1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы



страница5/18
Дата23.12.2012
Размер1.84 Mb.
ТипДокументы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

Относительная адресация. Абсолютный адрес формируется как сумма сегментного и исполнительного адресов:

Аабс = Асегм + Аисп.

Асегм — 20-битовый начальный адрес сегмента, который является увеличенным в 16 раз (сдвинутым на 4 бита влево) 16-битовым адресом сегмента А’сегм, хранящемся в одном из 16-битовых сегментных регистров. Начальный адрес сегмента в таком варианте всегда кратен 16 байтам и может быть полностью идентифицирован А’сегм, т.е.

Асегм = 16 ´ А’сегм = А’сегм0000.

16-битовый исполнительный адрес может представлять собой сумму 3-х адресов (2 последних необязательны):

Аисп = Асмещ [+Абаз][+Аинд],

где Асмещ — 16-битовый адрес смещения относительно начала сегмента (или относительно базы, если есть Абаз), Абаз — 16-битовый адрес смещения базы адреса операнда относительно начала сегмента, Аинд — адрес индекса, дополнительная составляющая адреса операнда, использующаяся часто при программировании циклических процессов с массивами и таблицами.

При адресации данных могут использоваться все составляющие адреса, т.е.:

Аабс = Асегм + Аисп = Асегм + Асмещ [+Абаз][+Аинд].

При адресации команд программы могут использоваться только адреса сегмента и смещения, т.е.:

Аабс = Асегм + Аисп = Асегм + Асмещ = 16 ´ А’сегм + Асмещ.

Стековая адресация. В стековой памяти или стеке доступ к ячейкам памяти не произвольный, а по принципу «последний записанный операнд первым считывается» (FILO). Адрес формируется следующим образом:

Аабс = Асегм [+Абаз] + Асмещ = А’сегм0000 [+Абаз] + Асмещ,

где А’сегм — адрес стековой области памяти, Абаз — смещение базы стека (начального адреса поля памяти), Асмещ — смещение активной ячейки стека, в которую записывается или из которой считывается информация, т.е. адрес «вершины стека» относительно базы.

5.Типы вычислительных машин и систем.

5.1.Основные классы вычислительных машин. Классификация по этапам создания и назначению.

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. По принципу действия вычислительные машины (ВМ) делятся на три больших класса: цифровые, аналоговые и гибридные. Критерием деления ВМ на эти классы является форма представления информации, с которой они работают.
Цифровые ВМ (ЦВМ), или ВМ дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, цифровой форме. Аналоговые ВМ (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). Гибридные ВМ (ГВМ), или ВМ комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.

По этапам создания и элементной базе компьютеры условно делятся на следующие поколения:

  1. 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

  2. 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).

  3. 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни и тысячи транзисторов в одном корпусе).

  4. 80 90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых — микропроцессор (десятки тысяч и миллионы активных элементов на одном кристалле).

  5. настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

  6. и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

По назначению компьютеры можно разделить на три группы:

  • Универсальные компьютеры предназначены для решения различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и др. задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

  • Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, с регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, с выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Они обладают ограниченными по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и программными ресурсами.

  • Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности работы.

5.2.Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности.

По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить на сверхбольшие (суперкомпьютеры или суперЭВМ), большие, малые и сверхмалые (микрокомпьютеры или микроЭВМ). К суперкомпьютерам относятся мощные многопроцессорные ВМ с быстродействием от сотен миллионов до десятков миллиардов операций в секунду. Большие компьютеры за рубежом часто называют мэйнфреймами. Основные направления их эффективного применения — решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и ресурсами. Малые компьютеры или миниЭВМ — надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями. Они ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Среди микрокомпьютеров выделяют несколько подклассов:

  • Многопользовательские микрокомпьютеры — это мощные микрокомпьютеры, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

  • Персональные компьютеры — однопользовательские микрокомпьютеры, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

  • Рабочие станции — представляют собой однопользовательские микрокомпьютеры, часто специализированные для выполнения определенного вида работ.

  • Серверы — многопользовательские мощные микрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от рабочих станций сети.

  • Сетевые компьютеры — упрощенные микрокомпьютеры, обеспечивающие работу в сети и доступ к сетевым ресурсам, часто специализированные на выполнение определенного вида работ, например защиту сети от несанкционированного доступа, организацию просмотра сетевых ресурсов, электронной почты и т.д.

5.3.Аналоговые вычислительные машины: особенности и принципы работы.

