При комплексировании систем различают физические илогические уровни комплексирования.

1.    Логический уровень объединяет средства и каналы взаимодействия,имеющий единый принцип управления.

2.    Физический уровень объединяет конкретные физические устройства вданной ВС.

При разработкие собственных задач пользователь илипрограммисты используют логические абстрактные устройства, что позволяетразделить процесс разработки программы от конкретной конфигурации техничекиссредств.

 Стыковка логической структуры систем с физическойструктурой обесепечивается в 3 случаях :

1.    при генерации системы

2.    по указаниям оператора вычисл.Центра

3.    директивами пользователя

В наиболее полном виде логические и физические уровнипредставлены в больших машинах, в которых различают следующие уровни:

/> /> /> /> />

Пр-р

  <td/>

Пр-р

 

/>                                    ИПУ                                            I

/>/> 

  

ОП

 

ОП

                                                                                  II

 

/> /> /> /> /> /> <td/> />  

каналы

 

АКК

 

каналы

                                                                                      III/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> /> /> />  

                                                                                     IV

/> <td/>

ВНУ

   

                                                                                      V

 

Iлогический уровень. Процессор-ПроцессорСвязь обеспечивается через блоки прямого управления. Один процессор выдаетдругому команду — сигнал. Этот канал не предназначается для обмена большимипорциями информации, а только командами.

II уровень общей оперативной памяти. Вкачестве сопрягаемых устройств используются коммутаторы много оболочной ОП.Однако при большом числе комплексирующих процессоров оперативная памятьстановится источником большого числа конфликтов. Особо опасны конфликты когда,когда один хочет прочесть информацию а другой -поменять данные. Этот видвзаимодействия наиболее оперативный при небольшом числе обслуживаемыхабонентов.

IIIуровенькомплексируемых каналов ввода-вывода. Предназначаетсядля передачи больших объемов информации между блоками ОП, сопрягаемых в ВС.Обмен данными между ЭВМ осуществляется с помощью адаптера«канал-канал» (АКК) и команд «чтение» и «запись».Каналы могут быть селекторными и мультиплексными. Скорость передачи данныхизмеряется Мбайтами в секунду. Передача данных идет параллельно вычислениям впроцессорах.

IVуровеньгрупповых устройств управления периферией. В качестве средств сопряжения используются двуканальные переключатели,позволяющие группы устройств подключать к каналам различных ЭВМ. Для исключенияконфликтов было принято следующее: канал, перехватывающий управление,резервирует подключенное устройство до полного завершения работ. Только послеосвобождения ресурса эти устройства могут быть переключены на другой канал.

Vуровеньвнешних общих устройств.Предполагается, что комплексируемые внешние устройства имеют встроенный илинавесной двуканальный переключатель для подключения к различным каналам. Этотуровень используется только в специальных системах.

I, III, IV уровни предназначены для созданиямногомашинных систем. II — для многопроцессорных систем. На практике зачастуюсоздается комбинация уровней, что позволяет создать достаточно гибкие и перестраиваемыеструктуры. Комплексируемые связи позволяют создавать различные системы.

№38 Архитектура ВС. Параллелизм команд и данных.

Понятиеархитектуры затрагивает более общую классификацию, относящуюся к видампараллельной обработки информации. Среди различных видов классификаций наиболееустойчивой оказалась классификация Флинна. Согласно этой классификации  все ВСсети могут быть разбиты на 4 группы:

1)    одиночный поток команд и данныхОКОД (SISD)

2)    множественный поток команд,одиночный поток данных МКОД (MISD)

3)    одиночный поток команд,множественный поток данных ОКМД (SIMD)

4)    множественный поток команд,множественный поток данных МКМД (MIMD).

 Воснову данной классификации положен параллелизм обработки команд и данных, атакже их сочетание.

АрхитектураОКОД охватывает все однопроцессорные иодномашинные варианты систем, т.е. с одним вычислителем. Все ЭВМ классическойструктуры попадают в этот класс. Параллелизм обеспечиваемый этой структуройкажущийся. Здесь параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещениявыполнения операций отдельными блоками АЛУ, а также параллельной работойустройств вывода-ввода информации и процессора.  Процессор может обрабатыватьтолько одну задачу, но параллельно вычислениям в процессоре могут выполнятьсяоперации ввода вывода. Сейчас эти системы относятся к классическим структурамЭВМ. Хорошо изучена. Новых решений не предвидиться.

АрхитектураМКОДпредлагает построениесвоеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработкипредлагаются от одного процессора к другому по цепочке. В современных ЭВМ поэтому принципу реализована схема совмещения операций, в которой параллельноработают различные функциональные блоки, и каждый из них делает свою часть вобщем цикле обработки команды. На практике нельзя обеспечить «большую длину»  конвейера, при которой достигается наивысший эффект (т.кориентация процессоров не может быть полной).

Конвейернаясхема нашла применение в скалярных процессорах Супер  ЭВМ, в которых ониприменяются как специальные процессоры для поддержки векторной обработки. ПОтипу конвейра работают сети, реализующие архитектуру клиент-сервер.

/>/>                   ОК'                                ОК"                                ОК

Пр-р

 

Пр-р n

 

Пр-р1

  />ОД                                                

/>/>/>                                                                  …..         

