Классификация вычислительных систем

ВВЕДЕНИЕ

Вычислительные машины за свою полувековую историю прошли стремительный и впечатляющий путь, отмеченный частыми сменами по-колений ЭВМ. Стремительное развитие науки и проникновение человечес-кой мысли во все новые области вместе с решением поставленных прежде проблем постоянно порождает поток вопросов и ставит новые, как правило более сложные, задачи. Во времена первых компьютеров казалось, что уве-личение их быстродействия в 100 раз позволит решить большинство проб-лем, однако гигафлопная производительность современных суперЭВМ се-годня является явно недостаточной для многих ученых. Электро и гидро-динамика, сейсморазведка и прогноз погоды, моделирование химических соединений, исследование виртуальной реальности - вот далеко не полный список областей науки, исследователи которых используют каждую воз-можность ускорить выполнение своих программ.

Основным направлением совершенствования ЭВМ является неуклон-ный рост производительности (быстродействия) и интеллектуальности вы-числительных средств. Наиболее перспективным и динамичным направле-нием увеличения скорости решения прикладных задач является широкое внедрение идей параллелизма в работу вычислительных систем (ВС).

Дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напря-мую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построе-ния многопроцессорных систем и сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров и ЭВМ.

Термин вычислительная система появился в начале 60-х гг. при появлении ЭВМ III поколения. Это время знаменовалось переходом на но-вую элементную базу - интегральные схемы. Следствием этого явилось по-явление новых технических решений: разделение процессов обработки ин-формации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное ис-пользование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Поя-вились сложные режимы работы ЭВМ - многопользовательская и много-программная обработка. Отражая эти новшества, и появился термин “вы-числительная система”,т.е. возможность построения параллельных ветвей в вычислениях, что не предусматривалось классической структурой ЭВМ.

Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение про-изводительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

Наличие нескольких вычислителей в системе позволяет совершенно по-новому решать проблемы надежности, достоверности результатов об-работки, резервирования, централизации хранения и обработки данных, децентрализации управления и т.д.

К настоящему времени спроектированы и опробованы сотни различных компьютеров, использующих в своей архитектуре тот или иной вид параллельной обработки данных. В научной литературе и технической до-кументации можно найти более десятка различных названий, характеризу-ющих лишь общие принципы функционирования параллельных машин: векторно-конвейерные, массивно-параллельные, компьютеры с широким командным словом, систолические массивы, гиперкубы, спецпроцессоры и мультипроцессоры, иерархические и кластерные компьютеры, dataflow, матричные ЭВМ и многие другие. Если же к подобным названиям для пол-ноты описания добавить еще и данные о таких важных параметрах, как, например, организация памяти, топология связи между процессорами, синхронность работы отдельных устройств или способ исполнения арифметических операций, то число различных архитектур станет и вовсе необозримым.

Основные принципы построения, закладываемые при создании ВС:

• возможность работы в разных режимах;

• модульность структуры технических и программных средств, что позволяет совершенствовать и модернизировать вычислительные системы без коренных их переделок;

• унификация и стандартизация технических и программных решений;

• иерархия в организации управления процессами;

• способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации;

• обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений.

Теоретическая часть данной работы посвящена теме «Классификация вычислительных систем». В работе рассматриваются следующие вопросы: что такое ВС; основные понятия, используемые в ВС; структура ВС; клас-сификация ВС.

Практическая часть данной работы посвящена реализации экономичес-кой задачи «Расчет эластичности спроса в маркетинговых исследованиях» на ПК с применением табличного процессора MS Excel 97.

Цель курсовой работы – углубить знания по выбранной теме и проде-монстрировать навыки с ПК и табличным процессором MS Excel 97.

Основные понятия, используемые при изучении вс

Вычислительная система - это совокупность взаимосвязанных и взаи-модействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и про-граммного обеспечения, предназначенную для подготовки и решения задач пользователей. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ яв-ляется наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.

Структура ВС - это совокупность комплексируемых элементов и их связей. В качестве элементов ВС выступают отдельные ЭВМ и процессоры. В ВС, относящихся к классу больших систем, можно рассматривать структуры технических, программных средств, структуры управления и т.д.

Основные понятия, используемые в ВС, - это ЭВМ, центральный про-цессор (ЦП), программное обеспечение (ПО), канал ввода-вывода, устрой-ство управления внешними устройствами (УУВУ) и периферийные устрой-ства.

В настоящее время под словом ЭВМ обычно понимают цифровые элек-тронные машины, предназначенные для автоматизации процесса обработки информации. ЭВМ часто называют компьютером. Термин компьютер озна-чает вычислитель, т.е. устройство для вычислений. Это связано с тем, что первые ЭВМ создавались только для вычислений, т.е. должны были заменить механические вычислительные устройства (арифмометры). Современные ЭВМ делятся на основные классы: суперЭВМ, мини-ЭВМ, микроЭВМ.

ЦП обеспечивает непосредственное преобразование данных по заданной программе и осуществляет управление взаимодействием всех устройств ЭВМ. В состав ЦП входит центральное устройство управления, арифметико-логическое (операционное) устройство (АЛУ), внутренняя память процессора (регистровая, сверхоперативная, кэш-память).

ПО – совокупность программ, процедур и правил вместе со связанной с этими компонентами документацией, позволяющей использовать ЭВМ для решения различных задач. ПО позволяет усовершенствовать организацию ра-боты ВС с целью максимального использования ее возможностей; повысить производительность и качество труда пользователя; адаптировать программы пользователя к ресурсам конкретной ВС; расширить ПО ВС.

Каналы ввода-вывода предназначены для выполнения операций ввода-вывода и обеспечивают все двусторонние связи между оперативной памятью и процессором, с одной стороны, и множеством различных периферийных устройств, с другой.

 Скачать реферат