АВМ работаю по принципу моделирования изучаемого явления или решаемой математической задачи, в основе которого лежит известный в естественных и технических науках факт, что закономерности протекания многих различных по своей природе явлений в математической форме описываются аналогичными по структуре уравнениями. Аналогия уравнений позволяет изучать одни явления (их обычно называют объектами) с помощью других, называемых моделями, в тех случаях, когда это удобнее, доступнее, быстрее или дешевле.

Наиболее распространены электронные АВМ, основанные на использовании электрического тока. Такие АВМ структурно состоят из различных блоков, описывающих закономерности прохождения тока через сложные цепи разными уравнениями. Часть этих блоков может соединяться в более сложную цепь так, чтобы закон изменения тока в ней был аналогичен и полностью соответствовал решаемой математической задаче. Таким образом, возможности АВМ определяются набором ее блоков, а класс решаемых задач ограничивается множеством комбинаций блоков между собой, точнее, математическими выражениями закона изменения тока при таких комбинациях. Поэтому класс задач, успешно решаемых на АВМ, намного уже, чем на ЭВМ. На АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения и не требующие сложной логики.

В АВМ все переменные любой математической задачи моделируются электрическими величинами — напряжениями. В качестве независимых переменных может использоваться только время. Возможности решения математических задач на АВМ по числу переменных значительно ниже, чем на ЭВМ, а логические и текстовые задачи вообще не могут решаться на АВМ. В АВМ информация непрерывна, её можно измерить, узнать, записать в любой момент, ничего не предусматривая заранее. В АВМ диапазон изменения напряжений, моделирующих значения переменных решаемых задач, ограничен. Из-за использования для измерения приборов, имеющих погрешности, а также по другим причинам, точность решения задач на АВМ низкая. В АВМ решаемой задаче соответствует электрическая схема соединения блоков, для составления которой требуется знание не алгоритмов, а некоторых других специальных приемов. АВМ — машины параллельного действия. Все блоки, задействованные в схему, сколько бы их ни было, включаются в работу одновременно. Поэтому время решения задачи не зависит от её сложности и скорость решения может быть большой.

5.4.Способы повышения быстродействия вычислительных систем.

Вычислительная система (ВС) — это совокупность одного или нескольких компьютеров или процессоров, программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов.

Одним из способов убыстрения процесса обработки информации является распараллеливание работ. Если выполняемую работу можно разделить на независимые части, то их реализацию естественно одновременно возложить на разных исполнителей (компьютеры или процессоры).

Если программа не имеет независимых друг от друга участков или они очень малы, но эта программа должна выполняться многократно, то можно сократить общее время вычислений за счет использования принципа конвейера. В этом случае программа разбивается на одинаковые по времени реализации части - подпрограммы (элементарные операции), последовательное выполнение которых решает поставленную задачу. После этого следует запрограммировать N процессоров на реализацию этих подпрограмм и расположить их в цепочку так, что результат работы i-го процессора будет исходными данными для i+1-го. Чем больше процессоров образуют "конвейер" обработки информации, тем быстрее она обрабатывается.

Таким образом, повысить быстродействие ВС можно за счет использования нескольких процессоров и адаптивной структуры системы. Процедура образования той или иной конфигурации ВС (параллельной, последовательной или другой) может происходить практически мгновенно. Из имеющихся процессоров образуется некоторая условная, виртуальная ВМ, специализированная для решения именно заданной задачи. Многопроцессорная ВС и характеризуется тем, что она способна для каждой решаемой задачи или комплекса задач очень быстро создавать такие виртуальные машины, решать с их помощью поставленные задачи, быстро менять конфигурацию виртуальной машины и снова решать на ней поступившие задачи.

Описанная модель адаптация ВС ограничивается жесткими рамками имеющейся архитектуры компьютеров, их системой команд, типом памяти и т.д. Адаптироваться здесь можно только в рамках заданной структуры, т.е. только варьируя программой. Для того, чтобы получить более сильный эффект от введения адаптации, надо варьировать структурой вычислительных средств, т.е. нужно иметь возможность изменять сами схемы, из которых составлена вычислительная техника.

5.5.Многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы.

Многомашинная ВС содержит некоторое число компьютеров, информационно взаимодействующих между собой. В многомашинных ВС каждый компьютер работает под управлением своей ОС. Информационное взаимодействие компьютеров может быть организовано на уровне процессоров, оперативной памяти или каналов связи. Ввиду сложности организации информационного взаимодействия на 1-м и 2-м уровнях в большинстве многомашинных ВС используется 3-й уровень, хотя и динамические характеристики (в первую очередь быстродействие), и показатели надежности таких систем существенно ниже. Типичным примером массовых многомашинных ВС являются компьютерные сети.