 

АрхитектураОКМД предполагает создание структурвекторной или матричной обработки. Системы этого типа строятся как однородные,т.е. процессорные элементы, входящие в систему, идентичны и все они управляютсяодной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатываетсвой поток данных. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц иливекторов (массивов), задачи решения систем, линейных и нелинейных,алгебраических и дифференциальных уравнений.

 Всемашины высокой производительности имеют встроенные сопроцессоры матричноготипа. Все современные супер ЭВМ комбинируют векторную и конвейерную обработку иотличаются только видами этих комбинаций.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

/>/>                                               ОД1

/> 

 

                                               ОД2

/> 

 

                                               ОД3

/> 

АрхитектураМКМД предполагает, что все процессорысистемы работают по своим программам с собственным потоком команд.

Впростейшем случае они могут быть автономны и независимы.

Большойинтерес представляет возможность согласованной работы ЭВМ (процессоров), когдакаждый элемент делает часть общей задачи. Существуют разработки, которыепозволяют объединять в рамках системы тысячи микропроцессоров.

Успехимикроэлектроники позволяют здесь каждому вычислителю дать собственнуюоперативную память и обеспечивать произвольные связи вычислений друг с другом входе вычислительного процесса. За системами этого типа будущее. Особенно вчасти создания систем массового параллелизма.

№39 Классификация ВС. Многомашинные ВС, принципыпостроения и работы.

Каждая машина сохраняет свою автономность и можетработать по собственной системе Общая информационная истина являетсянадстройкой автономных операционных систем. При этом для любой машины вседругие являются не более чем удаленными периферийными устройствами.Оперативность взаимодействия в многомашинных комплексах не очень высокая.Системы создавались для повышения надежности

/>

Положение переключателя 1 и 3 – состояние повышеннойнадежности. В данной схеме резерв может быть “холодный” и “горячий”предусамтривает отключение резервной машины и  ее выход на профилактику.

В положении 2 обеспечивается режим повышеннной достоверности,когда обе машины работают параллельно и можно периодически сравниватьрезультаты обработки. Как вариант этот режим допускает параллельную работу ЭВМс различными потоками задач, что увеличивает производительность системы.

   Эта схема использования многомашинной системы до сихпор используется в специальных применениях. Развитие сетевых технологийпозволяет расширить возможности многомашинных комплексов. Для этого необходимоусилить оперативность взаимодействия ЭВМ в части обмена большими объемамиинформации и увеличить число одновременно работающих модулей при выполненииобщих работ.

№40 Многомашинные вычислительные системы. Типовыеструктуры многомашинных систем.

Вобщем случае все структуры ВС классифицируют по следующим признакам:

v  По назначению (универсальные и специализированные)

v  По типу ВС (многомашинные и многопроцессорные). Вмногомашинных системах каждая машина сохраняет определенную автономность иможет работать от собственной ОС, где общая ОС — надстройка автономных ОС. Приэтом для машины все другие являются удаленным периферийным устройством, причемоперативность взаимодействия многомашинных комплексов не очень высока.Многопроцессорные системы являются наиболее оперативными по связи, но они оченьсложны. Систем с большим числом процессоров не существует, т.к. в них тяжелоизбавиться от конфликтов.

v  По степени территориальной разобщенности (совмещенныесистемы, т.е. сосредоточенные, и распределенные, т.е. разобщенные). Обычномногопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа, амногомашинные — к разобщенным. Наиболее яркий представитель разобщенной системы- сети ЭВМ

v  По методам управления вычислителями (централизованные,децентрализованные и системы со смешанным управлением). В централизованнойсистеме (более простой) функции управления находятся у главной, диспетчерскойЭВМ (процессор), в децентрализованной — у элементов ВС, где каждая ЭВМсохраняет некую автономию. В системах со смешанным управлением совмещаютсяпроцедуры централизованного и децентрализованного управления.

v  По режиму работы (системы оперативной и неоперативнойобработки). Первые используют режим реального времени.

ПфУ

  Многомашинные ВС появились исторически первыми.

/>/> 

/>/>                                             2

/>/>/>                                ЭК

/>/>/>/>                                  1                   3

/>

Онисоздавались для повышения надежности, достоверности и производительности.Положение 1 и 3 электронного ключа (ЭК) обеспечивает режим повышеннойнадежности, при этом одна машина выполняет работу, а другая находится в«холодном или горячем» режиме, т.е. готовности  заменить первую.Положение 2 ЭК соответствует случаю, когда  обе машины обеспечиваютпараллельный режим вычисления. Эта схема использования многомашинной системойдо сих пор используется в специальных применениях.

Развитиесетевых технологий позволяет решить возможности многомашинных комплексов. Дляэтого необходимо решить следующие задачи:

-     Повысить оперативность взаимодействияЭВМ в части обмена большими объемами информации

-     Увеличение числа одновременнообрабатывающий модулей при выполнении общих работ.

-     

№41 Многопроцессорные ВС. Принцип построения и работы.Системы с общей шиной и коммутацией.

Многопроцессорные ВС представляют собой множествопроцессоров, использующих ресурс оперативной памяти (ООП). параллельная работапроцессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единственнойобщей операционной системы.

