1: Проектирование центральных и периферийных устройств ЭВС
2: Классификация ЭВМ настольные ЭВМ (персональные ЭВМ и рабочие станции); портативные (переносные) ЭВМ; серверы; мейнфреймы; супер-ЭВМ.
3: Классификация вычислительных систем
4: Показатели качества функционирования ЭВМ и ВС Качество (quality) - совокупность свойств, определяющих возможность использования ВС по назначению. Качество ВС определяется ее техническими, эксплуатационными, экономическими и эргономическими характеристиками. Показатель качества — это вектор, компонентами которого служат показатели свойств, являющиеся частными показателями качества.
5: Показатели качества функционирования ЭВМ и ВС Интервальные показатели дают возможность оценить изменение качества во времени за определенный его промежуток; интегральные — позволяют оценить качество в среднем при функционировании ВС в течение длительного времени; точечные — характеризуют качество в данный момент времени.
6: Показатели качества функционирования ЭВМ и ВС показатели эффективности; показатели производительности; показатели надежности и готовности; показатели адаптивности; показатели экономичности
7: Эффективность ЭВМ и ВС Эффективность ЭВМ или ВС (System Efficiency) — это качество системы, характеризующее ее техническое совершенство, экономическую целесообразность отражающее степень ее соответствия своему назначению.
8: Производительность ЭВМ и ВС Производительность (быстродействие, performance) - одна из важнейших характеристик системы. Однако, до настоящего времени вопрос о том, что ж такое производительность или быстродействие системы, остается открытым. Это связано с тем, что даже на оценку производительности одной ЭВМ влияют слишком много факторов. Среди таких факторов можно отметить следующие: тип задач; число тех или иных операций, выполняемых при решении задачи; стиль программирования и другие особенности программы; логические возможности системы команд; структура процессора; характеристики и организация оперативной (ОП) и внешней памяти (ВП); особенности системы ввода-вывода;
9: Пиковая производительность Пиковая (техническая) производительность - теоретический максимум быстродействия компьютера при идеальных условиях. Идеальные условия обеспечиваются при: 1) подаче на вход процессоров ВС независимых друг от друга идеальных программ, каждая из которых состоит из бесконечной последовательности не связанных между собой и не конфликтующих при доступе в память команд; 2) задействовании в процессе выполнения идеальной программы всех арифметико-логических устройств (АЛУ) всех процессоров, входящих в состав ВС.
10: Реальная производительность Реальная (эффективная, номинальная) производительность – быстродействие показываемое при выполнении реальных прикладных программ может существенно отличаться от пиковой. Реальная производительность зависит от архитектуры ЭВМ и ВС, от программы, обрабатываемых данных. При оценке производительности на тестах приходится решать три проблемы, связанные с анализом результатов контрольного тестирования производительности: проблема достоверности оценок; проблема адекватности оценок; проблема интерпретации. Различают следующие группы тестов: 1) тесты производителей; 2) стандартные тесты; 3) тесты пользователей.
11: Время ответа ЭВМ и ВС Время ответа (Time of answer) — это длительность промежутка времени от момента поступления задания в систему до момента окончания его выполнения. Время ответа слагается из двух составляющих: времени выполнения задачи и времени ожидания. Время выполнения задачи при отсутствии параллельных процессов равно суммарной длительности всех этапов процесса — ввода, обращения к внешней памяти, процессорной обработки и вывода. Время выполнения задачи зависит от сложности вычислений и быстродействия устройств системы. Время ожидания — сумма промежутков времени, в течение которых задача находилась в состоянии ожидания требуемых ресурсов. Ожидание возникает при мультипрограммной обработке, когда ресурс, необходимый задаче, занят другой задачей и первая задача не выполняется, ожидая освобождения ресурса. Время ожидания зависит главным образом от режима обработки задач и интенсивности входного потока заданий.
12: Показатели надежности и готовности ЭВМ и ВС Надежность (reliability) - свойство системы выполнять заданные функции, не изменяя во времени значения установленных эксплуатационных параметров, в заданных пределах, соответствующих определенным режимам и условиям эксплуатации, включающим условия использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Готовность системы (readiness) - способность технического устройства быть готовым к действию в любой момент времени. В свою очередь, готовность ЭВМ и ВС складывается из следующих составляющих: доступность (availability)- это свойство системы находиться в состоянии готовности к работе; безотказность (reliability) – это свойство системы работать без отказов в течение продолжительного времени; безопасность (safety) – это свойство определяет, насколько критична ситуация временной неспособности системы должным образом выполнять заданные функции; ремонтопригодность (maintainability, repairs) - способность ВС к восстановлению в процессе эксплуатации.
13: Методы повышения надежности ЭВМ и ВС Производственные методы, определяют пути повышения надежности в процессе создания элементов ЭВМ и ВС. 1)получение однородной продукции; 2)стабилизацию технологии; 3)анализ дефектов и механизмов отказов; 4)исключение известных видов отказов; 5)разработку методов испытаний. Определение зависимостей показателей надежности от интенсивности внешних воздействий; 6)проведение ускоренных испытаний и тренировки изделий; 7)повышение культуры производства; 8)контроль качества изделий на всех участках технологического процесса.