В многопроцессорной ВС имеется несколько процессоров, информационно взаимодействующих между собой либо на уровне регистров процессорной памяти, либо на уровне оперативной памяти. Общий доступ к внешней памяти и к устройствам ввода-вывода обеспечивается обычно через каналы оперативной памяти. Многопроцессорная ВС работает под управлением единой ОС, общей для всех процессоров. Быстродействие и надежность многопроцессорных ВС по сравнению с многомашинными, взаимодействующими на 3-м уровне, существенно выше. Примером многопроцессорных ВС являются суперкомпьютеры.

Суперкомпьютеры создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных ВС (МПВС), которые имеют несколько разновидностей:

  • Магистральные (конвейерные) МПВС, у которых процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных. Такие МПВС относятся к системам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (Multiple Instruction Single Data).

  • Векторные МПВС, у которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными. Это системы с однократным потоком команд и многократным потоком данных (Single Instruction Multiple Data).

  • Матричные МПВС, у которых микропроцессор одновременно выполняет разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных. Это системы с многократным потоком команд и многократным потоком данных (Multiple Instruction Multiple Data).

Получить быстродействующую ВС можно также за счет использования кластерных решений, объединяющих группы высокопроизводительных серверов. Кластеризация позволяет манипулировать группой серверов как одной системой, упрощая управление и повышая надежность. Важной особенностью кластера является обеспечение доступа любого сервера к любому блоку как оперативной, так и дисковой памяти.

6.Методологии программирования.

6.1.Основные методологии программирования.

В настоящее время при разработки программного обеспечения (ПО) используются следующие основные методологии:

  • императивного программирования;

  • объектно-ориентированного программирования;

  • функционального программирования;

  • логического программирования;

  • программирования в ограничениях.



  1. Основные методологии программирования

Указанные методологии взаимосвязаны с понятиями алгоритма и модели. Они перечислены в порядке уменьшения связи с понятием алгоритм и увеличения связи с понятием модель. Каждая методология характеризуется своими преимуществами при решении задач различных классов. Эти преимущества в общем случае можно оценить исходя из двух параметров: эффективности работы получаемых программ на ЭВМ и объему общих затрат на разработку программ. В соответствии с этим языки программирования, поддерживающие методологии, можно разделить на языки, ориентированные на скорость выполнения кода программ, и языки, ориентированные на удобство и скорость разработки программ.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

Похожие:

1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРеферат на тему: "логистические информационные системы. Иерархия использования логистической информационной системы. Функции логистической информационной системы. Поток информации в предпринимательстве."
Основные направления информационно-технического обеспечения логистических систем
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРазработка автоматизированной информационной системы «кафедра» с помощью современных средств web-программирования
Рассматривается разработка автоматизированной информационной системы «Кафедра» и средства ее реализации
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconБазы данных и информационные системы
...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconЭкзаменационные вопросы по информатике Направление подготовки «Адаптивная физическая культура»
Основные понятия информатики: информационная среда, информационные технологии, информационные системы, базы данных, интеллектуальные...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРабочая программа для студентов направления 230400. 62 «Информационные системы и технологии»
...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconДисциплина «Интеллектуальные информационные системы», пиэ, 4 курс, 1 семестр вопросы на зачет
Понятие интеллектуальной информационной системы (иис), особенности и основные свойства иис
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconИнформационные системы
Информационная система (ИС) – это комплекс, состоящий из информационной базы (хранилища информации) и процедур, позволяющих накапливать,...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconРазработка автоматизированной системы эксергетического анализа сложных химико-технологических систем
Поэтому необходимость разработки автоматизированной системы расчета и оптимизации эксергетического баланса хтс произвольной структуры...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconЛекция 1) гис как специализированная информационная система. Структура информационных систем, представление о модели данных. Последовательность действий при создании информационной системы
Модели данных для пространственной информации. Геокодирование, общее понятие. Геокодирование как процесс перевода пространственной...
1. Информационные системы. Понятия информации, системы, автоматизированной информационной системы iconТемы, вопросы для изучения
Понятия: системы; фаза; гомогенные и гетерогенные системы; процессы и их классификация; параметры и функции состояния системы
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org