/> /> /> /> />

Пр-р

  <td/>

Пр-р1

 

                                    ……

/>

Многопроцессорныесистемы позволяют строить вычислительные устройства сверхбольшой мощности. Ониболее сложны, чем многомашинные, поскольку в ходе вычислительного процессатребуется проводить функции диспетчеризации. ОП, обеспечивающая автоматизациюуправления, включает в себя и функции разрешения конфликтов, так как ООП имееттолько один адресный вход и один информационный выход. При решении сложныхзадач количество комплексируемых процессоров не может быть очень большим воизбежание конфликтов. По этому все многопроцессорные системы отличаются друг отдруга методами предотвращения конфликтов. Помимо процессоров к ООП подключаютсявсе каналы (процессоры ввода-вывода), средства измерения времени и т.д. Поэтомусерьезным недостатком МПС является еще и проблема коммутации абонентов идоступа их к ООП. Система с коммутацией предполагает использование коммутаторов(электронный ПxК полюсник, позволяющий организовать связи любого из Nвходов с любым из K выходов.Многоблочное построение памяти позволяет в ходе вычислений переключатьпроцессоры на другие блоки.

Многопроцессорныесистемы классифицируются по признакам обеспечивающим эффективное решение этойзадачи

1.    обычно рассматривают системымноговходовые, т.е несколько входов у общей оперативной памяти.

2.    Системы с коммутацией

     А) централизованными

     Б)  распределенным коммутатором

3.  ассиметричные структуры

Несмотряна успехи микроэлектроники, компьютеры с большими числами N и Kстановятся очень громоздкими, требующие трудоемкого охлаждения и обслуживания.Поэтому на практике сложные компьютеры разбивают по слоям.

№42 МПС. Системы многовходовые, асимметричные.

Многовходовые: ООП представляет организацию многовходности толькопутем разбиение памяти на параллельно работающие блоки. Функциональноезакрепление блоков памяти за процессорами позволяет сократить общее числоконфликтов. Полностью конфликты искоренить нельзя, их можно только разделить(этот метод похож на организацию КЭШ памяти для каждого процессора), но приэтом возникает проблема, как обеспечить передачу блоков с одного процессора надругой. Многоблочные построения ООП в данных системах позволяет использоватьчередование адресов, которые резко увеличивают быстродействие памяти.

Асимметричные:они позволяют комплексироватьпроцессоры, резко отличающиеся друг от друга своими характеристиками. При этомфункции каждого процессора становятся специфичными, т.е. к примеру, слабыепроцессоры обслуживают каналы связи, а мощные обрабатывают подготовленныепакеты заданий.

№43 Основные структуры ВС в архитектуре ОКОД.

АрхитектураОКОД охватывает все однопроцессорные иодно-машинные варианты систем, т.е. с одним вычислителем. Все

 ЭВМклассической структуры попадают в этот класс. Здесь параллелизм вычисленийобеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ, атакже

/>/>параллельнойработой устройств вывода-ввода информации ипроцессора.                                   ОК

/>

/>           ОД

Даннаяструктура оказалась сосредоточенной вокруг ОП, так как именно цепь«процессор-ОП» во многом определяет эффективную работу компьютера.При выполнении каждой команды необходимо неоднократное обращение к ОП: выборкоманды, операндов, отсылка результатов.

Подобныеструктуры могут использоваться как сопроцессоры в системах будущих поколений.

 Основнымдостижением данной структуры можно считать процессор Pentium, в которыхимеется встроенный сопроцессор, иерархическое построение памяти, расслоение КЭШпамяти.

а) AMD=> RISC

    Intel => CISL

RISC структуры позволяют сократить время обращения коперативной памяти до 2:1.

б)Появление ВМ с очень длинным командным словом VLIW. Посколькумашины классической структуры сосредоточены вокруг оперативной памяти, тоцелесообразно выбирать информации выбирать информационными блоками используясвойство централизации. Выборка информации и ее записи в память осуществляетсяболее крупными объектами, чем используются в памяти.

№44.Основные структуры вычислительных систем вархитектурах ОКМД и МКОД.

1.МКОД. К этойсистеме относятся структуры типа «конвейер»                  

/>/>/>/>/>/>                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ОК-1                            OK-2                                     OK-n        

В-n

 

В-2

 

В-1

  ОД                               /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> <td/> /> <td/> /> /> /> />

/>/>                  t                

     to                                                                                            tn       

Преимущества конвейера ясны: при правильной работеконвейера после его «разгона» через каждую единицу времени на выходе конвейерапоявляются результаты следующего шага обработки.

Прообраз такой системы находится в каждом ПК присовмещении операций, когда каждый функциональный блок машины выполняет строгоопределенные операции при выполнении каждой команды.

Припостроении вычислительных систем функциональная ориентация процессоров не можетбыть полной, потому что  они все универсальны. Поэтому «длинных» конвейеров ввычислительных системах не может быть найдено в стандартных алгоритмахобработки. Однако в специальных системах и в супер ЭВМ, в частности, подобныеконвейеры используются. Например, подкачка команд и данных через КЭШ памяти дляпроцессоров.

По типу конвейера работают сети, реализующиеархитектуру «клиент-сервер».

В архитектуре МКОД нет развитых систем с большимколичеством процессоров. Однако у последних Pentiumов естьблоки, обеспечивающие предсказания разветвлений выч. процесса  и блокивыполнения команд не связанных общими данными. Это позволяет повысить конвейернуюобработку команд.

/>/>2.ОКМД.                                  ОК

В-1

                              ОД-1                            /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />

В-2

                               ОД-2     /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> />

В-n

                               ОД-n                     /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />

Эта архитектура, в отличие от предыдущей, являетсявекторной или  матричной. Она позволяет обрабатывать одной командой сразугруппу из n  данных, чтосущественно ускоряет производительность.