14: Методы повышения надежности ЭВМ и ВС Схемно-конструкторские методы повышения надежности используются инженерами-разработчиками на стадии проектирования ЭВМ и ВС. 1)выбор подходящих уровней нагрузки; 2)унификацию элементов и узлов. Входной контроль элементов и узлов; 3)разработку схем с широкими допусками на отклонение параметров эле-ментов; 4)резервирование; 5)контроль работы оборудования и введение избыточности по времени; 6)использование корректирующих кодов.
15: Методы повышения надежности ЭВМ и ВС Эксплуатационные методы обеспечивают повышение надежности за счет организации технического обслуживания ЭВМ и ВС. 1)сбор информации по надежности ЭВМ и ВС; 2)коррекцию рабочих режимов ЭВМ и ВС; 3)проведение профилактических мероприятий; 4)обучение обслуживающего персонала.
16: Адаптивность и экономичность ЭВМ и ВС Адаптивность системы - способность ВС к самоорганизации. Масштабируемость - возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Экономичность ЭВМ или ВС оценивается затратами на разработку и эксплуатацию: в стоимость системы входит стоимость как технических средств, так и программного обеспечения. Стоимость технических средств является установившейся категорией. При оценке стоимости ПО нужно различать стоимость разработки и стоимость сопровождения. На стоимость разработки ПО влияют следующие группы факторов: 1) факторы, связанные с формулированием задачи проектирования; 2) факторы, связанные с организацией проектирования; 3)факторы, определяемые влиянием окружающей среды.
17: Архитектура ЭВМ и ВС Архитектура ЭВМ — абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию. Понятие «архитектура ЭВМ» является комплексным и включает в себя целый ряд элементов, основные из них следующие: 1) структурная схема ЭВМ; 2) средства и способы доступа к элементам структурной схемы, включая обмен с внешней средой; 3) организация и разрядность интерфейсов в ЭВМ; 4) набор и доступность регистров; 5) организация и способы адресации памяти; 6) способы представления и форматы данных ЭВМ; 7) набор машинных команд; 8) форматы машинных команд; 9) обработка нештатных ситуаций (прерывания, особые ситуации, ловушки); 10) топология связи отдельных устройств и модулей.
18: Классификация архитектур ЭВМ и ВС (по Флинну) SISD - архитектура с одинарным потоком команд и одинарным потоком данных. SIMD - архитектура ЭВМ с одинарным потоком команд и множественным потоком данных. Процессор таких машин имеет матричную структуру, в узлах которой включенное большое количество сравнительно простых быстродействующих процессорных элементов. MISD - архитектура с множественным потоком команд и одинарным потоком данных, которая получила также название конвейера обработки данных. MIMD - архитектура с множественными потоками команд и данных. К таким структурам относятся многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы.
19: Архитектура фон Неймана Принцип двоичного кодирования; Принцип адресуемости памяти; Принцип однородности памяти; Принцип последовательного программного управления; Принцип жесткости архитектуры.
20: Архитектура фон Неймана
21: Архитектура фон Неймана Принципы фон Неймана выражаются следующими правилами построения ЭВМ: 1) ЭВМ состоит из трех основных компонент: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ). 2) Информация, которую обрабатывает ЭВМ, делится на два типа: команды и данные. 3) И команды, и данные вводятся и хранятся в памяти ОЗУ. 4) Устройство управления (УУ) читает команды из ОЗУ и выполняет их, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции с данными. 5) С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).
22: Постнеймановская архитектура
23: Архитектура с общей шиной (магистральная)
24: Архитектура IBM PC
25: Конвейерная обработка данных
26: Структура центрального процессора
27: Арифметико-логическое устройство
28: Микропрограммное представление
29: Микропрограммное представление Командой называют записанную в некотором алфавите совокупность всех сведений, необходимых для выполнения некоторых операции в машине; Структура команды - перечень сведений (элементов команды), необходимых для выполнения операций; Формат команды - распределение отдельных элементов команды по символам слова, изображающего команду; Система команд ЭВМ - совокупность всех выполняемых машиной команд, отличающихся друг от друга операционной частью и/или форматом адресной части; Микрооперация (МО) - элементарный акт преобразования или передачи информации, выполняемый, как правило, за один машинный такт; Микрокоманда (МК) - набор сведений, необходимых для выполнения одной или нескольких микроопераций, реализуемых в течение одного машинного цикла; Микропрограмма (МП) - последовательность микрокоманд или микроопераций, необходимых для выполнения одной машинной операции.
30: Функции устройства управления 1) Формирование адреса команды, подлежащей выполнению; 2) Выборку очередной команды из памяти и хранение команды или ее части во время выполнения задаваемых командой операций; 3) Определение типа команды и/или операции и формирование соответствующего цикла выполнения команды; 4) Формирование адресов операндов; 5) Извлечение операндов из памяти и отсылку их в АЛУ; 6) Запуск АЛУ на выполнение операции (при наличии отдельного блока управления АЛУ) или формирование управляющих сигналов, для управления выполнением операций в АЛУ (при отсутствии отдельного блока управления АЛУ); 7) Формирование адреса результата и запись его в память.
31: Принцип работы устройства управления
