Эвм система – Единая система ЭВМ — Автоматизированные системы управления

Лекция №32 операционные системы эвм.

План лекции.

1. Системное программное обеспечение.

2. Операционные системы ЭВМ.

3. Организация операционных систем.

4. Организация ядра операционных систем.

5. Концепция виртуальной операционной системы.

6. Типы операционных систем.

7. Операционная среда MS-DOS.

8. Драйверы внешних устройств.

9. Операционная система Unix.

32.1. Системное программное обеспечение эвм

Системное ПО (СПО) предназначено, в первую очередь, для управления функционированием ЭВМ, обеспечения ее надежности, выполнения задач пользователя и эффективного высокоуровневого интерфейса с пользователем. Всеэти и другие функции выполняют современныеоперационные системы

(ОС). Дальнейшее расширение сферы приложений ЭВМ и вовлечение в процессинформатизации обществашироких кругов пользователей, не обладающих достаточной подготовкой в областикомпьютерной информатики, потребовало существенного повышениялогического уровня интерфейса с пользователем, что привело к созданию специальных, как правило,графических операционных оболочек. (ОО), в значительной степени решающих проблему упрощения интерфейса с ЭВМ. Именно эти две программные компоненты современных ВС (ОС и ОО) будут в данном разделе рассмотрены более детально.

32.2. Операционные системы (ос) эвм

Так как операционная система (ОС) предназначена дляуправления ресурсами ЭВМ (ОП, процессор, система ввода/вывода, программы, пользователь и т.д.), то краткую историю развития ОС естественноувязывать с историей самих ЭВМ. Самые первые ЭВМ не имели операционных систем — они выполняли единственную загруженную программу; все действия по подготовке и загрузке программ, а также ввод/вывод данных и результатов обеспечивался самим пользователем. ЭВМ 1-го поколения работали в

монопольном режимеодного пользователя. Вместе с тем история зарождения ОС восходит именно к самому началу 1-го поколения ЭВМ, когда в мае 1949 г. английская ЭВМEDSAC произвела свое первоеавтоматическое вычисление. Ее основное отличие от предшествующих ЭВМ заключалось в новой концепции организации ПО: хранящаяся в ОП программа, библиотека стандартных программ для часто используемых вычислений и средства обнаружения ошибок в программах. ДляEDSAC была созданапервая (пусть по нашим меркам и простая) ОС, представляющая собой набор программ, обеспечивающихавтоматическое управление вычислительным процессом ипланирование ресурсов ЭВМ.

Операционные системы для ЭВМ 1-го и 2-го поколений на первых шагах своего развития поддерживали функции автоматического выполнения пакета заданий, уделяя основное внимание

автоматической смене заданий пользователей в процессе выполненияпакета. Дальнейшее развитие ОС выразилось в усложнении ихуправленческих ипланирующих функций, появлениипростых мультипрограммных идиалоговых режимов и т.д.; ОС данного периода можно отнести к классумониторов илисупервизоров.

Развитие аппаратных средств ЭВМ 3-го поколения (система прерываний, защита разделов памяти от несанкционированного доступа, каналы и процессоры ввода/вывода, развитая система микропрограммирования и др.) дали мощный импульс дальнейшему развитию ОС. При этом следует иметь в виду, что развитие ОС стимулировалось и целым рядом мотиваций, необходимость эффективного использования и управления все усложняющейся аппаратной средой ЭВМ, повышение уровня интерфейса с пользователями различного уровня, обеспечение новыхрежимов функционирования

ЭВМ иобработки информации и др. В этот период завершается становление режимапакетной обработки, позволяющей одновременно выполнять много потоков заданий пользователей с высокой степенью автоматизации. Получили развитие ОСразделения времени, обеспечивающиедиалоговые режимы работы со многими пользователями в сочетании с традиционнымпакетным режимом. Для управляющих ЭВМ были созданы ОСреального времени; ОС включают средства для обеспечения режимателеобработки с удаленными пользователями, а также средства для обеспечения функционированиямногомашинных имультипроцессорных ВС в различных режимах. Среди ОС данногопериода (включая и начальный этап становления ЭВМчетвертого поколения в начале 80-х годов) можно отметить такие известные системы, какDOS/360, OS/360, MVS, VM/370, VM/ ХА фирмыIBM, Unix фирмыBell Labs, Kronos дляCDC, МСР для ЭВМBurroughs B6000/B7000, RSX, VMS/VAX
и др. ОС данного периода характеризуютсяуниверсальностью, мультирежимностью имногофункциональностью приотсутствии единой концепции иархитектуры. Результатом чего системы характеризуются большими объемами, издержками на разработку, сопровождение и освоение. Современные ОС, обеспечивающие функционирование ЭВМ 4-го и 5-го поколений, а также класс ПК, характеризуются более дружелюбным интерфейсом с пользователем, имеют более стройную архитектурную организацию, включают средства обеспечения работы ЭВМ всетевых режимах и др. В свете создания ЭВМ 5-го поколения формируется концепциявиртуальной ЭВМ, определяющая настоящее и последующее развитие ОС, обеспечивая ихконцептуальное иархитектурное единство. Особое внимание уделяется разработке ОС для супер-ЭВМ нетрадиционной архитектуры и ВС на основе высоко параллельных вычислительных моделей. Учитывая бурное развитие ПК, по возможностям превосходящих многие типы ЭВМ 3-го поколения, вопросам разработки ОС для них уделяется значительное внимание. В свете быстрого развития элементной базы ВТ все более размытыми становятся границы между классами и типами современных ЭВМ, Что во многом определяет тенденцию к
унификации
концепций ОС для различных классов и типов ЭВМ.

studfiles.net

Структуры эвм и вычислительных систем.

