Глава 2.2. Современные компьютерные системы.
Вначале сделаем несколько терминологических замечаний.
Слова «ЭВМ» и «компьютер» — синонимы. Однако в русском языке сначала появилось слово «ЭВМ» и только значительно позже (примерно в 80-х годах 20 века) слово «компьютер». В соответствии с этим компьютерамимы будем называть только современные устройства, а для более ранних машин использовать аббревиатуру «ЭВМ».
Любое устройство, способное хранить и/или обрабатывать данные будем называть информационным устройством. Основной вид информационных устройств – это, безусловно, компьютеры. Но, например, принтер, маршрутизатор, хаб, сотовый телефон, цифровой фотоаппарат или стиральная машина с программным управлением также являются информационными устройствами.
Любую систему,
состоящую из связанных между собой
информационных устройств и включающую
хотя бы один компьютер, будем называть компьютерной системой.
Основными техническими характеристиками компьютера являются его быстродействие и объем оперативной памяти. Также очень важной характеристикой является объем постоянной внешней памяти.
Объем памяти, как
мы выяснили, измеряется в единицах,
производных от байта (МБ, ГБ, ТБ).
Быстродействие же определяется
количеством элементарных операций,
совершаемых компьютером в единицу
времени. При этом рассматриваются
наиболее трудоемкие элементарные
операции, так называемые операции с
плавающей точкой, — сложение или умножение
чисел, имеющих дробную часть. Для
характеристики быстродействия
используются специальные единицы –
мегафлоп (МФлп – миллион операций с
плавающей точкой в секунду), гигафлоп
(ГФлп – миллиард операций с плавающей
точкой в секунду), терафлоп (ТФлп –
триллион операций с плавающей точкой
в секунду). Например, быстродействие
10 ТФлп означает, что компьютер способен
сложить или перемножить 10 триллионов
пар нецелых чисел за одну секунду.
Можно, конечно, проводить классификацию компьютерной техники по основным техническим характеристикам, но, из-за того, что технологии производства компьютеров развиваются с очень большой скоростью, такая классификация очень быстро устаревает. Поэтому, положим в основу классификации такие нетехнические характеристики как назначение, условия эксплуатации, характер использования и стоимость.
С точки зрения назначения и условий эксплуатации компьютерные системы можно разделить на 2 больших класса
универсальные;
специальные.
Специальные компьютерыи компьютерные системы
служат для решения конкретного узкого
класса задач или даже одной задачи.
Многие из них функционируют в особых
условиях эксплуатации. Специальные
компьютеры управляют технологическими
установками, работают в операционных
или машинах скорой помощи, на ракетах,
самолётах и вертолётах (бортовые
компьютеры), вблизи высоковольтных
линий передач или в зоне действия
радаров, радиопередатчиков, под водой
на глубине, в условиях пыли, грязи,
вибраций, взрывоопасных газов и т.
Универсальные компьютерыпредназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации. Типичным примером универсального компьютера является настольный персональный компьютер (ПК), с которым мы будем подробно знакомиться. Рассмотрим классификацию универсальных компьютеров на основе характера использования и стоимости. С этой точки зрения можно выделить 3 класса универсальных компьютеров.
Суперкомпьютеры– это компьютеры максимальной вычислительной мощности стоимостью от нескольких сотен тысяч долларов до десятков миллионов долларов, предназначенные для решения эксклюзивных задач, например, моделирования и расчета сложных технических устройств, научных исследований, управления сверхбольшими базами данных, моделирования и прогноза погоды, сложного видеомонтажа и т.д. Практически все суперкомпьютеры – это многопроцессорные системы, включающие от нескольких десятков до сотен тысяч процессоров.