Матрица процессоров обычно имеет связи по данным.

Регулярныйхарактер связей обеспечивает эффективные решения соответственно регулярныхзадач (задачи матричного исчисления, задачи теории поля, система линейных инелинейных уравнений и т.д.).

Все машины высокой производительности имеют встроенныесопроцессоры матричного типа.

Все современные супер-ЭВМ комбинируют векторную иконвейерную обработку и отличаются друг от друга только видами этих комбинаций.

   В ОКМД наблюдается появление сопроцессоровускоряющих вычисление по специфическим видам обработки. Эти сопроцессорыподключаются к большим вычислительным машинам или серверам, обслуживающихбольшие хранилища информации.

№45.Классификация структур вычислительных систем вархитектуре МКМД.

/>/>/>/>                                   ОД-n       ОК-2                ОК-n                          

/>

В-n

  />/>                                  ОД-2      ОК-1   

/>/>/>

В-2

                           ОД-1

/>

МКМД- многократно повторенный ОКОД.

Архитектура МКМД предполагает, что все процессорысистемы работают по своим программам с собственным потоком команд. В простейшемслучае они могут быть автономны и независимы.

После разочарований при построении супер-ЭВМ высокойпроизводительности исследования всех фирм переключились на архитектуру МКМД.Успехи микроэлектроники позволяют здесь каждому вычислителю-процессору датьсобственную ОП и обеспечивать произвольные связи вычислителей друг с другом входе вычислительного процесса.

Засистемами этого типа имеется большое будущее, особенно в части создания MPP-систем(систем массового параллелизма).Существуют разработки, которые позволяютобъединять в рамках одной системы тысячи микропроцессоров.

/>

№46 Системы массового параллелизма (MPP). Проблемы их построения и работы.

 Системы массового параллелизма — системы, где возможно построение системы сдесятками, сотнями и даже тысячами процессорных элементов с размещением их внепосредственной близости друг от друга.

МРРсистемы относятся к слобосвязанным это значит, что в данных системахпредполагается невысокая оперативность обмена, при этом соответственноснимается общее число конфликтов.Если каждый процессор имеет собственнуюпамять, то он также будет сохранять известную автономию в вычислениях. Все процессорныеэлементы в таких системах должны быть связаны единой коммутационной средой.Здесь возникают проблемы, аналогичные ОКМД — системам, но на новойтехнологической основе. Передача данных в MPP — системахпредполагает обмен не отдельными данными под централизованным управлением, а подготовленнымипроцессами (программами вместе с данными). Этот принцип построения вычисленийуже не соответствует принципам программного управления классической ЭВМ.Передача данных процесса по его готовности больше соответствует принципампостроения «потоковых машин» (машин, управляемых потоками данных).Подобный подход позволяет строить системы с громадной производительностью иреализовывать проекты с любыми видами параллелизма, например, перейти к«систолическим вычислениям» с произвольным параллелизмом. Однако дляэтого необходимо решить целый ряд проблем, связанных с описанием,программированием коммутаций процессов и управлением ими. Математическая базаэтой науки в настоящее время практически отсутствует.

№47. Сист. массового параллелизма.

Успехимикро интегральной технологии  и появление БИС и СБИС позволяют расширитьграницы и этого направления. Возможно построение систем с десятками, сотнями идаже тысячами процессорных элементов в непосредственной близости друг от друга.Если каждый процессор имеет собственную память, то он будет сохранять известнуюавтономию в вычислениях. Подобные ВС получили название систем с массовымпараллелизмом.МРР-Mass Parallel Processing. Передача данных в МРР системах предполагает обмен не отдельнымиданными под централлизованным управлением, а подготовленными процессами(программами вместе с данными). Это уже не классическая ЭВМ. Подобный подходпозволяет строить системы с громадной производительностью. Однако для этогонеобходимо решить целый ряд проблем, связ с описанием, программированиемкоммутаций процессов и управлением ими. Математическая база этой наукипрактически отсутствует.

Экономические и технические предпосылки появления иразвития сетей.

Экономические: Анализ характеристик ЭВМ различных поколений показал,что в пределах интервала времени, характер-ся относительной стабильностьюэлементной базы, связь стоимости и производительности ЭВМ выраж квадратичнойзависимостью: С = К1*П*П Построение же вычислительных систем позволяет сократитьзатраты, т к для них сущ линейная формула С = К2*(П1+П2++Пn) гдеС-стоимость, К- коэф порпорциональности, П-производительность ЭВМ.

Технические: Наличие нескольких вычислителей в системе позволяетпо-новому решать проблемы надежности, достоверностирезультатов, Резервирования, централизации хранения и обработки данных, децентрализацииуправления и т.д.

№46 Вычислительные сети. Экономические и техническиепредпосылки появления и развития сетей ЭВМ.