Вычислительный процесс должен быть предварительно представлен для ЭВМ в виде программы — последовательности инструкций (команд), записанных в порядке выполнения. В процессе выполнения программы ЭВМ выбирает очередную команду, расшифровывает ее, определяет, какие действия и над какими операндами следует выполнить. Эту функцию осуществляет УУ. Оно же помещает выбранные из ЗУ операнды в АЛУ, где они и обрабатываются. Само АЛУ работает под управлением УУ.

Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве — памяти ЭВМ, куда они вводятся через устройство ввода. Данные, которые хранятся на внешних носителях, доступны программе через устройства ввода\вывода.

Достоинства и недостатки архитектуры вычислительных машин и систем изначально зависят от способа соединения компонентов. При самом общем подходе можно говорить о двух основных типах структур вычислительных машин и двух типах структур вычислительных систем.

Структуры вычислительных машин

В настоящее время примерно одинаковое распространение получили два способа построения вычислительных машин: с непосредственными связями и на основе шины.

Типичным представителем первого способа может служить классическая фон-неймановская ВМ (рис.).

В ней между взаимодействующими устройствами (процессор, память, устройство ввода/вывода) имеются непосредственные связи. Особенности связей (число линий в шинах, пропускная способность и т. п.) определяются видом информации, характером и интенсивностью обмена.

Основным достоинством такой архитектуры является возможность расширения узких каналов данных только определенных связей, что экономически может быть наиболее выгодным решением.

Недостатком этой структуры является то, что ВМ с непосредственными связями плохо поддаются реконфигурации.

В варианте с общей шиной все устройства вычислительной машины подключены к магистральной шине, служащей единственным трактом для потоков команд, данных и управления. Наличие общей шины существенно упрощает реализацию ВМ, позволяет легко менять состав и конфигурацию машины. Благодаря этим свойствам шинная архитектура получила широкое распространение в мини и микро ЭВМ. Вместе с тем, именно с шиной связан и основной недостаток архитектуры: в каждый момент передавать информацию по шине может только одно устройство. Основную нагрузку на шину создают обмены между процессором и памятью, связанные с извлечением из памяти команд и данных и записью в память результатов вычислений. На операции ввода/вывода остается лишь часть пропускной способности шины. Практика показывает, что даже при достаточно быстрой шине для 90% приложений этих остаточных ресурсов обычно не хватает, особенно в случае ввода или вывода больших массивов данных.

Для повышения эффективности обмена данными между компонентами ВМ используется архитектура с иерархией шин, где помимо магистральной шины имеется еще несколько дополнительных шин. Они могут обеспечивать непосредственную связь между устройствами с наиболее интенсивным обменом, например процессором и кэш-памятью. Другой вариант использования дополнительных шин — объединение однотипных устройств ввода/вывода с последующим выходом с дополнительной шины на магистральную. Все эти меры позволяют снизить нагрузку на общую шину и более эффективно расходовать ее пропускную способность.

studfiles.net

Малых эвм система Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. СМ.

СМ ЭВМ («система малых» ЭВМ) — ряд (семейство) управляющих ЭВМ, созданных в конце 1970-х — начале 1980-х годов с участием разных стран, являвшихся членами СЭВ[1].

История[ | ]

В разработке участвовали более 30 институтов и предприятий: из Болгарии, Венгрии, ГДР, Кубы, Польши, Румынии и Чехословакии.

В 1974 г. решением Межправительственной комиссии по сотрудничеству социалистических стран в области вычислительной техники (МПК по ВТ) головной организацией был назначен Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ). Главный конструктор — Б. Н. Наумов, с 1984 года — Н. Л. Прохоров.

В 1981 году ряд руководителей и разработчиков после выхода в серийное производство был удостоен Государственной премии СССР с формулировкой «за разработку и организацию серийного производства комплексов технических и программных средств СМ 3 и СМ 4 международной системы малых ЭВМ»[2].

Модели, характеристики и конфигурации серии СМ[ | ]

Большинство моделей СМ ЭВМ было совместимо на уровне команд с DEC PDP-11, было частично совместимо с некоторыми системными решениями DEC, были полностью выполнены на советской элементной базе, некоторые модели могли исполнять, кроме нативного а, также команды DEC VAX. Основная модель, находившаяся в эксплуатации долгие годы, — СМ-4. Использовалось прикладное и системное ПО собственной разработки. Периферийные устройства и модули также разрабатывались и производились самостоятельно.

Линия АСВТ[ | ]

  • Семейство СМ-1, СМ-2, СМ-1М, СМ-2М — 16-разрядные машины, продолжающие серию АСВТ-М ЭВМ (М-6000) — система команд совместима с Hewlett Packard HP-2000. Интерфейс «Сопряжение 2К». В качестве операционной системы применялась АСПО (Агрегатная система программного обеспечения)
  • СМ-1634 — двухпроцессорный управляющий комплекс, продолжение серии М-6000
  • СМ-50/60 (СМ 1634) — комплекс измерения и регулирования ТВСО (терминал вычислительной связи с объектом), узел сбора данных, микропроцессорное исполнение
  • СМ-1210 — продолжение серии АСВТ-М М-7000. Серийное производство — с 1984 года.
  • ПС-1001 — дальнейшее развитие серии. Это управляющий вычислительный комплекс, предназначенный для использования в автоматизированных системах управления. Серийное производство — с 1988 года.

