Учебный курс Архитектура ЭВМ и ВС часть 2

Учебный курс Архитектура ЭВМ и ВС, часть 2 Занятие 1 ктн, доцент Трунков Сергей Владимирович Архитектура ЭВМ и ВС

Занятие № 1 Вопросы занятия: 1. Введение. Анализ результатов успеваемости за семестр 2. Понятие о вычислительных системах 3. Обзор и классификация вычислительных систем 2 Архитектура ЭВМ и ВС

Вопрос № 1 Введение. Анализ результатов успеваемости за семестр 3 Архитектура ЭВМ и ВС

Архитектура ЭВМ и ВС Расчет часовой нагрузки Аудиторные часы Формы контроля 3 -й семестр 32 4 -й семестр 48 Всего 80 промежуточный контроль; итоговый контроль Самостоя- Форма тельная аттест. работа 24 ч ЗЧ 4

Литература Основная: 1. Максимов Н. В. , Попов И. И. , Партыка Т. Л. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем. - М. : Форум, 2010. 512 с. : ил 2. Бройдо В. Л. , Ильина О. П. Архитектура ЭВМ и систем. - СПб. : Питер, 2009. - 720 с. : ил 3. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. - СПб. : Питер, 2007. Дополнительная: 1. http: //bookfi. org/ 2. http: //www. infanata. org/ 5 3. http: //www. intuit. ru/ Архитектура ЭВМ и ВС

Особенности организации занятий Время проведения занятий - это 2 -я и 3 -я пары (еженедельно - по пятницам). Примечание. Под часами консультаций будут пониматься перерывы между аудиторными занятиями по изучаемой дисциплине, а также специально выделенные часы для консультаций и ликвидации задолженностей (пятница, время – 16: 10 – 17: 10). 6 Архитектура ЭВМ и ВС

Особенности организации занятий В рамках занятий мы попытаемся провести небольшой конкурс на лучшее научное сообщение (доклад) по теме «Перспективы практического использования возможностей ЭВМ и вычислительных систем (январь – март 2012 года). На каждом занятии (начиная со следующего) мы будем выделять 7 -10 минут (максимум) только на ОДНО (иногда ДВА) выступление, чтобы каждый ЖЕЛАЮЩИЙ имел возможность сделать небольшое научное сообщение по интересующей его теме в рамках общей тематики дисциплины. 7 Архитектура ЭВМ и ВС

ВОПРОСЫ? 8 Архитектура ЭВМ и ВС

Вопрос № 2 Понятие о вычислительных системах 9 Архитектура ЭВМ и ВС

Что такое ЭВМ? Согласно ГОСТ 15971 -90 под вычислительной машиной понимается совокупность технических средств, создающая… а) возможность проведения обработки информации и… б) получения результатов в необходимой форме. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) – это вычислительная машина, основные устройства которой выполнены на электронных компонентах. 10 Архитектура ЭВМ и ВС

Что такое СИСТЕМА? СИСТЕМА (слово греческое и означает «целое, составленное из частей» ; «соединение чего-либо в единое целое» ) – это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует определенную целостность, единство. Термин «система» обозначает как реальные, так и абстрактные объекты и широко используется для образования других понятий, например банковская система, информационная система, кровеносная система, политическая система, система уравнений и др. 11 Архитектура ЭВМ и ВС

Что такое ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА? Под ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ (ВС) понимается совокупность аппаратных и программных средств электронновычислительной машины 12 Архитектура ЭВМ и ВС

Конрад Цузе 13 Архитектура ЭВМ и ВС

Машина Цузе 14 Архитектура ЭВМ и ВС

Джон Атанасов 15 Архитектура ЭВМ и ВС

Машина Атанасова-Берри 16 Архитектура ЭВМ и ВС

Преспер Эккерт и Джон Мочли 17 Архитектура ЭВМ и ВС

Машина Эниак 18 Архитектура ЭВМ и ВС

Поколения ЭВМ 19 Архитектура ЭВМ и ВС

Суперкомпьютер «Ломоносов» 20 Архитектура ЭВМ и ВС

Что такое ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА? Под ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ (ВС) понимается совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих процессоров (или ЭВМ), работающих под управлением системного программного обеспечения. Архитектура ЭВМ и ВС 21

Что такое КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ? КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ – это, по сути дела, объединение элементов ВС (электронновычислительных машин и/или процессоров) в единый вычислительный комплекс. Основными целями комплексирования являются: 1. Повышение производительности СВТ 2. Повышение надежности работы СВТ. 22 Архитектура ЭВМ и ВС