Сразу после появления вычислительной техники наметилисьтенденции к ее слиянию со средствами связи. Этот факи имеет довольно серьезноеобоснование. В специализированных системах, в которых необходимо обеспечиватьвысокую оперативность и достоверность, выч. техника позволила сократить времяподготовки данных, время проверки, настройки и т.д. Техника связи обеспечилапроцессы передачи цифровых данных. Первоначально каждая фирма создаваласобственные специализированные вычислительные сети, резко отличающиеся друг отдруга сотавом оборудования.ю типом каналов связи, структурой, програмнымобеспечением и т.д. Сложность процдур передачи цифровых данных привела кпоявлению большого кол-ва методов, способов, а ззатем и стандартов по созданиюсетей

№47 Классификация ВС и Структура ВС

Структура– это совокупность комплексируемых элементов и их связей. В качестве элементовВС выступают ЭВМ и процессоры. В ВС, относящихся к класу больших систем, можнорассматривать структуры технических, програмных средств, структуры управления.

Всесети можно классифицировать по следующим признакам :

1.    По степени территориальнойразобщенности (локальные, глобальные)Машины сети находятся в непосредственной близости друг от друга (5-20) км.Общая протяженность сети 1,5-2 км. Число машин 15-20. В пределах одного илинескольких зданий. Как правило не используются каналообразующая апаратура.

  Территориальные – Образуются путемслияния нескольких локальных сетей с помощью техники связи. Формируется впределах города

   Глобальные – соединениетерриториальных сетей. Могут передавать данные междугосударствами независимо отрасстояния

2.    По характеру реализуемыхфункций в сети.

            а) вычислительные

           б) информационные

           в) информационно-вычислительные

3.    По способу управления

а)централизованные (очень простые  и небольшие)

б)децентрализованные

в)сети смешанного типа

Развитиесетей приводит к децентрализованному управлению.Вдецентрализованной сетифункции управления дублируются на нескольких комьпьютерах и могут передаватьсяв случае выхода из строя отдельных звеньев, вэтом случае получается система сосмешанным управлением.

4.    По организации передачиинформации

а)с селекцией информации

б)с маршрутиризацией информации

5.    По типу построения маршрута

а)по выделенному каналу

б)с комутацией каналов

в)с комутацией сообщений

г)с коммутацией пакетов сообщений

6.    По топологии

а)широковещательные ( в данных сетях всекомпьютеры могут прослушивать информацию)

б)последовательные (обычно имеютячеистую структуру)

 В зависимости от принадлежности сетей к определенномуклассу обычно рассматривают в зависимости от целей исследования аппаратурную,программную и логическую структуру.

Аппаратурнаяструктура очень сильно зависит оттопологии

Логическаяструктура предполагает деление сети наопределенные звенья: главная машина сети, управляющая машина, коммуникационная.

Логическаяи аппаратная структура могут отличаться друг от друга, т.к. отдельные ф-циимогут быть рассредоточены, а другие соединены.

 Особуюструктуру составляет программная, которая представляет 7-ми уровневуюсистему протоколов ( программ обеспечивающих передачу данных междукомпьютерами.

№49. Типы и  виды передачи информации в вычислитльныхсетях. Передача по выделеным каналам. Коммутация пакетов сообщений.

Выделенныйканал связи :

Этов самом простом виде связь, связь двух компьютеров проводом. Это наиболеепростое в техническом отношении средство передачи данных. Но большая длинавыделенного канала делает связь очень дорогой. При использовании выделенныхканалов связи приемопередающая аппаратура узлов связи постоянно соединена междусобой. Этим обеспечивается высокая степень готовности системы к передачиинформации, более высокое качество связи, поддержка большого трафика. Из-засравнительно больших расходов на на эксплуатацию сетей с выделенными каналамисвязи их рентабельность достигается только при условии достаточно полнойзагрузки канала.

Коммутацияпакетов сообщений сочетает в себепреимущества коммутации каналов и коммутации сообщений. Ее основные целиобеспечение полной доступности сети и приемлемого времени реакции на запроспользователей, сглаживание асимметричных потоков между многими пользователями,обеспечение мультиплексирования возможностей каналов связи и портов компьютеровв сети, рассредоточение критических компонентов (коммутаторов) в сети.

 Прикоммутации пакетов пользовательские данные (сообщения) перед началом передачиразбиваются на короткие пакеты фиксированной длины. Каждый пакет снабжаетсяпротокольной информацией: коды начала и окончания пакета, адреса отправителя иполучателя, номер пакета в сообщении информация для контроля достоверностипередаваемых данных в промежуточных узлах связи и в пунктах назначения. Будучинезависимыми единицами информации, пакеты, принадлежащие оному и тому жесообщению, могут передаваться одновременно по различным маршрутам в составедейтаграмм. Управление передачей и обработкой пакетов в узлах связиосуществляется центрами коммутации пакетов (ЦКП) с помощью компьютеров.

 Вотличие от коммутации сообщений технология коммутации пакетов позволяет :

-     увеличить количество подключаемыхстанций (терминалов), так как здесь больше коммутаторов:

-     легче преодолеть трудности,связанные с подключением к коммутаторам дополнительных линий связи

-     существенно сократить время напередачу пользовательских данных, повысить пропускную способность сети иповысить эффективность использования сетевых ресурсов.

 Внастоящее время пакетная коммутация является основная для передачи данных.