На сегодняшний день (март
2006г.) наибольшее количество процессоров
– 130 тыс. имеет суперкомпьютерBlue Gene/LфирмыIBM. Он же является
и рекордсменом по быстродействию (около
300 ТФлп). Список из 500 наиболее
быстродействующих компьютеров можно
найти в Интернете по адресу
http://www.top500.org. Суперкомпьютеры можно
разделить на несколько типов.Мэйнфреймы– большие машины, обладающие очень высокой надежностью и устойчивостью работы в многопользовательском режиме. Типичными представителями мэйнфреймов являются, машины, выпускающиеся фирмойIBMна протяжении 40 лет -IBM S/360,IBM S/390,zSeries. Последний из этой линейки – компьютерz9 заявлен к выпуску весной 2006г. Количество процессоров в мэйнфреймах, как правило, не превосходит нескольких десятков. Мэйнфреймы используются в качестве многопользовательских станций, мощных и высокоэффективных серверов, или мощных вычислительных станций для решения сложных научных и технических задач.
Иногда майнфреймы
не относят к суперкомпьютерам, выделяя
в отдельный класс. Стоимость майнфреймов
колеблется от ста тысяч до 1-2 миллионов
долларов.Кластерные системы– это системы, состоящие из большого количества автономных блоков. Каждый блок кластерной системы имеет процессор, оперативную память, систему ввода и вывода данных и является, по сути, отдельным компьютером. Быстродействие кластерной системы обеспечивается за счет параллельной работы всех блоков. Кластерные системы – наиболее простой и гибкий способ построения мощных компьютерных систем из готовых стандартных узлов. По этой технологии можно построить суперкомпьютер, соединив несколько сотен стандартных узлов ПК высокопроизводительными шинами.
Распределенные многопроцессорные системы– наиболее эффективный способ построения суперкомпьютера. Как и в кластерной системе, большое количество блоков, каждый из которых включает процессор и оперативную память, соединяются между собой с целью параллельной работы.
Средние компьютеры– это компьютеры стоимостью обычно в десятки тысяч долларов. Границы стоимостного диапазона средних компьютеров – от нескольких тысяч долларов до 100-200 тысяч. Большинство компьютеров этого класса используются как сетевые или файловые серверы в компьютерных сетях. Например,Web-серверы, на которых размещена информация в Интернете, – это в большинстве именно такие машины. Средние компьютеры также используются в качестве мощных графических станций, систем оцифровки звуковой и видеоинформации, систем видеомонтажа, а также в составе вычислительных комплексов для проведения научных и технических расчетов.
Средние компьютеры, как правило, также являются многопроцессорными системами с количеством процессоров от 2-х до нескольких десятков.Персональные компьютеры (ПК). Это наиболее массовый тип компьютеров стоимостью от 1-2 сотен долларов до нескольких тысяч долларов. В большинстве своем персональные компьютеры однопроцессорные, но есть и двухпроцессорные. Персональные компьютеры можно разделить на 3 класса.
Настольный компьютер(desktop). Это основной тип ПК, наиболее интересный и актуальный для массового пользователя. Именно устройство настольного ПК мы далее будем подробно изучать.
Переносной компьютер(notebook,ноутбук) значительно меньше настольного ПК по массе и размерам, имеет автономный источник питания и может всегда находиться при владельце. Вычислительная мощность ноутбука, как правило, ниже, чем у настольного ПК, а стоимость – существенно выше, чем у настольного ПК с близкими характеристиками.
Карманные компьютеры(КПК) – это самый молодой, но очень быстро развивающийся класс компьютеров стоимостью не более 1 тыс. долларов. Вычислительные ресурсы этих компьютеров невелики, но этот недостаток компенсируется возможностями Интернет-связи: при помощи КПК можно управлять любым другим компьютером, используя его ресурсы. По-видимому, в недалеком будущем КПК возьмут на себя функции сотовых телефонов и превратятся в универсальное мобильное средство связи, получения и обработки информации. После широкого распространения электронных денег КПК превратятся и в универсальное средство для платежей и управления финансами.