Разработка —

ru-wiki.ru

Малых эвм система Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. СМ.

СМ ЭВМ («система малых» ЭВМ) — ряд (семейство) управляющих ЭВМ, созданных в конце 1970-х — начале 1980-х годов с участием разных стран, являвшихся членами СЭВ[1].

История

В разработке участвовали более 30 институтов и предприятий: из Болгарии, Венгрии, ГДР, Кубы, Польши, Румынии и Чехословакии.

В 1974 г. решением Межправительственной комиссии по сотрудничеству социалистических стран в области вычислительной техники (МПК по ВТ) головной организацией был назначен Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ). Главный конструктор — Б. Н. Наумов, с 1984 года — Н. Л. Прохоров.

В 1981 году ряд руководителей и разработчиков после выхода в серийное производство был удостоен Государственной премии СССР с формулировкой «за разработку и организацию серийного производства комплексов технических и программных средств СМ 3 и СМ 4 международной системы малых ЭВМ»[2].

Модели, характеристики и конфигурации серии СМ

Большинство моделей СМ ЭВМ было совместимо на уровне команд с DEC PDP-11, было частично совместимо с некоторыми системными решениями DEC, были полностью выполнены на советской элементной базе, некоторые модели могли исполнять, кроме нативного кода, также команды DEC VAX. Основная модель, находившаяся в эксплуатации долгие годы, — СМ-4. Использовалось прикладное и системное ПО собственной разработки. Периферийные устройства и модули также разрабатывались и производились самостоятельно.

Линия АСВТ

  • Семейство СМ-1, СМ-2, СМ-1М, СМ-2М — 16-разрядные машины, продолжающие серию АСВТ-М ЭВМ (М-6000) — система команд совместима с Hewlett Packard HP-2000. Интерфейс «Сопряжение 2К». В качестве операционной системы применялась АСПО (Агрегатная система программного обеспечения)
  • СМ-1634 — двухпроцессорный управляющий комплекс, продолжение серии М-6000
  • СМ-50/60 (СМ 1634) — комплекс измерения и регулирования ТВСО (терминал вычислительной связи с объектом), узел сбора данных, микропроцессорное исполнение
  • СМ-1210 — продолжение серии АСВТ-М М-7000. Серийное производство — с 1984 года.
  • ПС-1001 — дальнейшее развитие серии. Это управляющий вычислительный комплекс, предназначенный для использования в автоматизированных системах управления. Серийное производство — с 1988 года.

Разработка — НПО «Импульс», Северодонецк, под руководством В. В. Резанова и В. М. Костелянского. Комплексы собирались на Орловском заводе управляющих вычислительных машин имени К. Н. Руднева и в самом Северодонецке. Всего было выпущено порядка 17 тысяч комплексов СМ-1, СМ-1М, СМ-2, СМ-2М и СМ-1210.

Линия PDP-11

Наиболее развитой линией в семействе СМ ЭВМ был ряд машин, совместимых по системе команд и архитектуре с машинами PDP-11 фирмы DEC.

  • СМ-3 — 16-разрядная, система команд DEC PDP-11, общая шина (ОШ СМ), процессор СМ-3П, производительность — 200 тыс. оп/с, ОЗУ — 56 Кб, в первых системах на ферритовых сердечниках. Является развитием машины М-400 серии АСВТ. Выпускалась с 1978 года, в том числе на Кубе.
  • СМ-4 — 16-разрядная, система команд DEC PDP-11, включая EIS и FIS, общая шина (ОШ СМ), процессор СМ-4П, производительность — до 800 тыс. оп/с, полупроводниковое ОЗУ до 124 К слов, диспетчер памяти. Выпускалась с 1979 года в СССР, Болгарии, Венгрии.
  • СМ-1300 — 16-разрядная микро-ЭВМ с интерфейсом ОШ, быстродействие — до 500 тыс. оп/с. Применялась в управляющих системах.
  • СМ-1300.01 — модель с диспетчером памяти.
  • СМ-1300.02 — модель с диспетчером памяти и кэш-памятью.
  • СМ-1410 — программно совместима с машинами серии МИР, благодаря сопроцессору, интерпретирующему язык «Аналитик».
  • СМ-1420 — управляющий вычислительный комплекс (УВК). ОШ. Производительность — 1 млн оп/с типа регистр-регистр, 300 тыс. оп/сек для расчетов чисел с фиксированной точкой. Комплекс строился на основе процессорного модуля СМ 2420 со встроенным ОЗУ на 128 К слов или процессора СМ 2420.01, который мог адресовать ОЗУ до 1920 К слов. Выпускалась с 1983 года, модель СМ-1420-1 — с 1985 г. УВК поставлялся в нескольких типовых комплектациях: СМ 1420.01.02 — общего назначения. СМ 1420.03.10 — многотерминальное исполнение, СМ 1420.04 — минимальное исполнение для управляющих систем, СМ 1420.21.22 — двухмашинные комплексы с улучшенной наработкой на отказ. Выпуск — НПО «Электронмаш»
  • CM-1425 — 16-разрядная, шина — 22-разрядная МПИ. Процессор построен на основе микропроцессорного комплекта К1831 (функциональный аналог KDJ-11, микропроцессор J-11 фирмы DEC). Процессор и модули ввода-вывода выполнены в виде блоков (БЭ — блоки элементов), которые имеют размер Eurocard 220×233,4 мм. ЭВМ имеет напольное тумбовое исполнение, размер — 560×200×702 мм. Вес — 40 кг. Потребляемая мощность — 1000 ВА. Выпускалась с 1989 года. Выпуск — НПО «Электронмаш»
  • СМ-1600 — двухпроцессорный комплекс, ведущий процессор — СМ 2620, совместим с СМ 1420 (СМ 2420), специализированный процессор (СМ 2104.0506) реализует систему команд АСВТ-М М-5000. Выпускался на литовском ПО «Сигма». Предназначался для решения плановых и бухгалтерских задач. Имел средства сопряжения с электронными бухгалтерскими машинами «Нева-501» и «Искра-555».
  • СМ-1614
  • СМ-1625