№50 Комутация каналов. Комутация сообщений

Видыпередачи информации: Коммутация каналов. При коммутации каналов междусвязываемыми конечными пунктами  на протяжении всего временного интерваласоединения обеспечивается обмен в реальном масштабе времени, причем битыпередаются с неизменной скоростью по каналу с постоянной полосой пропускания.Между абонентами устанавливается сквозной канал до начала передачи информации.Этот канал формируется из участков с одинаковой пропускной способностью.Прохождение отдельного сигнала вызова обеспечивается  с помощьюпоследовательного включения нескольких комутационных устройств, размещаемых вцентре коммутации каналов.аждое устройство резервирует за собой физическоесоединение между одним входящим и одним изходящим каналами. Если приустановлении сквозного канала связи заняты вызываемая сторона или хотябы одноиз коммутационных устройств в цепочке прохождения сигнала вызова, последнийбудет блокироваться, и абонемент, инициировавший вызов, должен спустянекоторое время его повторить.Недостатки:

1.большоевремя установления сквозного канала.

2.необходимость повторной передачи сигнала вызова

3.нельзя выбрать скорость передачи

4.возможность монополизации канала одним источником

5.наращивание функций сети ограничено

6.не обеспечивается равномерность загрузки каналов связи

Преимущества:

1.    Отработанность технологий

Возможностьработы в диалоговом режиме и в реальном масштабе времени

Широкаяобласть применения

Коммутациясообщений Как и все методы коммутациис промежуточным хранением, технология коммутации сообщений относится ктехнологии типа «запомнить и послать».Кроме того, технология коммутациисообщений обычно предусматривает отношение «главный-подчиненный»Коммутатор вцентре коммутации сообщений выполняет регистрацию и выбор при управлениивходящими и выходящими потоками. Здесь не рассматриваютсяинтерактивный режим ирежим реального времени, однако данные через коммутатор могут передаваться сочень большой скоростью с соответствующим определением уровня приоритета дляразличных типов потоков данных.Важно отметить, что при коммутации сообщение независимоот его длинны целиком сохраняет его целостность, как единичный объект впроцессе его прохождения от одного узла к пункту назначения. Транзитный узел неможет отправить сообщение пока целиком его не примет. Недостатки:

Оченьбольшие ЗУ

Недостаточныевозможности по реализации диалогового режима

Выходиз строя одной сети при отказе коммутатора

Коммутаторузок для прохождения

Каналыпередачи данных используются мене эффективно чем другие методы коммутации

Преимущества.Не надо заранее устанавливать сквозной канал

Формированиемаршрута из отдельных участков с разной скоростью

Реализацияразличных систем обслуживания запросов с учетом их приоритетов

Возможностьсглаживания пиковых нагрузок путем запоминания низкоприоритетных потоков впериоды этих нагрузок.

Отсутствиепотер запросов на обслуживание.

№51. Структура ПО в ВС.Протоколы

ПОимеет иерархическую структуру, соответствующую семиуровневой модели ВОС. Этосущественно облегчает стандартизацию ПО в соответствии с общепринятымипротоколами. Известно что основная задача ЛВС- обеспечение функционированияприкладных процессов, реализуемых в АС сети. Выполнение прикладных процессовобеспечивается средствами прикладных программ сети, которые реализуютпротоколы верхнего (прикладного) уровня модели ВОС и соответственно образуютверхний уровень програмной структуры.Выполнение поцессов взаимодействия(передача сообщений) производится средствами сетевых операционных систем(СОС), атак же  аппаратными средствами сети. Обычно программы СОС локальных сетейреализуют протоколы трех верхних уровней модели ВОС: прикладного (вместе с ППС)представительного, сеансового. Протоколы нижних четырех уровней (транспортного,сетевого, канального и физического) как правило реализуются аппаратурнымисредствами(сетевым адаптером), но в принципе процедуры этих уровней (кромефизического) могут быть реализованы программно средствами СОС.

№52. ЛВС-кабельные системы в ВС

Вкачестве линий связи используются: кабельные(телефонные линии, витая пара,коаксиальный кабель волокно оптические линии связи ), радиорелейные,радиолинии.

Средикабельных линий наилучшие показатели имеют световоды. Основные их преимущества:высокая пропускная способность, нечувствительность к внешним электромагнитнымполям, низкая трудоемкость прокладки, пожаробезопасность, повышеннаяустойчивость к агрессивным средам, широкие области применения. Недостатки ВОЛС:передача сигналов в одном направлении, подключение к световоду дополнительныхЭВМ значительно ослабляет сигнал, необходимые скоростные модемы дороги, световоды, соединяющие ЭВМ должны снабжаться преобразователями электрических сигналов всветовые и обратно.

№53. ЛВС-топология локальных сетей

Топология, т.е. конфигурация элементов в ТВС делятся на два типа Широковещательные ипоследовательные. Широковещательные конфигурации и значительная частьпоследовательных конфигураций (кольцо, звезда с интеллектуальным центром,иерархическая) характерны для ЛВС. Для глобальных и региональных сетей наиболеераспространенной считается произвольная топология а так же иерархическая конфигурацияи звезда. В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачукадра может работать только одна РС(абонентская система) Остальные РС сетимогут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для ЛВС сселекцией информации. Основные типы широковещательной конфигурации  — общаяшина, дерево, звезда с пассивным центром. В последоват. конфигурацияххарактерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данныхосуществляется последовательно от одной РС к соседней, причем на различныхучастках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды. Кпоследовательным конфигурациям относятся: произвольная, иерархическая, кольцо,цепочка, звезда с интеллектуальным центром, снежинка. В ЛВС наиболее широкораспространены кольцо, и звезда, а так же смешанныеконфигурации-звездно-кольцевая и звездно-шинная.

