Архитектура вычислительных систем Ом ГТУ 2013 План

Архитектура вычислительных систем Ом. ГТУ 2013

План лекции Введение Цели и задачи курса Требования образовательного стандарта Понятия ЭВМ и ВС Отличия ЭВМ и ВС Понятие архитектуры вычислительной системы (ВС) Архитектура как набор компонентов Архитектура как набор уровневых интерфейсов

Цель и задачи курса • Цель дисциплины – изучить организацию современных компьютерных систем и процессы обработки информации на всех уровнях компьютерных архитектур. • Задачи дисциплины – дать представление об организации и типах ВС, о параллельной обработке информации и современных классах ВС.

Требования образовательного стандарта • • • Арифметические и логические основы ЭВМ Элементы и узлы ЭВМ Периферийные устройства ЭВМ Микропроцессоры Архитектура ПЭВМ Рабочие станции и серверы. Специализированные ЭВМ высокой производительности

Понятия ЭВМ и ВС • ЭВМ (вычислительная машина) – комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации, подготовки и решения задач пользователя. • ВС (вычислительная система) – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или вычислительных машин, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для подготовки и решения задач пользователей.

Отличия ЭВМ и ВС • Формально – по количеству вычислителей. Множественность вычислителей позволяет реализовать в ВС параллельную и распределенную обработку данных. • Можно рассматривать ВС как концептуальную противоположность ЭВМ по совокупности характеристик.

Сравнение компонентов архитектур ЭВМ ВС Обработка информации Последовательная Параллельная Структура устройств Фиксированная Программируемая Устройства Неоднородные Однородные

Термин «архитектура» был впервые применен к организации ЭВМ при проектировании IBM 360 для описания доступной программисту аппаратуры.

Понятие архитектуры ВС • В узком смысле архитектура ВС – это архитектура набора команд • В широком смысле архитектура охватывает понятие организации системы, включающее такие высокоуровневые аспекты разработки ВС как система памяти, комплексирование устройств, организацию ввода/вывода и т. п.

Понятие архитектуры ВС

Архитектура как набор компонентов

Архитектура как набор уровневых интерфейсов Архитектура вычислительных систем Уровень Функции на данном уровне 1. Система в целом Интерфейсы на данном уровне Языки: - оператора - программирования - базы данных - управления заданиями Системные программы: - утилиты - редакторы - … N. Уровень управления логическими ресурсами Управление БД, файлами, виртуальной памятью, сетевой телеобработкой Драйверы доступа к данным и управления ресурсами N+1. Уровень управления физическими ресурсами Управление внешней и оперативной памятью, процессами Драйверы и микросхемы

Чёрный ящик С точки зрения пользователя любую ВС можно представить в виде «черного ящика» , который получает данные и выдает результат.

Структура ЭВМ Укрупненная структура ЭВМ: центральный процессор (ЦП), оперативная память (ОЗУ), устройства ввода-вывода информации (УВВ) и объединяющая их шина данных.

Архитектура ЦП УУ- устройство управления, БВИ – блок ввода информации (аккумулятор), АЛУ – арифметико-логическое устройство

Основные понятия • Программа – последовательность команд на машинном языке. • Машинный язык – цифровой бинарный код, содержащий данные и команды, интерпретируемый конкретными цифровыми схемами – цифровой машиной. Для упрощения понимания и повышения эффективности работы человека язык и архитектура представляются на необходимом уровне абстракции.

Уровни абстракции

Литература • Хорошевский, В. Архитектура вычислительных систем / В. Г. Хорошевский. Москва: МГТУ им. Баумана, 2008. - 520 с. • Цилькер, Б. Организация ЭВМ и систем / Б. Я. Цилькер, С. А. Орлов. СПб. : Питер 2007, 672 c.