Архитектура ЭВМ, операционные системы и сети

Введение

Архитектура электронной вычислительной машины (ЭВМ) - это набор определённых законов организации электронных вычислительных систем, главные конструктивные и технологические особенности, применяемые в них. Архитектура электронной вычислительной машины может применяться как инструмент при выработке стандартов. То есть вычислительные системы могут быть реализованы в соответствии с этими стандартами по имеющейся схемотехнической базе и последним достижениям в области технологий.

Архитектурой могут также называться методики по реализации электронных вычислительных машин или их узлов, используемых в технологиях отдельных брендов. В таком плане, спроектированная компанией архитектура считается её интеллектуальной собственностью и применяется только данной компанией как инструментарий конкурентной борьбы на рынке. Вместе с тем, технологические особенности различных брендов часто классифицируются как общая концепция, соединяющая в себе главные моменты, характеризующие разные модификации ЭВМ.

Классическая архитектура электронных вычислительных машин

Главный набор законов, по которым можно реализовать электронную вычислительную машину согласно её целевой логической структуре, сформулировал в своё время выдающийся учёный и математик Фон Нейман. Выработанные им методы являются классической архитектурой электронной вычислительной машины. В соответствии с правилами Фон Неймана ЭВМ обязана иметь в своей архитектурной организации, следующие основные элементы:

1. Арифметико-логическое устройство
2. Устройство управления.
3. Блок внешней памяти.
4. Оперативное запоминающее устройство.
5. Блок ввода/вывода информации.

Согласно этой архитектурной организации, работа отдельных узлов ЭВМ должна выполняться в строго определённой последовательности. Вначале в память ЭМВ записывается информация, содержащая выполняемое программное приложение. Программа может быть введена при помощи внешних устройств. Далее блок управления выбирает программную информацию из памяти ЭВМ и отправляет её на обработку. При выполнении обработки могут быть задействованы различные иные элементы, входящие в состав ЭВМ.

Архитектура современных ЭВМ

Современные ЭВМ имеют структурную организацию, отличающуюся от классической, но всё-таки в целом являются её продолжением. Главным отличием современных ЭВМ является то, что у них арифметико-логическое устройство и устройство управления объединены в один блок, называемый блоком центрального процессора. Это соединение было обусловлено существенным повышением степени интеграции микросхем и их стремительным прогрессом, позволившим поместить в одном элементе большой набор исполняемых функций. Архитектура сегодняшних ЭВМ обладает ещё одним отличием, заключающимся в присутствии в их структуре различных контроллеров (микроконтроллеров). Их проявление сопряжено с коррекцией роли центрального процессора как главного устройства, которое осуществляет информационный обмен с внешними устройствами. Современные микросхемы имеют такие возможности, которые дают возможность убрать информационный ввод и вывод из обязанностей центрального процессора. Учёные спроектировали разные способы обмена информацией, а также наборы микросхем, которые вскоре стали именоваться контроллерами.

Операционные системы и сети

Операционные системы являются связующим звеном между устройствами электронных вычислительных машин и исполняемыми программными приложениями, а также пользователями. Операционная система выполняет роль программной надстройки над архитектурной организацией ЭВМ, которая способна предоставить пользователям удобный интерфейс, а так же взять на себя обязанности управления набором его подсистем в автоматическом режиме. Кроме того операционная система содержит готовые процедуры, позволяющие управлять внутренними и внешними ресурсными возможностями, то есть представляет собой некую автоматизированную систему управления функционированием ЭВМ, которая повышает удобство и эффективность применения ЭВМ.

Операционные системы, как правило, хранятся во внешних модулях памяти ЭВМ, на дисках. При запуске ЭВМ операционная система переписывается из памяти на жёстком диске в оперативную память, что именуется загрузкой операционной системы.

Сетевая операционная система состоит из набора управляющих и обслуживающих программных продуктов, которые призваны выполнить:

1. Межпрограммные способы доступа, то есть обеспечение возможности организовать связь среди отдельных прикладных программ комплекса, которые реализованы в разных сетевых узлах.
2. Обеспечение доступа отдельных программных приложений к сетевым ресурсам, и прежде всего, к модулям ввода и вывода.
3. Обеспечение синхронизации работы программных приложений при одновременном их обращении к одному и тому же доступному ресурсу.
4. Обеспечение информационного обмена среди программных приложений с применением почтовых ящиков сети.
5. Обеспечение удалённого ввода заданий, которые поступают с любого из терминалов, и реализация их на любой из ЭВМ в оперативном или пакетном режиме.
6. Обеспечение обмена информационными комплектами данных среди сетевых ЭВМ.
7. Обеспечение информационной защиты и защиты вычислительных сетевых ресурсов от несанкционированного доступа.

Сервисные подсистемы обеспечивают расширение возможностей операционных систем. Системы технического обслуживания применяются с целью облегчения осуществления тестов устройств ЭВМ и используются работниками, занимающимися обслуживанием ЭВМ.