На сегодняшний день (март
2006г.) наибольшее количество процессоров
– 130 тыс. имеет суперкомпьютерBlue Gene/LфирмыIBM. Он же является
и рекордсменом по быстродействию (около
300 ТФлп). Список из 500 наиболее
быстродействующих компьютеров можно
найти в Интернете по адресу
http://www.top500.org. Суперкомпьютеры можно
разделить на несколько типов.
Иногда майнфреймы
не относят к суперкомпьютерам, выделяя
в отдельный класс. Стоимость майнфреймов
колеблется от ста тысяч до 1-2 миллионов
долларов.
Современные компьютерные системы — презентация онлайн
СОВРЕМЕННЫЕ
КОМПЬЮТЕРНЫЕ
СИСТЕМЫ
Введение
• компьютеров и программного обеспечения является одной из
наиболее важных сфер экономики развитых и развивающихся стран.
Причины стремительного роста индустрии персональных компьютеров:
• невысокая стоимость;
• сравнительная выгодность для многих деловых применений;
• простота использования;
• возможность индивидуального взаимодействия с компьютеров без
посредников и ограничений;
• высокие возможности по переработке, хранению и выдаче
информации;
• высокая надежность, простота ремонта и эксплуатации;
• возможность расширения и адаптации к особенностям применения
компьютеров;
• наличие программного обеспечения, охватывающего практически все
сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для
разработки нового программного обеспечения.
• Мощность компьютеров постоянно
увеличивается, а область их применения
постоянно расширяется. Компьютеры
могут объединяться в сети, что позволяет
миллионам людей легко обмениваться
информацией с компьютерами,
находящимися в любой точке земного шара.
• Но настанет предел развития
существующего типа компьютеров и будут
необходимы принципиально новые схемы
построения, и разработки в этом
направлении ведутся уже сегодня.
1.История компьютеров
В древности появилось простейшее счётное устройство-абак.
В 17 веке изобретена логарифмическая линейка
В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьми зарядный суммирующий механизм. Два столетия
спустя в 1820 француз Шарль де Кольмар создал арифмометр
Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были
изложены ещё в 1833 английским математиком Чарльзом Бэббиджом.
Бэббидж пришел к выводу – вычислительная машина должна иметь:
•устройство для хранения чисел, а также указаний (команд) машине;
•в машине должен быть специальный вычислительный блок – процессор;
•для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокартылисты из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий;
В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую счётную
машину
В феврале 1944 на одном из предприятий Ай-Би-Эм в сотрудничестве с учёными Гарвардского
университета по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1».
(первое поколение)
В 1946 была построена первая электронная вычислительная машина ENIAC
В 50-х годах появление транзисторов, и компьютеров второго поколения
В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы),в которых все электронные компоненты
вместе с проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. (третье поколение)
В 1970 компании INTEL создала первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем
на одном кремниевом кристалле. (четвёртое поколение)
Основные типы современных
компьютеров.
Персональные компьютеры.
Мобильные компьютер
X-терминалы
Серверы
Мейнфреймы
2.2.Классы мобильных компьютеров
Ноутбуки
Основные преимущества
ноутбуков по сравнению с
обычными PC
•практически полное
отсутствие проводов;
•минимальное место на
рабочем столе;
•абсолютная бесшумность
работы;
•свобода выбора места работы:
будь то обычный стол, диван
или журнальный столик;
•удобство в управлении: все
кнопки и регуляторы всегда
под рукой;
•нет вредного излучения от монитора
Карманные Персональные Компьютеры
(PDA)
КПК делятся на два класса HPC
(Handheld Personal Computer) и PPC
(Pocket Personal Computer)
Ручные ПК бывают клавиатурные и
безклавиатурные.
Саб-ноутбуки
Саб-ноутбуки (дословно с англ. — «подноутбуки», «ноутбуки, стоящие на ступень
ниже») — это устройства, не отличающиеся от
своих родственников по возможностям, но
опять-таки отличающиеся по размерам и весу.