Линия VAX

Разрабатывалась под руководством Н. Л. Прохорова.

  • СМ-1700 — совместим по системе команд с VAX-11/730. 32-разрядная, ОШ, быстродействие — 3 млн оп/с, ОЗУ — до 5 МБ. Выпускалась на литовском ПО «Сигма» в 1987—90 гг., всего выпущено порядка 3000 шт.
  • СМ-1702 — 32-разрядная, шина МПИ, быстродействие — 3 млн оп/с, ОЗУ — до 5 МБ. Выпускалась на НПО «Электронмаш» с 1989 г.
  • СМ-1705 — совместим с VAX-11/785.

Линия Intel

Разрабатывалась под руководством Н. Л. Прохорова при участии специалистов киевского НПО «Электронмаш». Имела модульную структуру с объединением модулей по шине И41 (ОСТ 25.969-83) — модифицированный Multibus.

  • СМ-1800 — 8-разрядная на процессоре КР580ВМ80А (аналог Intel 8080). Шина — И41. Выпускалась с 1981 г. на заводах Минприбора в Киеве и Тбилиси.
    • СМ-1801 — Базовая ЭВМ, состоит из монтажного блока, модуля центрального процессора и модуля системного контроля (МСК, пульта). Является основой микро-ЭВМ в каркасном исполнении для встраивания в установки
    • СМ-1802 — Базовая ЭВМ, состоит из автономного компактного блока (АКБ), модуля центрального процессора (МЦП) и модуля системного контроля (МСК, пульта). Является основой для встроенных микро-ЭВМ.
    • СМ-1803 — базовая ЭВМ, аналогична по составу и назначению СМ-1802, но имеет стековое исполнение. Габаритный размер по высоте — 6U.
    • СМ-1804
  • СМ-1810 — 16-разрядная на процессоре 1810ВМ86 (аналог Intel 8086). Выпуск с 1986 года.
  • СМ-1814 — вариант СМ-1810 в промышленном исполнении.
  • СМ-1820 — (Нивка) 32-разрядная, совместим с Intel 80386, 1990 г. ИНЭУМ — А.Н. Шкамарда, Н.Д. Кабанов, В.С. Кравченко, Э.М. Пройдаков, Г. Каневский, Н.Л. Прохоров и др. при участии специалистов Киевского ПТО «Электронмаш». Интерфейс И41.
  • СМ-1820М — используются процессоры Intel — 1999, разработка ИНЭУМ, вычислительный комплекс для промышленного применения.[3]

Программная среда серии СМ

СМ обладала большим разнообразием операционных систем, которые активно развивались и конкурировали друг с другом.

  • ПЛОС, ПЛОС РВ — бездисковые операционные системы. ПЛОС-РВ использовалась в системах реального времени.
  • ДОС СМ — однопользовательская однозадачная дисковая операционная система.
  • ДИАМС — операционная система для поддержания многотерминального режима в операционной среде интерпретатора ДИАМС. Использовалась для создания и обслуживания иерархических баз данных. Не получила широкого распространения.
  • ФОБОС, РАФОС, ФОДОС (аналоги RT-11) — поначалу однозадачная, но впоследствии была написана многопользовательская среда с разделенным захватом ресурсов (Times Sharing Executive) (называлась также TSX-PLUS), которая в поздних версиях допускала многозадачность. Изначально планировалась для задач реального времени и основой её стали ориентация на выполнение программ, но стала популярной для приложений общего типа. Поддерживала много языков программирования, в первую очередь Фортран, далее Ратфор (рационализированный Фортран), позже Паскаль и Си, Лисп и много других языков и программ.
  • ОС РВ операционная система разделения времени или реального времени (аналог RSX-11) — исходно многозадачная операционная система (в оригинале Resource Sharing eXecutive Operating System), которую предполагалось использовать в многопользовательском режиме со многими терминалами.
  • ДОС РВ — дисковая операционная система реального времени.
  • ДОС РВР, ДОС КП — операционные системы, поддерживающие многотерминальный Бейсик с эмуляцией РАФОСа.
  • ИНМОС, ДЕМОС — российские клоны Юникса.
  • БОС — Большая Операционная Система, аналог iRMX86. Использовалась на ЭВМ СМ-1820, СМ-1830, СМ-1840. Наиболее известная версия — БОС-1820.
  • МДОС — Малая Дисковая Операционная Система, аналог MS-DOS. Использовалась на ЭВМ серии СМ-1810, СМ-1820. Наиболее известная версия — МДОС-1820.
  • RTE-II — Модифицированный вариант для М-6000 (в том числе для «старого» процессора), М-7000 и СМ-1.
  • NTS — Многопользовательская операционная система, совместимая с RT-11 (TS) и разработанная усилиями двух программистов из г. Москвы в середине 1980-х годов. Название является аббревиатурой слов «New Time Share».

