информатика (архитектура)

ИНФОРМАТИКА

Часть 2.

АРХИТЕКТУРА

И ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНАЯ

ОРГАНИЗАЦИЯ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

(©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru

Понятие системы• Элемент системы – часть системы, имеющая определенное

функциональное назначение. Сложные элементы систем, состоящие из более простых взаимосвязанных элементов, называют подсистемами.

• Организация системы — внутренняя упорядоченность, согласованность взаимодействия элементов системы.

• Структура системы — состав, порядок и принципы взаимодействия элементов системы, определяющие основные свойства системы.

• Архитектура системы — совокупность свойств системы, существенных для пользователя.

• Целостность системы — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных ее элементов (эмерджентность свойств) и в то же время зависимость свойств каждого элемента от его места и функции внутри системы

Вычислительная система

• Вычислительная система

– это совокупность одного или нескольких компьютеров или процессоров, программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов.

Параметр

Этапы развития технологий

50-е годы 60-е годы 70-е годы 80-е годыС 90-х годов по

настоящее время

Цель использованиякомпьютера(преимущественно)

Научно-технические расчеты

Технические и экономические расчеты

Управлениеи экономическиерасчеты

Управление,предоставлениеинформации

Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление

Режим работы компьютера

Однопрограммный

Пакетная обработка

Разделение времени

Персональная работа

Сетевая обработка

Интеграция данных Низкая Средняя Высокая Очень высокая Сверхвысокая

Расположение пользователя

Машинный зал Отдельное помещение

Терминальный зал

Рабочий стол Произвольное мобильное

Тип пользователя Инженеры-программисты

Профессиональные программисты

Программисты Пользователи с общей компьютерной подготовкой

Слабо обученные пользователи

Тип диалога Работа за пультом компьютера

Обмен перфоносителями и машинограммами

Интерактивный(через клавиатуру и экран)

Интерактивный по жесткому меню

Интерактивный экранный типа «вопрос-ответ»

Эволюция компьютерных информационных технологий

Жизненный цикл технологий

* Источник: Книга Клайтон М. Кристенсен «Дилемма инноватора. Как из–за новых технологий погибают сильные компании»

Зависимость результативности технологии от вложенных в нее затрат *

Реальные S-кривые *

* Источник: Книга Клайтон М. Кристенсен «Дилемма инноватора. Как из–за новых технологий погибают сильные компании»

Источник: Клайтон М. Кристенсен «Дилемма инноватора. Как из–за новых технологий погибают сильные компании»

Виды технологий:

•Поддерживающие – эволюционные

•Революционные – подрывные (взрывают рынок, создают рынок)

Дилемма инноватора (человека, осуществившего успешное внедрение и коммерциализацию новшества, т.е. использовавший новшество для получения коммерческой выгоды) заключается в выборе момента перехода на новую технологию.

* Источник: Клайтон М. Кристенсен «Дилемма инноватора. Как из–за новых технологий погибают сильные компании»

Развитие фотоаппаратов *

9(©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru

* Источник: Отчет Gartner по итогам 2013 г.: http://www.gartner.com/newsroom/id/2575515

Цикл зрелости технологий (цикл ожиданий от технологий) *

10(©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru

Каждая технологическая инновация в процессе достижения зрелости проходит несколько этапов, каждый из которых характеризуется различной степенью интереса со стороны общества и специалистов:

•технологический триггер (англ. technology trigger) — появление инновации, первые публикации о новой технологии;•пик чрезмерных ожиданий (англ. Peak of Inflated Expectation) — от новой технологии ожидают революционных свойств, технология, благодаря новизне, становится популярной и предметом широкого обсуждения в сообществе;•избавление от иллюзий (англ. Trough of Disillusionment) — выявляются недостатки технологии, а утеря новизны не способствует восторженным публикациям, в сообществе отмечается разочарование новой технологией;•преодоление недостатков (англ. Slope of Enlightenment) — устраняются основные недостатки, интерес к технологии медленно возвращается, технология начинает внедряться в коммерческих проектах;•плато продуктивности (англ. Plateau of Productivity) — наступление зрелости технологии, сообщество воспринимает технологию как данность, осознавая её достоинства и ограничения.