Они часто напоминают своими размерами
крупную барсетку, а их вес обычно не
превышает 2 килограмма.
X-терминалы
X-терминалы
представляют
собой
комбинацию бездисковых рабочих станций и
стандартных
ASCIIтерминалов.
Бездисковые
рабочие
станции
часто
применялись в качестве дорогих дисплеев и
в этом случае не полностью использовали
локальную вычислительную мощь.
• Типовой X-терминал включает
следующие элементы:
• Экран высокого разрешения — обычно
размером от 14 до 21 дюйма по диагонали;
• Микропроцессор на базе Motorola
68xxx или RISC-процессор типа Intel i960,
MIPS R3000 или AMD29000;
• Отдельный графический сопроцессор в
дополнение к основному процессору,
поддерживающий двухпроцессорную
архитектуру, которая обеспечивает более
быстрое рисование на экране и
прокручивание экрана;
• Базовые системные программы, на
которых работает система X-Windows и
выполняются сетевые протоколы;
• Программное обеспечение сервера
X11;
• Переменный объем локальной памяти
для дисплея, сетевого интерфейса,
поддерживающего TCP/IP и другие сетевые
протоколы.
• Порты для подключения клавиатуры и
мыши.
2.4.Серверы
Существует несколько типов серверов, ориентированных на
разные применения:
файл-сервер,
сервер базы данных,
принт-сервер,
вычислительный сервер,
сервер приложений.
Таким образом, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет (файловая
система, база данных, принтеры, процессоры или прикладные пакеты программ).
Современные суперсерверы характеризуются:
•наличием двух или более центральных процессоров;
•многоуровневой
шинной
архитектурой,
в
которой
запатентованная
высокоскоростная
системная
шина
связывает
между
собой
несколько
процессоров и оперативную память, а также множество стандартных шин
ввода/вывода, размещенных в том же корпусе;
•поддержкой технологии дисковых массивов RAID;
•поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая
позволяет распределять задания по нескольким центральным процессорам или
режима асимметричной многопроцессорной обработки, которая допускает
выделение процессоров для выполнения конкретных задач.
Мейнфреймы
• Мейнфрейм — это синоним понятия
«большая
универсальная
ЭВМ».
Мейнфреймы и до сегодняшнего дня
остаются наиболее мощными (не
считая
суперкомпьютеров)
вычислительными системами общего
назначения,
обеспечивающими
непрерывный круглосуточный режим
эксплуатации. Они могут включать
один или несколько процессоров,
каждый из которых, в свою очередь,
может
оснащаться
векторными
сопроцессорами
(ускорителями
операций
с
суперкомпьютерной
производительностью).
Главным недостатком мейнфреймов в настоящее
время остается относительно низкое соотношение
производительность/стоимость. Однако фирмамипоставщиками
мейнфреймов
предпринимаются
значительные
усилия
по
улучшению
этого
показателя.
Общие требования, предъявляемые к
современным компьютерам
• Отношение
стоимость/произво
дительность
Надежность и
отказоустойчивость
Масштабируемость
Повышение
надежности
Масштабируемость
основано
на
принципе
представляет
собой
предотвращения
возможность
Разработчики находят баланс неисправностей
путем
наращивания числа и
между стоимостными параметрами снижения
интенсивности
мощности процессоров,
и производительностью
отказов и сбоев за счет
объемов оперативной и
применения
электронных
внешней памяти и других
Для
сравнения
различных схем и компонентов с
ресурсов
компьютеров между собой обычно высокой и сверхвысокой
вычислительной
используются
стандартные степенью
интеграции,
системы.
методики
измерения снижения уровня помех,
облегченных
режимов
производительности.
работы схем, обеспечение
Отказоустойчивость
-режимов
это
такоеих свойство
тепловых
вычислительной
которое
ей,
работы, системы,
а также
за обеспечивает
счет
как логической
машине, возможность продолжения
совершенствования
действий,
заданных
программой,
после
методов
сборки
возникновения
неисправностей.