Применение

Нашла широкое применение как в хозяйственной деятельности, так и в промышленности[4]. В настоящее время до сих пор используется в некоторых государственных учреждениях, например, Пермская городская психиатрическая больница использует её как основной инструмент обработки медицинской статистики.[когда?] СМ-1 использовались в устройствах сопряжения различных тренажеров Центра подготовки космонавтов[5].

Примечания

Литература

  • Дедов Ю. А., Островский М. А., Песелев К. В., Полин X., Сейфи И. Т., Соколов А. Я., Филин А. В. Малые ЭВМ и их применение / Под общ. ред. Б. Н. Наумова. — М.: Статистика, 1980. — 231 с. — 34 000 экз.
  • Васильев Г.П.; Егоров Г.А.; Щербина Н.Н. Программное обеспечение сетей СМ ЭВМ. — М.: Финансы и статистика, 1983. — 87 с.
  • А. В. Гиглавый, Н. Д. Кабанов, Н. Л. Прохоров, А. Н. Шкамарда. МикроЭВМ СМ-1800: Архитектура, программирование, применение. — М.: Финансы и статистика, 1984. — 134 с. — 20 000 экз.
  • Валикова Л. И., Вигдорчик Г. В. и др. Операционная система СМ ЭВМ РАФОС. — М.: Финансы и статистика, 1984.
  • Егоров Г. А., Песелев К. В., Родионов В. В., Хрущёв С. Н., Будницкий В. А., Кароль В. Л., Колосков М. С. Кравченко В. С., Островский М. А., Соколов А. Я. СМ ЭВМ: Комплексирование и применение / под ред. Н. Л. Прохорова. — 2-е изд. — М.: Финансы и статистика, 1986. — 304 с. — 30 000 экз.
  • Грубов В. И., Кирдан В. С., Козубовский С. Ф. Справочник по ЭВМ. — Киев: Навукова Думка, 1989.
  • М. И. Клиорин, В. Я. Кадулин, В. М. Смолкин. Управляющие вычислительные комплексы СМ-2М: Архитектура и программное обеспечение / Под ред. В. В. Рязанова. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 296 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-283-01483-5.

Ссылки

wikiredia.ru

Организация эвм и систем

Введение

Глава 1 Структура современного компьютера

    1. Основные понятия

    2. Принцип действия компьютера

    3. Аппаратура и программное обеспечение компьютера. Понятие об архитектуре.

    4. Надежность, производительность и показатели быстродействия

    5. Вычислительные системы и сети

Глава 2 Представление информации в компьютере

2.1 Системы счисления

    1. Формы представления чисел

    2. Машинные коды

    3. Кодирование текстовой информации

Глава 3 Элементы и типовые узлы компьютера

3.1 Составные части компьютера

3.2 Логические элементы

3.3 Триггеры

Общие сведения о триггерах

Асинхронный и синхронный RS-триггеры

Асинхронный и синхронный D-триггеры

T-триггер

JK-триггер

3.4 Типовые узлы комбинационного типа

Дешифраторы

Сумматоры

Мультиплексоры

Демультиплексоры

3.5 Типовые узлы накапливающего типа

Регистры

Счетчики

Глава 4 Арифметико-логическое устройство

4.1 Организация АЛУ

4.2 Операции над числами с фиксированной точкой

4.3 Операции над числами с плавающей точкой

4.4 Многофункциональные АЛУ

Глава 5 Архитектура современных процессоров

5.1 Назначение и структура процессора

5.2 Система команд. Форматы команд и способы адресации

5.3 Система прерываний и приостановок, состояние процессора

Характеристика системы прерываний

Приоритет прерываний

Организация перехода к прерывающей программе

5.4 Режимы работы процессора: однопрограммный, пакетный, разделения времени, реального времени

5.5 CISC и RISC компьютеры. Процессоры персональных компьютеров

5.6 Устройства управления

Устройства управления с «жесткой» логикой

Устройства управления с хранимой в памяти логикой

5.7 Методы и средства повышения производительности процессоров персональных компьютеров:

Конвейерная обработка информации

Суперскалярная обработка

Переименование регистров

Динамическое прогнозирование условных переходов

Глава 6 Организация памяти

6.1 Адресное пространство

6.2 Виды памяти

6.3 Оперативная память

Организация ОП. Динамическая память

Ускорение обменов с ОП

6.4 Кэш-память

6.5 Внешняя память. Прямой доступ к ОЗУ

6.6 Организация виртуальной памяти

Страничное, сегментное и странично-сегментное распределение

Свопинг

6.7 Защита памяти

Глава 7 Интерфейсы

7.1 Понятие интерфейса и его характеристики

7.2 Состав линий интерфейса (шины)

7.3 Подключение устройств. Арбитраж.

