Назначение компьютеров и программного управления. Принципы построения и функционирования компьютера. Основные характеристики и классификация компьютера. Специфика организации ввода/вывода данных. Запоминающие устройства и организация памяти компьютера.
Аннотация к работе
.2 ПАИ и интерфейсы прикладных программ 2.3 Быстродействие и производительность компьютераКомпьютер - это техническая система, предназначенная для обработки данных (информации) на основе программ (алгоритмов). Совокупность задач, решение которых возлагается на компьютер, определяет область применения компьютера. Принято выделять три основных области применения компьютера: Научно - техническая. Научно-техническая область применения основана на использовании большого объема вычислений при относительно небольшом объеме данных для: А) Моделирования процесса в механических, электрических, физических и других системах. Компьютеры для этих задач должны иметь большую вычислительную мощность при умеренной емкости памяти и быть хорошо приспособлены для работы с графической информацией.Один из принципов реализации программного управления был предложен Джоном Нейманом в 1945 году и этот принцип стал основополагающим для построения всех типов компьютеров. Неймановский принцип программного управления состоит в следующем: Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы информации, называемые словами. Слова размещаются в ячейках памяти компьютера и идентифицируются номерами ячеек, которые определяют адрес слова. Алгоритм представляется как последовательность управляющих слов, называемых командами (инструкциями). Команда определяет наименование операции и слова, участвующие в операции в качестве операндов и результатов.Компьютер строится из совокупностей устройств, обеспечивающих хранение, обработку, ввод и вывод данных. Процессор - это устройство для выборки команд из памяти и выполнения действий, предписанных командой. Обработка команды выполняется следующим образом: Процессор посылает в память адрес команды А и из памяти в процессор выбирается команда А. Процессор дешифрует код операции, указанной в команде и читает из памяти операнды Аі, Aj, и т.д. указанные в команде.Длина слова составляет от 1 до 8 байт. Система команд может составлять от нескольких десятков до 600 команд. Быстродействие, в зависимости от области применения компьютеров от 1 млн. операций в секунду до многих миллиардов операций/сек. Емкость памяти исчисляется: 1 КБАЙТ = 1024 байт Быстродействие памяти определяется затратами времени на передачу некоторого объема данных при чтении (записи).Строятся на основе СБИС емкостью 256-1024 Мбайт, которые обеспечивают время доступа При наличии слова с адресом А в СОЗУ формируется сигнал У=1, отмечающий наличие слова и выборка слова (команды, данных) производится за время близкое к одной наносекунде, за счет этого длительность обращения к СОЗУ примерно в 10 раз меньше, чем к ОП. Читаемые и записываемые слова являются копиями слов, хранимых в ОП но каждая запись производится и в СОЗУ и в ОП. Перемещение механизма доступа на цилиндр с адресом А1, что занимает время от 0 до 100мс Обычно среднее время на уровне 5-10 мс. Ожидание подхода сектора с адресом А3 на линию чтения/записи, занимает время от 0 до 10 мс (в среднем 5мс).К операциям ввода/вывода относятся все операции, управляющие работой ВУ и обеспечивающие передачу данных между ВУ и ОП. Все ВУ подключаются к интерфейсам В/В: Каждый контроллер выполняет две основные функции: 1. Преобразует стандартную последовательность сигналов интерфейса в последовательность сигналов, обеспечивающих управление работой ВУ. При вводе данных СД передается по ПУИ в процессор, а при выводе из процессора в контроллер, после чего команда ввод/вывод считается выполненной. Процессор формирует последовательность сигналов стандартного интерфейса, обеспечивает анализ флагов и прерываний и передачу слова данных между контроллером и регистром СД.Программы используются аппаратурой компьютера, процессором, ЗУ и устройствами в/в. Поскольку возможности аппаратуры ограничены, то встает вопрос о необходимом составе операций, способах адресации и так далее, разумно ограничивающих состав аппаратуры. Архитектура компьютера - это совокупность свойств аппаратуры, влияющая на процесс выполнения программы. Проблема погружения задач в аппаратуру компьютера, способного выполнять только фиксированный набор операций, решается на основе принципа многоуровневой реализации функции. ОС - это набор программных средств, обеспечивающих управление устройствами, программами, памятью, программами и так далее.Этот интерфейс включает в себя все макрооперации операционной системы компьютера AS/400 (1987 год) работающего по двух ступенчатой системе построения программ: 1. Если компьютер состоит из N устройств, то НБ характеризуется: V=(V1…..VN) Среднее быстродействие устройства вычисляется следующим образом: если устройство выполняет операции 1,…,G за среднее время t1 … TG, то быстродействие: Vi=1/(api ti ) оп/с, где p1 …PG-вероятность появления операции в смеси операций, выполняемых устройством. В этом случае, чтобы оценить влияние структурной организации компьютера на его производительность используются оценки комплексной производительности. Системная производительность всегда меньше НБ и комплексной прои
План
Содержание
Введение
1. Принципы построения и функционирования компьютера
1.1 Назначение компьютеров и программного управления