Введение
аппаратуры.
отказоустойчивости требует избыточного аппаратного
и программного обеспечения.
Перспективы развития компьютеров.
Оптические компьютеры
В основе работы различных компонентов оптического компьютера
(трансфазаторы-оптические
транзисторы,
триггеры,
ячейки
памяти,
носители информации) лежит явление оптической бистабильности.
Оптическая бистабильность — это одно из
проявлений взаимодействия света с веществом в
нелинейных системах с обратной связью, при
котором
определенной
интенсивности
и
поляризации падающего на вещество излучения
соответствуют
два
(аналог
0
и
1
в
полупроводниковых
системах)
возможных
стационарных
состояния
световой
волны,
прошедшей через вещество, отличающихся
амплитудой и (или) параметрами поляризации.
Весь набор полностью оптических логических
устройств для синтеза более сложных блоков
оптических компьютеров реализуется на основе
пассивных
нелинейных
резонаторовинтерферометров.
создание большего количества параллельных
архитектур, по сравнению с полупроводниковыми
компьютерами, является основным достоинством
оптических компьютеров, оно позволяет преодолеть
ограничения по быстродействию и параллельной
обработке информации, свойственные современным
ЭВМ.
применение
оптического
излучения
в
качестве
носителя
информации
имеет
ряд
потенциальных
преимуществ
по
сравнению
с
электрическими
сигналами, а именно:
1.световые потоки, в отличие от
электрических, могут пересекаться
друг с другом;
2.световые
потоки
могут
быть
локализованы
в
поперечном
направлении
до
нанометровых
размеров
и
передаваться
по
свободному пространству;
3.
скорость
распространения
светового сигнала выше скорости
электрического;
4.взаимодействие световых потоков
с
нелинейными
средами
распределено по всей среде,
что
дает новые степени свободы
(по
сравнению
с
электронными
системами) в организации связи и
создании параллельных архитектур.
Квантовый компьютер
• Для того чтобы практически реализовать квантовый
компьютер, существуют несколько важных правил,
которые в 1996 г. привел Дивиченцо (D.P. Divincenzo). Без
их выполнения не может быть построена ни одна
квантовая система.
• 1.
Точно
известное
число
частиц
системы.
• 2. Возможность приведения системы в
точно известное начальное состояние.
• 3.
Высокая степень изоляции от
внешней среды.
• 4.
Умение менять состояние системы
согласно заданной последовательности
элементарных преобразований.
Квантовый компьютер
Новая технология открывает такие перспективы, от которых
просто захватывает дух: для нового компьютера будет
достаточно всего 50 атомов, и он будет мощнее всех
нынешних компьютеров нашей планеты.
Отдельный атом ведет себя внешне
Чтобы попытаться реализовать идею
вполне пристойно. Например, при
квантового компьютера хотя бы в
соответствующем
возбуждении
он
масштабах лаборатории, атомы магния
переходит
на
более
высокий
помещаются в вакуумный цилиндр и
энергетический уровень. Если новое его
затем
подвергаются
ионизации
с
состояние считать за 1, а состояние
помощью лазерной пушки. При этом
низкого энергетического уровня за 0, мы
мощный световой луч выбивает электрон
получим
атомарный
эквивалент
из электронной оболочки атома, а
минимальной единицы информации
получивший
вследствие
этого
обычного компьютера. Однако не все
положительный
заряд
атом
(ион)
так просто: если бит означает строго
улавливается
с
помощью
ионной
определенное значение (или 1, или 0), то
ловушки. Такая ловушка состоит из
атом
создает
так
называемый
трубок, согнутых в кольцо, которые
«квантовый бит» (или q-бит).
Свое
снабжены мощными электромагнитами.
состояние q-бит выдает лишь в том
случае, если его спрашивают извне.