7.4 Шина PCI

7.5 Малые интерфейсы (USB, IDE, RS-232C, SCSI)

Глава 8 Периферийные устройства ЭВМ

8.1 Организация систем ввода-вывода. Каналы, контроллеры

8.2 Клавиатура и мышь

8.3 Дисплеи

8.4 Принтеры

8.5 Накопители на магнитных дисках

8.6 Оптические диски (CD-ROM, CD-R, CD-WR, DVD)

8.7 Другие виды периферийных устройств

Глава 9 Организация мультипроцессорных и многомашинных систем

9.1 Классификация ВС с несколькими процессорами

9.2 Конвейерные системы

9.3 Симметричные системы

9.4 ВС со сверхдлинным командным словом

9.5 Другие архитектуры мультипроцессорных систем

Глава 10 Организация вычислительного процесса

10.1 Основные задачи управления вычислительным процессом

10.2 Состав и назначение операционной системы

10.3 Операционные системы однопроцессорных машин

10.4 Особенности операционных систем мультипроцессорных машин

Глава 11 Локальные сети

11.1 Организация вычислительных сетей

11.2 Классификация сетей ЭВМ

Локальная сеть

Региональная сеть

11.3 Особенности структурной реализации локальных вычислительных сетей

11.4 Локальные вычислительные сети архитектуры Ethernet

Протокол доступа к среде

Кабельная система IEEE 802.3

Кодирование на физическом уровне

Производительность 802.3 Технология Fast Ethernet

Технология Gigabit Ethernet

Коммутируемый Ethernet

11.5 Беспроводные ЛВС стандарта 802.11

11.6 Функции вычислительной машины в локальной вычислительной сети

Глава 12 Особенности машин для построения серверов

12.1 Требования к серверам различного назначения

12.2 Системы автоматического контроля и диагностики

Корректирующая способность кода и функции систем контроля Контроль передач информации

Контроль арифметических операций

12.3 Защита памяти. RAID-массивы

12.4 Построение «безотказных» систем питания

Литература

Введение

Без вычислительных машин, или компьютеров в настоящее время невозможна ни одна сфера человеческой деятельности. Компьютеры проникли не только в сферу производства, но и в домашний быт; многие из нас проводят целые часы за экраном своего компьютера, получая последние новости, биржевые сводки, цены, технические сведения, прогнозы погоды и многое другое из сети Интернет, а также используют компьютер для игр и развлечений. При написании этого учебного пособия авторы также широко пользовались компьютером и материалами из сети. Это позволило не только подготовить рукопись значительно быстрее, но и сделать ее полнее и современнее.

Термин «электронная вычислительная машина», или ЭВМ совершенно не означает, что с ее помощью мы выполняем лишь какие-либо вычисления. Более того, мы уже давно имеем дело не просто с вычислительными машинами, а с системами обработки данных, т.е. системами, способными хранить информацию, редактировать, обновлять, выполнять сортировку и поиск нужных данных, формировать таблицы, диаграммы и отчеты, осуществлять логические преобразования, выдачу результатов и т.п. По этой причине в настоящее время вычислительную машину (особенно персональную) принято называть английским термином «компьютер».

[Первая электронная цифровая вычислительная машина, или программируемый калькулятор ENIAC – Electronic Numerical Integrator and Computer – была создана в Пенсильванском университете под руководством Д.Мочли и П.Эккерта в 1945 г. На роль первой машины претендуют также разработанный в начале 40-х годов прошлого столетия Дж. Атанасовым и К.Берри специализированный калькулятор ABC и предназначенный для расшифровки кодов немецкой шифровальной машины вычислитель Colossus, созданный под руководством М.Ньюмена.].

Широкое проникновение компьютеров в нашу жизнь, регулярное обновление их аппаратных и программных средств, постоянная модернизация и появление все новых компонентов требует глубокого знания принципов их работы. К сожалению, аппаратные средства компьютеров, а именно современные процессоры, память, периферийные устройства и устройства подключения вычислительных машин к сетям описаны в учебной литературе явно недостаточно. Возможно, это вызвано тем, что мы обычно покупаем «готовый» компьютер и часто не пытаемся узнать, как он устроен, а возможно и тем, что в нашей стране персональные компьютеры не изготавливаются. Под термином «изготавливаются» мы понимаем производство всех необходимых деталей и узлов, а не только их сборку. Обычно нас интересуют лишь стандартные программные средства, их возможности и потребности. Но невозможно понять работу программных средств, не обладая хотя бы минимальными знаниями аппаратуры.

Небольшие по размерам, но обладающие достаточной «вычислительной мощностью» компьютеры стали широко доступными, а объединение нескольких машин между собой, т.е. создание компьютерных сетей, привело к возможности получения самой разнообразной информации. В настоящее время машинами пользуется все цивилизованное человечество; это стало возможным благодаря «дружественным» программам и интерфейсам, ставшими непременной частью машины, и огромным объемам информации, которую теперь стало легко получать с помощью компьютера.

Получила развитие всемирная сеть Интернет, объединившая средства вычислительной техники и техники связи и дающая возможность узнавать и сообщать другим последние новости. Теперь практически все машины тем или иным способом взаимодействуют с глобальными и локальными сетями, т.е. компьютеры становятся компонентами все более крупных систем. Для подключения к такой сети не требуется сложных и дорогостоящих аппаратных средств – достаточно простых и недорогих адаптеров, модемов и каналов передачи данных – при этом скорость получения информации будет определяться быстродействием самой машины и пропускной способностью каналов связи, работой программ, размещением и надежностью всех компонентов, участвующих в доставке информации пользователю.

В настоящем учебном пособии мы рассмотрим работу компьютера в целом, состав, назначение и принципы действия основных его компонентов, а также структуру процессора, организацию памяти и работу средств сопряжения основных устройств между собой, т.е. работу интерфейсов. Кроме того, мы остановимся на некоторых способах повышения производительности и надежности путем объединения нескольких процессоров или машин в многопроцессорные и многомашинные системы, на способах объединения машин в локальные сети и обеспечения надежности аппаратуры для работы компьютеров в локальных сетях. Конечно, большие многопроцессорные и многомашинные компьютерные системы никак нельзя назвать «персональными». Ими пользуются многие пользователи одновременно, но для этого нужны особые средства и режимы. Нельзя не учитывать важность таких систем, предназначенных для решения сложнейших задач, например, прогноза погоды. Количество таких систем от года к году не уменьшается.