№55. ЛВС характеристика и протокол сети TokenRing

Топология-кольцо, Методдоступа-Маркерное кольцо, Среда передачи-световод или витая пара, Скорость передачи-4,0-16Мбит/с.Количество абонентов-для витой пары-72, световода-260.Растояние междублоками доступа и ПК – 300 м.

Протокол:разработан IBM ирасчитан на кольцевую топологию сети. Это селективный метод доступа в кольцевоймоноканал, именуемый «маркерное кольцо». В качестве маркера используетсяуникальная последовательность битов.Маркер не иметт адреса и может находиться вдвух состояниях(свободном или занятом). Если ни одна РС не готова к передачеданных, свободный маркер циркулирует по кольцу. Станция, имеющая кадр дляпередачи, ждет подхода свободного маркера, захватывает его, изменяет состояниемаркера на занятый и добавляет к нему кадр. Занятый маркер с кадромперемещаются по кольцу и возвращается к станции отправителю, причем припрохождении через узел назначения снимается копия кадра. Станция отправительудаляет свой кадр из кольца, изменяет состояние маркера на свободный и передаетего дальше по кольцу. Описанная процедура характерна для сети, в которой всестанции имеют одинаковый приоритет. В рамках метода, «маркерное кольцо»предусматривается возможность передача кадров станции с учетом их приоритетов.Тогда станции с низким приоритетом могут захватывать кольцо в случаенеактивности станций с более высоким приоритетом.

№54. ЛВС характеристика и протокол сети Ethernet

Топология-звездаили шина, Метод доступа-CSMA/CD, среда передачи-витая пара, коак-сильныйкабель, оптоволокно, Скорость передачи –10 Мбит/с, Количествоабонентов(ПК)-сегментов – 15, кол-во ПК на сегмент – 100 кол-во ПК в сети –1024. Расстояние: длина сегмента-300 для коакс кабеля, 4500 для волокнооптич, 150 для витой пары.

Протокол:(методслучайного доступа). Разрабо-тан фирмой Xerox в 1975 г. ииспользуется в ЛВС с шинной топологией, обеспечивает высокую скорость передачи.Это метод множественного доступа с прослушивания несущей и разрешениемконфликтов(коллизий). Каждая РС перед началом передачи прослушивает канал. Есликанал свободен, РС начинает передачу данных осуществляемую пакетами,упакованными в кадры.Из-за различных системных задержек могут возникнутьколлизии. В этом случае станция задерживает передачу не некоторое время. Длякаждой РС устанавливается свое время ожидания перед повторной передачейкадра.Коллизии приводят к снижению быстродействия сети только при сравнительнобольшом количестве активных РС (до 80-100).

№57.Сетевое оборудование  Трансиверы,Повторители, Концентраторы.

Концентраторы(хабы): Этиустройства удобны для формирования сети произвольной топологии. Выпускается рядтипов концентраторов-пассивных и активных с автономным питанием, выполняющихроль повторителя. Они отличаются по количеству, типу, длине подключаемыхкабелей и могут автоматически управлять подсоединенными сегментами( включать иотключать их в случае обнаружения сбоев и обрывов).

Приемопередатчики(трансиверы)и повторители( репитеры) С помощью этих устройств можно объединить несколькосегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общуюпротяженность сети. Приемопередатчик – устройство, предназначенное для приемовпакетов от контроллера РС сети и передачи их в шину.Он так же разрешаетколлизии в шине. Конструктивно Приемопередатчик и конторллер могут объединятьсяна одной плате или находиться в различных узлах. Повторитель – устройство савтономным питанием обеспечивающее передачу данных между сегментамиопределенной длинны.

№58. Сетевое оборудование: Мосты, маршрутизаторы, шлюзы.

Мостыиспользуются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторыефизические отличия на физическом и канальном уровнях.Например с помощью мостамогут соединяться на третьемм уровне(сетевом) две сети с различными болеенизкими уровнями, но одинаковыми более высокими уровнями. Промышленностьювыпускается широкая номенклатура мостов. Среди них “самообучающиеся” мостыкоторые позволяют регулировать доступ к каждой из объединяемых сетей и трафикобмена между ними, а так же используются для расширения сети.

Шлюзыприменяются для соединения различных сетей. Они выполняют протокольноепреобразование для всех семи уровней модели ВОС, в частности – маршрутизациюпакетов, преобразование сообщения из одного формата в другой или из однойсистемы кодирования в другую.

Маршрутизаторы(роутеры):Эти устройства устанавливают соединения на 4-м (транспортном) уровне, при этомверхние уровни должны быть одинаковыми. Они обеспечивают достаточно сложныйуровень сервиса, т.к. могут выполнять интелектуальные функции: выборнайлучшего маршрута, управление балансированной нагрузкой в сети путемравномерного распределения потока данных, защиту данных, буферизациюпередаваемых данных, различные протокольные преобразования. Такие возможностимаршрутизаторов особенно важны при построении базовых сетей крупныхорганизаций.

№60. Маршрутизация в сетях. Классификация методовмаршрутизации.