Но сами по себе соединенные атомы — это еще не квантовый компьютер. Ведь
без ввода и вывода информации ничего не будет. Для этих целей используют
все тот же лазер. Благодаря использованию лазера определенной энергии
«отловленные» ионы возбуждаются поодиночке и так же целенаправленно
возвращаются на более низкий энергический уровень. Таким образом,
программы для квантового компьютера реализуются не в машинном языке, как
в обычном ПК, а в импульсах лазерного излучения.
Нейрокомпьютер
Компьютеры не умеют думать, как живые существа, и в этом безнадёжно проигрывают мозгу.
физики всерьез задумались над тем, как
соединить компьютер в единую сеть с
нейронами головного мозга животных.
Передача электрических импульсов в
кремнии осуществляется с помощью
электронов, а в нейронах же существует
ионная проводимость. Таким образом,
эти
две
системы
в
принципе
несовместимы.
При непосредственном
контакте
электроны
повреждают
клетки, а ионы вызывают коррозию
чипа
Работать эта система должна
примерно так: серое вещество мозга
животного получает задачу, решает
ее, а компьютер представляет
полученный
результат
в
«удобочитаемом» виде.
Предпосылкой успешной работы всей
системы
является
обмен
электрическими, сигналами между
клетками
и
микросхемами.
Коммуникация между электронной и
биологической
системами
должна
протекать без всяких проблем.
Поэтому прямой контакт между нейроном и кремнием
недопустим. Он предотвращается тонкой пленкой из оксида
кремния. Информация передается не прямым обменом
зарядами, а через электрическое поле между двумя
«устройствами».
Нейрокомпьютер
Нейроны
улитки
служат
рабочим
материалом
для
создания нейрочипа
Срок жизни нейрочипа определяется в
большинстве случаев работоспособностью его
электронной системы.
Нейроны, в свою очередь,
могут оставаться работоспособными сколь
угодно долго, но они в процессе своего роста
попросту могут разрушить чип. Примерно так
корни растущего дерева взламывают асфальтовое
покрытие.
Структуры,
имеющие
свойства
мозга и нервной системы,
имеют
ряд
особенностей,
которые сильно помогают при
решении сложных задач:
1.
Параллельность
обработки
информации.
2.
Способность к обучению.
3.
Способность к автоматической
классификации.
4.
Высокая надежность.
5.
Ассоциативность.
Нейрокомпьютеры — это совершенно
новый тип вычислительной техники,
которые строится на базе нейрочипов, и
они функционально ориентированы на
конкретный алгоритм, на решение
конкретной задачи.
Фундаментальным
можно считать
опыт с двумя
нейронами,
сросшимися на
чипе. Одна из
клеток
искусственно
возбуждалась,
получая от чипа
электрический
импульс, а затем
передавала через
синапс этот
импульс другой
клетке.
Возбуждение
второго нейрона
регистрировалось
опять с помощью
чипа. Этот опыт
демонстрирует
возможность
создания
нейронных сетей с
использованием
нервных клеток и
микросхем.
Домашнее задание
§ 29
Тест «СКС» (выполнить
до пятницы,
20.11.2020)
Создание современного компьютера на основе первых принципов: от Nand до Tetris (проектно-ориентированный курс)
Об этом курсе
116 277 последних просмотров
Чего вы достигнете:
Активно применяя новые концепции по мере обучения, вы более эффективно освоите содержание курса; вы также получите преимущество в использовании полученных навыков, чтобы внести позитивные изменения в свою жизнь и карьеру. Когда вы закончите курс, у вас будет готовый проект, которым вы будете гордиться, используя и делясь им. Гибкие срокиГибкие сроки
Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.
Общий сертификатОбщий сертификат
Получите сертификат по завершении
100% онлайн100% онлайн
Начните сразу и учитесь по собственному графику.