Основное внимание в пособии уделено построению аппаратуры, а не разработке программных средств. Но нужно помнить, что без программ вычислительная машина представляет собой кучу бесполезного «железа»; ошибки в программном обеспечении столь же существенны, как и ошибки при разработке аппаратуры. Неудачно составленная программа может выполняться очень медленно, требуя огромных вычислительных ресурсов. Однако и ошибки в аппаратуре недопустимы: примером могут служить первые модели процессора Pentium, в которых была обнаружена ошибка, приводящая к неправильным результатам при выполнении некоторых операций над числами с плавающей точкой.

В основу учебного пособия положен опыт преподавания дисциплин «Организация ЭВМ, комплексов и систем», «Вычислительные системы», «Периферийные устройства ЭВМ» и ряда других для студентов, обучающихся по специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» в Московском Государственном Техническом Университете Гражданской Авиации (МГТУ ГА). По просьбе авторов глава 7 «Интерфейсы» написана профессором МГТУ ГА В.Е. Смирновым.

При работе над рукописью помимо литературных источников, приведенных в списке литературы, авторы широко использовали материалы периодических отечественных и зарубежных изданий, изданные в МГТУ ГА методические пособия, а также материалы различных организаций, представленные в сети Интернет.

studfiles.net

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС) ЭВМ — это… Что такое ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС) ЭВМ?

ОПЕРАЦИО́ННАЯ СИСТЕ́МА (ОС) ЭВМ, программа или комплекс программ, постоянно находящихся в памяти ЭВМ; организует общее управление устройствами машины и ее взаимодействие с пользователем. Обеспечивает запуск и работу всех остальных программ.
В частности, ОС выполняет: управление памятью, вводом-выводом, файловой системой, взаимодействием процессов; диспетчеризацию процессов; защиту и учет использования ресурсов. Часто она включает в себя значительную часть специализированных сервисных или вспомогательных программ.
Операционная система загружается непосредственно при включении компьютера, перестает работать только после его выключения. Она осуществляет диалог с оператором или пользователем и организует эффективное взаимодействие (интерфейс) других (в том числе прикладных) программ со всеми узлами ЭВМ. Операционные системы могут создаваться как для конкретных ЭВМ, так и для ЭВМ определенных типов или классов. В последнем случае соответствующие ОС называются стандартными. Например, MS DOS (Microsoft System Disk Operating System) корпорации Microsoft и PTS DOS компании Физтех-софт ориентированы на IBM-совместимые ПК; Mac OS фирмы Apple — на ПК Macintosh; ОС Unix фирмы Bell Labs — является стандартной для ЭВМ разных классов, выполняющих функции серверов и рабочих станций, но используется также на портативных ПК и больших стационарных ЭВМ.
Одним из свойств операционной системы и ЭВМ является многозадачность (см. МНОГОЗАДАЧНОСТЬ) (multitasking, multiprogramming), при которой один процессор может обрабатывать несколько разных программ или разных частей одной программы одновременно. При этом все программы вместе удерживаются в оперативной памяти и каждая выполняется за определенный период времени. Например, одна программа может работать, пока другие ожидают включения периферийного устройства или сигнала (команды) оператора. Способность к многозадачности зависит в большей степени от операционной системы, чем от типа ЭВМ.
Многопользовательская система (система с коллективным доступом, система коллективного доступа; multiuser system, multiaccess system) позволяет нескольким пользователям одновременно иметь доступ к одной ЭВМ со своего терминала (локального или удаленного). Многопользовательский характер работы достигается благодаря режиму разделения времени, который заключается в быстром переключении ЭВМ между разными терминалами и программами и соответственно быстрой отработке команд каждого пользователя. При этом пользователи не замечают задержек исполнения команд. Примерами многопользовательских систем могут служить операционные системы Windows, Netware (созданная американской фирмой Novell для локальных информационных вычислительных систем), Unix.
REAL/32 — многопользовательская многозадачная операционная система реального времени. В этой системе каждый терминал, состоящий из монитора и клавиатуры, предоставляет пользователю возможности максимально простого ПК. Эта система выступает альтернативой локальным сетям, состоящим из множества персональных компьютеров.
Однопользовательская система (one user system) — вычислительная система или ее часть (например, операционная система), не обладающая свойствами многопользовательской. Примерами однопользовательских ОС являются MS DOS американской фирмы Microsoft и ОС/2, созданная совместно Microsoft и IBM.
Сетевая операционная система (Network Operating System, NOS) — операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Примерами сетевых операционных систем являются Windows NT, Windows 2000, Netware, Unix, Linux.

dic.academic.ru

Электронно вычислительные машины и вычислительные системы

Типы вычислительных машин (ВМ).

ВМ различают:

1. По способу представления и обработки информации (аналоговые и цифровые, гибридные, комбинированного типа).

2. По среде представления и обработки информации:

— механические;

— электромеханические;

— гидравлические;

— пневматические;

— оптические;

— магнитные;

История ВМ.

1833г. – Ч. Бебидж. Ввел программное управление с помощью перфокарт (Англия).

1890г. – Холлерит. Сконструировал табулятор, сумматор и перфоратор.