23 Архитектура ЭВМ и ВС

24 Архитектура ЭВМ и ВС

Определение «ВС» ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА (ВС) — это совокупность одного или нескольких компьютеров (или процессоров), программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационновычислительных процессов. 25 Архитектура ЭВМ и ВС

Архитектурные основы «ВС» Поскольку основой любой вычислительной системы является ЭВМ (или процессор), то архитектура ВС включает, по крайней мере, ЧЕТЫРЕ основные компоненты: 1. Структурную реализацию ВС 2. Архитектуру ЭВМ (процессоров), входящих в состав ВС 3. Состав программного обеспечения 4. Номенклатуру периферийного оборудования Архитектура ЭВМ и ВС 26

ВОПРОСЫ? 27 Архитектура ЭВМ и ВС

Вопрос № 3 Обзор и классификация вычислительных систем 28 Архитектура ЭВМ и ВС

Признаки классификации ВС Для классификации ВС используем следующие классификационные признаки: 1. Тип ВС 2. Степень однородности 3. Режим работы 4. Способ управления 5. Территориально-структурной организации. Архитектура ЭВМ и ВС 29

По типу различают ВС: 1. Одномашинные ВС (ОМ ВС) 2. Многомашинные ВС (ММ ВС) 3. Многопроцессорные ВС (МП ВС) 30 Архитектура ЭВМ и ВС

По степени однородности различают ВС: 1. Однородные ВС (ОВС) 2. Неоднородные ВС (НВС) 31 Архитектура ЭВМ и ВС

По режиму работы различают ВС: 1. ВС, работающие в оперативном режиме (режим on-line) 2. ВС, работающие в неоперативном режиме (режим off-line) 32 Архитектура ЭВМ и ВС

По способу управления различают ВС: 1. ВС с централизованным управлением 2. ВС с децентрализованным управлением 33 Архитектура ЭВМ и ВС

По территориально-структурной организации различают ВС: 1. Территориально-сосредоточенные ВС 2. Территориально-распределенные ВС 3. Структурно-одноуровневые ВС 4. Структурно-многоуровневые ВС 34 Архитектура ЭВМ и ВС

Структура ВС Под структурой ВС обычно понимают вариант соединения компонентов вычислительной системы между собой. Среди множества вариантов структурной реализации можно выделить 5 основных: 1. Иерархическая ВС 2. Радиальная ВС 3. Полносвязная ВС 4. Кольцевая ВС 5. Матричная ВС Архитектура ЭВМ и ВС 35

Классификация Флинна Архитектурно-структурная классификация особого рода была предложена Флинном (М. Flynn) в начале 60 -х гг. В ее основу заложено два возможных вида параллелизма: А) независимость потоков заданий (команд), существующих в системе Б) независимость (несвязанность) данных, обрабатываемых в каждом потоке. 36 Архитектура ЭВМ и ВС

37 Архитектура ЭВМ и ВС

Тип классификации ОКОД К первому типу архитектурной реализации (ОКОД) относят обычные ЭВМ (компьютеры) или однопроцессорные ВС. 38 Архитектура ЭВМ и ВС

Тип классификации ОКМД Ко второму типу архитектурной реализации (ОКМД) относят многопроцессорные или векторные ВС. Ранними примерами таких ВС можно считать большие машины типа ILLIAK-IV, ПС-3000, Эльбрус, Cray YMP и др. Позднее с появлением и совершенствованием микропроцессоров появилось понятие «SIMD-компьютер» . 39 Архитектура ЭВМ и ВС

Тип классификации МКОД Третий тип архитектурной реализации (МКОД) предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по «цепочке» . Ранними примерами таких ВС можно считать большие машины типа STAR-100, GYBER-205, GRAY-1 и др. 40 Архитектура ЭВМ и ВС

Тип классификации МКМД Четвертый тип архитектурной реализации (МКМД) предполагает построение своеобразного векторно-конвейерного способа обработки данных для достижения максимального параллелизма вычислений. Системы типа МКМД имеют несколько процессоров, которые функционируют асинхронно и независимо. В любой момент, различные процессоры могут выполнять различные команды над различными частями данных. 41 Архитектура ЭВМ и ВС

42 Архитектура ЭВМ и ВС

Примечание Большинство самых современных супер-ЭВМ (Фуджитсу, Тяньхэ-1 А, Крей-Ягуар и др. ) имеют архитектуру, основанную на МКМД 43 Архитектура ЭВМ и ВС

ВОПРОСЫ? 44 Архитектура ЭВМ и ВС

СПАСИБО за ВНИМАНИЕ (P. S. Не забывайте подготовить к следующему занятию научное сообщение) 45 Архитектура ЭВМ и ВС