Часов на выполнениеПрибл. 43 часа на выполнение
Доступные языкиАнглийский
Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, английский, иврит, испанский
Навыки, которые вы приобретете
- Logic Gate
- Компьютерная архитектура
- Языки ассемблера
- Язык описания оборудования (HDL)
Гибкие сроки
Сброс сроков в соответствии с вашим графиком.
Общий сертификат
Получите сертификат по завершении
100% онлайн100% онлайн
Начните сразу и учитесь по собственному графику.
часов на выполнениеПрибл. 43 часа
Доступные языкиАнглийский
Субтитры: арабский, французский, португальский (европейский), итальянский, вьетнамский, немецкий, русский, английский, иврит, испанский
Instructors
Shimon Schocken
Top Instructor
66 Профессор
Информатика
189,047 Учащиеся
2 Курсы
Ноам Нисан
Top Instructor
Профессор
Компьютерная наука и инженерия
169,387 Ученики
1 Курс
Предлагаемые
Еврейский университет Иерусалема
.
университет и ведущее научно-исследовательское учреждение. Обслуживая 23 000 студентов из 70 стран, Еврейский университет проводит треть гражданских исследований Израиля и занимает 12-е место в мире по количеству заявок на патенты в области биотехнологий и коммерческих разработок. Еврейский университет был основан в 1918 провидцев, включая Альберта Эйнштейна, Зигмунда Фрейда, Мартина Бубера и Хаима Вейцмана. Он расположен в трех кампусах в Иерусалиме и четвертом в Реховоте. Посетите веб-сайт http://new.huji.ac.il/en. Присоединяйтесь к нашему онлайн-сообществу учащихся по адресу https://www.facebook.com/groups/hujimooc/. 1021 отзыв0005
5,63%
3 Звезды
0,56%
2 Звезды
0,17%
1 Звездный
0,50%
. NAND TO TETRIS (ПРОЕКТНО-ЦЕНТРИРОВАННЫЙ КУРС)
Заполненная звезда Заполненная звезда Заполненная звезда Заполненная звезда Заполненная звездаот JJ, 7 мая 2020 г.
Занятия просты и содержат правильный уровень детализации, чтобы вы почувствовали, что действительно понимаете темы.
Настоятельно рекомендую всем, кто хочет понять, как работает компьютерное оборудование!
от MKA13 августа 2022 г.
Этот курс, полученный в результате обучения на высоком уровне программирования со степенью в области программирования игр, был удивительным, поскольку он восполнил пробелы в моих знаниях и укрепил основы компьютерных наук на низком уровне.
Заполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаby CTA 23 августа 2020 г.
Это было так весело, так приятно, и я многому научился. Я инженер-программист. Мы делаем так много работы с языками высокого уровня, что здорово, когда нам напоминают, как вычислительная техника выполняет свою работу.
Заполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаЗаполненная звездаот LWM29 мая 2019 г.
Невероятный курс. Я никогда не испытывал такого опыта обучения. Этот курс не только научил меня, как работают компьютеры, но, что более важно, научил меня учиться и справляться со сложностями.
Просмотреть все отзывы
Часто задаваемые вопросы
Еще вопросы? Посетите Справочный центр для учащихся.
Глава 11. Современные компьютерные системы, кластеры и сети
Современный компьютеры оснащены высокопроизводительным оборудованием с
o Процессор тактовая частота несколько ГГц
o Автобус скорость сотен МГц
o БАРАН размер от сотен МБ и до нескольких ГБ со скоростью доступа в несколько наносекунд
o Диск пространство от десятков ГБ до нескольких ТБ со скоростью доступа в несколько десятков милли секунд
сегодня программное обеспечение потребляет огромные вычислительные ресурсы
Там является постоянный спрос на более высокую производительность оборудования по мере сложности программного обеспечения и возможности постоянно растут
Очевидно, отдельные аппаратные компоненты (например, ЦП, память, шины, хранилище, периферийные устройства) были нацелены на оптимизацию производительности
Однако, цель состоит в том, чтобы улучшить общую производительность системы, которая выходит за рамки производительность каждого отдельного компонента
Этот концепция известна как синергия
В в этой главе мы рассмотрим следующее улучшение производительности техники:
o Многопроцессорность
o Высокопроизводительные вычисления
Многопроцессорность
Многопроцессорность — это новый подход в архитектуре компьютерных систем для достижения высокой производительности.