Задачамаршрутизации состоит в выборе маршрута для передачи от отправителя кполучателю. Она имеет смысл в сетях, где не только необходим но и возможенвыбор  оптимального маршрута.(ячеистые сети с коммутацией пакетов).Однако всовременных сетях со смешанной топологией (звездно-кольцевой, звездно-шинной)реально стоит и решается задача выбора маршрутов для передачи кадров, для чегоиспользуются соответствующие средсва, например маршрутизаторы. Основные целимаршрутизации:

Обеспечениеминимальной задержки пакета при его передаче от отправителя к получателю

Обеспечмаксимальной пропускной способности сети

Максимальнойзащиты пакета от угроз безопасности

Обеспечнадежности доставки

Обеспечминимальной стоимости передачи пакета

Классификациямаршрутизации: По способу централизации: Централлизованная, децентраллизованная,смешанная

№59. Принципы маршрутизации.  Виды пердач

Различаюттри вида маршрутизации – простую, фиксированную, адаптивную. Принципеальнаяразница между ними – в степени учета изменений топологии и нагрузки сети прирешении задачи выбора маршрута.

Простаямаршрутизация отличается тем, что привыборе маршрута не учитывается ни изменение топологии сети, ни изменения еесостояния. Она не обеспечивает направленной передачи пакетов и имеет низкуюэффективность. ЕЕ преимущества – простота реализации алгоритма маршрутизации иобеспечение устойчивой работы сети при выходе из строя отдельных ее элементов.Из этого вида практическое применение получили случайная(для передачипакета из узла выбирается одно случайно свободное направление. Пакет “блуждает”по сети до тех пор пока не достигнет адресата) и лавиннаямаршрутизация(предусматривает передачу пакета из узла по всем свободнымвыходным линиям. Поскольку это происходит в каждом узле, имеет месторазмножение пакетов, что резко уменьшает пропускную способность. Эта проблемарешается путем уничтожения в каждом узле дубликатов пакета и продвижению помаршруту только одного пакета).

Фиксированнаямаршрутизация характеризуется тем, чтопри выборе маршрута учитывается изменение топологии сети и не учитывается загруженностьлиний.Для каждого узла назначений направление передачи выбирается по  таблицемаршрутов (каталогу), кто определяет кратчайшие пути. Каталоги составляются вцентре управления сетью.Они составляются заново при изменении топологии.Различают однопутевую(в каталоге только один путь)и многопутевую(вкаталоге несколько путей)фиксированные маршрутизации.Фиксированнаямаршрутизация применяется в сетях с малоизменяющейся топологией иустановившимися потоками пакетов.

Адаптивнаямаршрутизация отличается тем, чтопринятие решения о направлении передачи пакетов осуществляется с учетомизменения топологии и нагрузки сети. Существует несколько вариантов адаптивноймаршрутизации: Локальная, распределенная, централизованная, и гибридная адаптивныемаршрутизации.

Локальнаямаршрутизация: основана наиспользовании информации, имеющейся в данном узле и включающей: таблицумаршрутов, которая определяет все направления передачи пакетов из этогоузла, Данные о сост выходной линии связи(работают или нет), длину очереди пакетов, ожидающих передачи.Информация о сосотоянии других узлов неиспользуется.Преимущество в принятии решения с учетом самых последних данных озагрузке узла. Недостаток в “близорукости”(узел не знает загруженность другихузлов).

Распределеннаяадаптивная маршрутизация. Основана наиспользовании информации, указанной для локальной маршрутизации и данныхполучаемых от соседних узлов сети о изменении топологии и загрузке соседнихузлов.  Это приводит к повышению эффективности алгоритма, но сопровождается сзагрузкой сети служебной информацией.Сведения о изменении состояния узловраспространеяется сравнительно медленно, поэтому выбор маршрута производится поустаревшим данным.

Централлизованнаямаршрутизация: характеризуется тем, что задача маршрутизации для каждогоузла сети решается в центре маршрутизации(ЦМ).Каждый узел периодическиформирует сообщение о своем состоянии и передает его в ЦМ. По этим данным длякаждого узла составляется таблица маршрутов. Естественно, что передачасообщений в ЦМ формирование и рассылка таблиц маршрутов –все это сопряжено свременными затратами. Кроме того есть опасность потери управления при отказеЦМ.

Гибриднаяадаптивная маршрутизация: основана наисполтьзовании таблиц маршрутов, рассылаемых ЦМ узлам сети в сочетании санализом длины очередей в узлах. Следовательно, здесь реализуются принципыцентрализованной и локальной маршрутизаций. Гибридная маршрутизациякомпенсирует недостатки централизованной маршрутизации(маршруты, формируемыецентром, являются несколько устаревшими) и локальной(“близорукость” метода)ивоспри-нимает их преимущества: маршруты центра соответствуют глобальномусостоянию сети, а учет текущего состояния узла обеспечивает своевременностьрешения задачи.

№61. Защита информации в сетях. Помехо-защищающие коды

 

№62 Помехоисправляющие коды.

 Дляпостроения помехоисправляющего кода. С точки зрения теории безразлично какойбрать код. В сетях передача данных, передача нулевого байта с дополнением дочетного неотделима от обрыва связи.

 Кодчетн/нечетн позволяет обнаруживать все нечетные ошибки, однако этот вид неуказывает местонахождение ошибочного вида. Данные коды имеют кодовое расстояние=1. Передача без избыточной информации дает кодовое расстояние 0.Избыточностьинформации не очень умеренная. Во всех машинах использование такого кодаоправдано, т.к. передача данных между устройствами и регистрами осуществляетсяпараллельными кодами, где шины отдельных видов этих данных автономны и невлияют друг на друга.

№62.