1944г. – Г. Цузе и Айкен спроектировал Марк1 (релейная вычислительная машина).

1946г. – Моучли, Эккерт сконструировали электронную машину «Эниак».

1950г. – Серийное производство ЭВМ в США.

1951г. – Киев, институт электроники, Лебедев сконструировал МЭСМ.

1954г. – Москва –БЭСМ.

По назначению ЭВМ классифицируются следующим образом:

1. Универсальные;

2. Проблемно-ориентированные;

3. Специализированные.

Режим работы:

1. Однопрограммные ВМ.

1.1. индивидуального пользования.

1.2. машинно-пакетной обработки.

2. Мультипрограммные ВМ.

2.1. пакетная обработка.

2.2. машины коллективного пользования.

2.2.1. без разделения времени.

2.2.2. С разделением времени.

Количество процессоров:

1. Однопроцессорные.

2. Мультипроцессорные.

3. Многомашинные системы.

Классификация по способу объединения и размещения:

1. Сосредоточенные.

2. Системы с телеобъединением или теледоступом.

3. Вычислительные сети.

По особенности функционирования:

— Без режима реального времени.

— С режимом реального времени.

По набору параметров:

1. Супер-ЭВМ – для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупных баз данных.

2. Большие ЭВМ – для комплектования ведомственных и региональных центров. Представители: IBM S/390 (1-10 процессоров) – производительность(1,5 – 160мил. Оп/сек).

3. Средние ЭВМ – для управления сложными процессами, используются в качестве серверов. Представители: RS/6000, AS/400.

4. Персональные и профессиональные ЭВМ – для индивидуальных пользователей.

5. Встраиваемые микропроцессоры – бытовая техника.

6. Калькуляторы.

Основные характеристики вычислительных машин.

1. Технические характеристики:

1.1. Внешние:

1.1.1. Производительность.

1.1.2. Быстродействие.

1.1.3. Быстродействие при выполнении операций с плавающей точкой.

1.1.4. Производительность по Гибсону (на наборе задач).

1.1.5. Объем оперативной памяти.

1.1.6. Количество периферийных устройств.

1.2. Внутренние:

1.2.1. Длина слова процессора.

1.2.2. Длина слова ОП.

1.2.3. Наличие буферной (КЕШ) памяти.

1.2.4. Скорость передачи информации ядро ПУ.

2. Эксплуатационные характеристики:

2.1. Потребляемая мощность.

2.2. Габариты.

2.3. Надежность.

2.4. Обслуживаемость.

3. Экономические характеристики:

3.1. цена новой ЭВМ.

3.2. Стоимость обслуживания.

3.3. Стоимость эксплуатационных расходов.

3.4. Общий коэффициент эффективности.

Области и способы применения ЭВМ.

1. Автоматизация вычислений.

2. Системы управления – начиная с 60-х гг. Требования: они должны более дешевые по сравнению с большими машинами. Должны быть более надежными;

3. Задачи искусственного интеллекта.

Этапы и способы применения ЭВМ.

1. Для отдельных научно – технических, финансовых расчетов.

2. Моделирование процессов.

3. Применение ЭВМ как составной части автоматизированных систем.

4. Интеллектуализация автоматизированных систем.

Существуют две модели ЭВМ:

1. Модель фон Неймана (1945г.). Предусматривает: Автоматическое программное управление решением задач.

2. Совместное хранение программ и данных в ОП. Гарвардская модель (1944г.). Предусматривает выделение памяти под данные и программы.

3. Промежуточная. С использованием ТЕГов и дескрипторов. ТЭГ – указатель вида информации. Дескриптор – таблица, описывающая размещение информации в памяти машины.

При разработке архитектуры ЭВМ нужно учитывать следующие моменты:

1. Общая структура машин.

2. Организация вычислительно процесса.

3. Способы общения пользователя с ЭВМ.

4. Логическая организация представления, хранения и преобразования информации.

5. Логическая организация совместной работы различных устройств.

6. Логическая организация совместной работы аппаратных и программных средств.

Форматы информации:

1 бит (б), 1 байт (8б), слово, поле, запись, файл и т.д.

Человек – машина – человек


Причины стремительного роста персональных компьютеров.

1. Высокая эффективность применения и малая стоимость по сравнению с другими классами.

2. Возможность индивидуального непосредственного общения с ЭВМ без посредников, программистов и ограничений.

3. Большие возможности при обработке информации.

4. Высокая надежность и простота эксплуатации.

5. Возможность расширения и адаптации к особенностям применения.

6. Наличие развитого ПО для всех сфер человеческой деятельности.

7. Простота использования, основанная на дружественном интерфейсе.

8. Возможность объединения машин в сеть.

9. Возможность подключения к персональным компьютерам различных периферийных устройств. Возможность встраивания ПК в системы САУ.

Информационно – логические основы построения ЭВМ.

Преимущества двоичной системы:

1. Более простая реализация алгоритмов выполнения арифметических и логических операций.

2. Более надежная физическая реализация основных функций.

3. Экономичность и простота аппаратной реализации схем ЭВМ.

Операция сложения с плавающей точкой.

A10 =1,375, B11 =-0,625, C=A+B

A2 =0 1.011, A=0,1375*101B2 =1 0.101=00 1 001=01 1 0101, B=-0,0625*101

Dp=p1 — p2 =1.

B2ok =01 1 1010, B2дк =01 1011 А2ok =01 01011, А2дк =0101011

mirznanii.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *