Вычислительные машины, системы и сети

Введение

Аппаратное обеспечение – это различные модули, которые образуют архитектурную организацию компьютера. Все компоненты, входящие в состав компьютера, подразделяются на внутренние и внешние устройства.

Программное обеспечение - это набор всех программ, который хранится во всех модулях постоянной памяти компьютера.

Информационное обеспечение состоит из определённой совокупности задач по переработке, сохранению и трансляции информации, решаемых при помощи компьютерного оборудования.

Вычислительные машины, системы и сети

Электронная система - это любой набор электронных устройств, выполняющих обработку информации.

Основными характеристиками, определяющими качество электронных вычислительных машин, являются следующие параметры:

• Быстродействие - количество команд, исполняемых ЭВМ за одну секунду.
• Производительность - объём работ, которые осуществляет ЭВМ за единицу времени, как правило, в секунду.
• Ёмкость памяти - число информационных структурных единиц, которые способны одновременно располагаться в памяти. Самой маленькой структурной единицей считается бит. Обычно ёмкость памяти оценивается в Мегабайтах или Гигабайтах. Ёмкость оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и внешних запоминающих устройств (ВЗУ) обычно оценивается отдельно.
• Надёжность - способность ЭВМ при заданных условиях осуществлять необходимый функциональный набор в определённый временной период.
• Точность - способность отличать почти одинаковые величины. Точность формирования итоговых результатов работы, как правило, задаётся разрядностью компьютера.
• Достоверность - свойство правильного восприятия и воспроизведения информации. Достоверность определяется вероятностью формирования безошибочных итогов.
• Гибкость - способность системы осуществлять перенастройку для решения разных задач.
• Избыточность - степень соотношения сложности решаемой задачи с системными возможностями.

Вычислительная система представляет собой частный случай электронной системы, предназначенной для обработки входных сигналов и трансляции выходных сигналов (информационных данных). В качестве входных и выходных сигналов могут использоваться как аналоговые, так и цифровые закодированные последовательности информационных данных. В состав вычислительной системы входят модули, предназначенные для хранения и пересылки сигналов данных. Ниже изображена структурная схема электронной вычислительной системы.

Рисунок 1. Структурная схема электронной вычислительной системы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Вычислительные системы могут быть реализованы с программируемой или с фиксированной логической структурной организацией. Системы, обладающие фиксированной или «жёсткой логикой», характеризуются тем обстоятельством, что у них принципы функционирования и хранения информации непосредственно зависят от её схемного построения. Это означает, что практически любая система, выполненная по принципу «жёсткой логики», всегда является специализированной, предназначенной для узкого проблемного класса решаемых задач.

Программируемая или универсальная система является вычислительной системой, способной адаптироваться к любой категории задач. Её можно перенастраивать под разные алгоритмы работы без коррекций аппаратного обеспечения. Назначение различных алгоритмов функционирования системы осуществляется путём задания новых управляющих информационных данных. Основным преимуществом данных систем является возможность задания разных типов разрешаемых задач без коррекции их схемотехнической организации.

Стандартная версия вычислительной системы включает в свой состав следующие компоненты:

1. Модуль процессора.
2. Блоки память, состоящие из оперативной и постоянной памяти (ОЗУ и ПЗУ).
3. Устройство ввода и вывода данных, предназначенное для информационного обмена с внешними устройствами.

Все компоненты вычислительной системы имеют возможность информационного обмена при помощи общей шины, именуемой каналом связи или системной магистралью. На рисунке ниже изображена структурная схема вычислительной системы:

Рисунок 2. Структурная схема вычислительной системы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Системная магистраль включает в свой состав следующий набор шин, представляющих более низкие уровни:

• Шина адреса.
• Шина данных.
• Шина управления.
• Шина питания.

Гибкость функционирования вычислительной системы достигается за счёт того, что весь операционный набор задаётся программным обеспечением. Кроме того, гибкости в работе способствует организация обмена информацией по системной магистрали. Практически любая вычислительная система способна действовать в следующих режимах обмена информацией по системной магистрали:

• Информационный обмен в программном режиме.
• Информационный обмен по прерыванию программы.
• Информационный обмен в режиме прямого доступа к памяти.

Для реализации режима распределённой обработки информационных данных, были реализованы многомашинные вычислительные системы, которые предназначены для следующих направлений:

1. Многомашинные вычислительные системы, объединяющие в своём составе несколько ЭВМ, связанных специализированными средствами коммуникаций. Эти комплексы в свою очередь могут быть локальными или дистанционными. В локальных комплексах все ЭВМ располагаются в одном здании или помещении. В дистанционных комплексах все машины расположены на значительных удалениях от центральной ЭВМ и связь между ними обеспечивается использованием различных каналов связи.
2. Полноформатная вычислительная сеть, объединяющая значительное количество различного компьютерного оборудования, которое подсоединено к коммуникационным линиям связи.