производительность
Этот архитектура основана на параллельных вычислениях, работающих в операционной системе уровень
операционная система распределяет работу между вычислительными машинами параллельно система
Там два разных подхода к реализации многопроцессорной обработки
o Сильно связанный или многопроцессорный
o Слабосвязанный или мультикомпьютер
Жесткая муфта
Одинокий система с несколькими процессорами, использующими одну и ту же память и средства ввода-вывода
Программа выполнение распределяется между доступными процессорами
Избыточный также может быть достигнуто выполнение программы
Особенный линии для соединения ЦП вместе необходимы
В в некоторых системах главная системная шина может использоваться для соединения ЦП
Видеть Рисунок 11.5 на стр. 337 для типовой конфигурации
Там есть 2 способа настройки системы
o Многопроцессорная обработка ведущий-ведомый
Один ЦП является ведущим , а остальные ведомыми
главный ЦП управляет системой и контролирует все ресурсы и планирование
операционная система может выполняться только на главном ЦП и распределять работу между ведомые процессоры
Преимущества
o Простой дизайн и реализация
Недостатки
o
Бедный
надежность (т. е. отказ ведущего приводит к отказу всей системы)
o Бедный балансировка нагрузки и использование ресурсов
o Симметричная многопроцессорная обработка (SMP)
Все Процессоры идентичны
Каждый ЦП имеет одинаковый доступ к операционной системе и всем системным ресурсам
Большинство многопроцессорные системы SMP
Преимущества
o Высокий надежность (т. е. отказ одного ЦП не приводит к отказу всей системы)
o Отличный балансировка нагрузки и использование ресурсов (т. е. все ЦП равны)
Недостатки
o Сложный проектирование и реализация
Слабосвязанный
Каждый компьютер в системе самодостаточен
компьютеры объединены в сеть, образуя кластер вычислительной мощности
Некоторый система может совместно использовать диски и память для использования подключенными компьютерами
Этот эта тема более подробно описана в главе 13
Высокопроизводительные вычисления
Высокий высокопроизводительные вычисления, иногда называемые суперкомпьютерами , предназначены для решение сложных задач, требующих огромных вычислительных мощностей
Там 3 типа высокопроизводительных вычислительных архитектур:
o Параллельные компьютеры
o Кластерные вычисления
o Grid Computing
Параллельные компьютеры
А также известная как массивно-параллельная архитектура , состоит из очень большого количества ЦП в одной системе (100 или 1000 ЦП)
о Каждый ЦП имеет свою собственную локальную маленькую память
o
Все
Процессоры совместно используют большую глобальную память (т. е. основную память)
o процессоры являются конвейерными, поэтому результат от одного процессора передается другому для дальнейшего обработка
o Коммуникация между процессорами используется пакетная коммутация, аналогичная сетям передачи данных
o Особенный приложения и языки программирования предназначены для работы в системе
Cambridge Parallel Processing Gamma II Plus
o Разработано для приложений с крупномасштабной обработкой SIMD (например, обработка изображений)
o Состоит из 1024 или 4096 8-битных процессоров, расположенных в двумерном массиве
o Каждый CPU имеет 128 КБ локальной памяти
o инструкции транслируются на каждый ЦП, могут выполнять одну и ту же операцию с разными данными (например, SIMD)
о процессоры обеспечивает интерфейс к стандартному PCI, который позволяет использовать стандартный ввод-вывод устройства
о вся система управляется со стандартного хост-компьютера (например, SUN рабочая станция)
Кластерные вычисления
IBM eServer P690 — типичный пример кластерного компьютера
.
Ваш комментарий будет первым