Вывод (!):

не все технологии могут достичь этапов пика ожиданий и преодоления недостатков, преждевременно завершая свой цикл без перспектив к продуктивному использованию.

Цикл зрелости технологий (цикл ожиданий от технологий)

Основные классы

компьютеров

Определение

• Компьютер (электронно-

вычислительная машина, ЭВМ)

– комплекс технических средств,

предназначенных для

автоматической обработки

данных в процессе решения

вычислительных и

информационных задач.

Классификация компьютеров

1. По принципу действия.

2. По этапам создания и элементной базе.

3. По размерам и функциональным возможностям.

Классификация компьютеров по принципу действия

• аналоговые

• цифровые

• гибридные

Критерием классификации является форма представления информации, с которой они работают.

Классы компьютеров:

Аналоговые• аналоговые вычислительные машины (АВМ)

или ВМ непрерывного действия работают

с информацией, представленной в непрерывной

(аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда

значений какой-либо физической величины

(чаще всего электрического напряжения)

Форма представления информации в АВМ

Аналоговые• АВМ весьма просты и удобны в эксплуатации

• Программирование задач для решения их на этих машинах, как правило, не трудоемкое.

• Скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой

• Точность решения задач очень низкая (относительная погрешность до 2-5 %).

• На АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики обработки данных

Цифровые• цифровые вычислительные машины (ЦВМ) или ВМ

дискретного действия – работают с информацией,

представленной в дискретной, а точнее в цифровой

форме

Форма представления информации в ЦВМ

Гибридные

• Гибридные вычислительные машины (ГВМ) или ВМ комбинированного действия – работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.

• Они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ.

• ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

• Наибольшее распространение в науке и технике

получили ЦВМ с электрическим

представлением дискретной информации –

электронные цифровые вычислительные

машины, называемые ЭВМ, без упоминания об

их цифровом характере

Классификация компьютеров по этапам создания и используемой элементной базе

• 1-е поколение, 50-е гг.;

• 4-е поколение, 80-е – 90 е гг.;

• 5-е поколение, настоящее время;

• 6-е и последующие поколения (©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru

Классификация компьютеров по размерам и функциональным возможностям

ЭВМ

СуперЭВМ

Большие ЭВМ

Малые ЭВМ

МикроЭВМ

Технико-эксплуатационные

характеристики компьютеров

• быстродействие

• производительность

• тактовая частота

• емкость, или объем, памяти

• разрядность

• надежность

Быстродействие компьютеров• Измеряется усредненным количеством элементарных

операций, выполняемых машиной за единицу времени.

• Под элементарной операцией понимается любая

простейшая операция типа сложения, деления,

сравнения и т.д.

• Быстродействие ЭВМ существенно зависит от

организации ее памяти. Время, затрачиваемое на поиск

необходимой информации в памяти, заметно сказывается

на быстродействии ЭВМ

Производительность компьютеров• Измеряют, как правило, в миллионах операций в секунду.

• Единицами измерения производительности служат:– МИПС (MIPS – Mega Instruction Per Second) – для

операций над числами, представленными в форме с фиксированной запятой (точкой);

– МФлоПС (MFloPC – Mega Floating point Operation Per Second) для операций над числами, представленными в форме с плавающей запятой (точкой);

• Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительная, поскольку при этом ориентируются на некоторые конкретные типы операций, выполняемые при решении различных задач (исполнение программного кода, чтение данных с магнитного носителя, запрос к удаленной ЭВМ по компьютерной сети и т.д.)

Тактовая частота компьютеров• Более объективно нежели производительность определяет

быстродействие ЭВМ, поскольку каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов.

• Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.

• Тактовая частота определяется частотой генерируемых электрических импульсов, вырабатываемых через равные интервалы времени специальным устройством, расположенным внутри системного блока – генератором тактовых импульсов. Эти импульсы используются для согласованного приведения в действие всех устройств компьютерной системы

Объем памяти компьютеров• Определяет максимальное количество информации,

которое можно разместить в памяти ЭВМ.

• Память ЭВМ подразделяется на внутреннюю и внешнюю.

• Внутренняя (оперативная, ОП) память у различных классов машин различна.

• Емкость внешней памяти (ВЗУ) из-за блочной структуры и съемных конструкций накопителей практически не ограничена.

Разрядность компьютеров

• Определяет максимальное количество разрядов

двоичного числа, над которыми одновременно

может выполняться машинная операция, в том

числе и операция передачи информации.

• Чем больше разрядность, тем, при прочих равных

условиях, будет больше и производительность

компьютера

Надежность компьютеров

• Способность ЭВМ сохранять свои свойства при заданных

условиях эксплуатации в течение определенного

промежутка времени.

• Основными количественными характеристиками оценки

надежности ЭВМ служат следующие:

– вероятность безотказной работы за определенное время

при данных условиях эксплуатации,

– время наработки ЭВМ на отказ (современные ПЭВМ

15–25 тыс. ч., что соответствует 24-36 мес. эксплуатации *)

* Источник http://www.computerra.ru/cio/old/it-expert/argument/33594

Состав

вычислительной

системы

• Конфигурация – это состав вычислительной системы. Включает аппаратную и программную конфигурацию.

• Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно различают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию.

• Решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами.

• Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация программных решений требует более высокой квалификации персонала.

Конфигурация компьютеров

• Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами.

• Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Протокол – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы, с другими устройствами.

• Многочисленные интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, можно условно разделить на две большие группы:• параллельные; • последовательные.

Интерфейсы вычислительных систем

Параллельные интерфейсы

• Параллельные интерфейсы обычно имеют более сложное устройство, чем последовательные, но обеспечивают более высокую производительность.

• Их применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т. п.

• Производительность параллельных интерфейсов измеряют байтами в секунду (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с, Гбайт/с).

Последовательные интерфейсы

• Устройство последовательных интерфейсов проще. Для них не надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства (поэтому часто называют асинхронными интерфейсами)

• Пропускная способность их меньше и коэффициент полезного действия ниже, так как из-за отсутствия синхронизации посылок полезные данные предваряют и завершают посылками служебных данных. То есть на один байт полезных данных могут приходиться 1-3 служебных бита (состав и структуру посылки определяет конкретный протокол).

• Поскольку обмен данными через последовательные устройства производится не байтами, а битами, их производительность измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с, Гбит/с).

• Последовательные интерфейсы применяют для подключения «медленных» устройств (простейших устройств печати низкого качества, устройств ввода и вывода знаковой и сигнальной информации, контрольных датчиков, малопроизводительных устройств связи и т. п.), а также в тех случаях, когда нет существенных ограничений по продолжительности обмена данными (большинство цифровых фотокамер)

Программная конфигурация

• Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией.

• Программы – это упорядоченные последовательности команд.

• Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами.

• Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.

информатика (архитектура)

Documents

Архитектура компьютера

Архитектура ЭВМ

Архитектура ПК

современная архитектура

архитектура кириков штиглиц...

arhitektura , архитектура

Архитектура ros

архитектура монголии

УДК 72 - img-gorod.ru€¦ · архитектура...

информатика (архитектура ПО)

Архитектура osa

Информатика и ИКТporog-school.ru/gallery/рп...

bgp архитектура

Русская архитектура

архитектура востока

архитектура пк

Архитектура предприятий

Архитектура ЦОД

Высшее образование...

Архитектура классицизма