Архитектурата на компютърната система

Архитектурата на компютърната система. класификация на компютрите

Набор от устройства за автоматично или автоматизирана обработка на информацията, посочена на компютърните технологии. Специфична група от свързани помежду си устройства, наречена компютърна система. Централното звено за по-голямата част на компютърни системи е електронен компютър (PC) или компютър.

Компютър - електронно устройство, което извършва въвеждане на данни, съхранение и преработката му в конкретна програма, на изхода на резултатите във вид, подходящ за човешкото възприятие. За всяка от тези операции отговарят на особените блокове компютъра:

• входно устройство
• CPU,
• памет
• изход.

Всички тези единици се състои от отделни по-малки устройства. По-специално, на централния процесор може да включва аритметично логическо устройство (ALU), вътрешно устройство за съхранение под формата на вътрешни регистри процесор и контрол кеш блок (CU). входно устройство, като правило, също не е структурно звено. От видовете вход информация разнообразни източници въвеждане на данни могат да бъдат няколко. Това се отнася за изходни устройства.

Схематично показва общата структура на компютър на Фиг.1.

Фиг. 1. общата структура на компютъра

Устройството за памет - компютър устройство за временно (RAM) и дълго (постоянна памет) съхраняване на програми, входните и изходните данни и междинни резултати. Информацията в RAM се записва временно, само когато властта, но RAM има повече скорост. В постоянната памет на данни може да се поддържа, дори когато компютърът е изключен, но скоростта на обмен на данни между постоянната памет и процесор, в повечето случаи, значително по-малко.

ALU - компютърна единица, в която програмата команди за преобразуване на данните: аритметични операции върху числа, преобразуване код и др.

Контролният блок координира работата на всички компютърни единици. В определена последователност той избира от командния памет за командата. Всяка инструкция се декодира от нуждите на елементи от данни, посочени в заповедта клетките на паметта се прехвърлят на ALU; ALU конфигуриран да извършва действия, действителната команда (като входно-изходни устройства могат да участват в това действие); е заповядано да извършите това действие. Този процес ще продължи дотогава, докато не сте на едно от следните условия: на входа е изчерпан от едно от устройствата е получила нареждане за спиране на работата, изключете захранването.

Описаното принципа на изграждане на компютър се нарича фон Нойман архитектура - американски учен от унгарски произход Джон фон Нойман, който го е предложил.

Modern компютърна архитектура определя на следните принципи:

принцип за управление на софтуера. Осигурява автоматизация на процеса на изчисляване на компютър. Съгласно този принцип, за всеки компонент задача на програмата, който определя последователността на компютърни операции. ефективност на управлението на програмата ще бъде по-висока при решаването на проблема на една и съща програма отново и отново (макар и с различни начални условия).

Принципът на програмата се съхраняват в паметта. Съгласно този принцип, командите на програмата са дадени, както и на данни под формата на числа и се третират по същия начин, както на броя, и програмата, преди изпълнението се зарежда в RAM, което ускорява процеса на неговото изпълнение.

Въз основа на тези принципи, може да се твърди, че съвременната компютъра - чрез техническо средство, че след като запазите първоначалните данни под формата на цифрови кодове и програма за обработка, изразена със същите цифрови кодове, може автоматично да извърши изчислителен процес, дефиниран в програмата и да даде пълни резултати от решаването на проблема във форма, подходяща за човешкото възприятие.

В реалната структура на компютъра много по-сложно от това дадено по-горе (това може да се нарече логическа структура). В съвременните компютри, особено лични такива, все по-често виждаме промяна от традиционния фон Нойман архитектура, поради желанието на разработчиците и потребителите да се подобри качеството и производителността на компютрите. качество на компютъра се характеризира с много параметри. Този набор от команди, които компютърът е в състояние да разберат и скорост (ефективност) на процесора, на броя на периферните входни и изходни устройства, които могат да бъдат свързани към компютър едновременно и т.н. Основният показател е скоростта - броят на операциите, които процесорът може да изпълнява за единица време. На практика на потребителя е по-заинтересовани от работата на компютъра ви - показател за нейното ефективно изпълнение, което означава, че способността не само да работят бързо и бързо решаване на конкретни задачи.

В резултат на това всички тези и други фактори допринасят за подобряване на фундаментални и конструктивен елемент база на компютри, което означава, че създаването на нови, по-бързо, по-надеждни и лесни за ползване експлоатация на процесор, памет, входно-изходни устройства и т.н. Все пак трябва да се има предвид, че скоростта на елементите, които не може да се увеличи без лимит (има съвременни технологични ограничения и ограничения, наложени от законите на физиката). Ето защо, компютърни технологии, разработчиците търсят решения на този проблем подобряване на компютърната архитектура.

Така че, има компютри с многопроцесорна архитектура, в която няколко процесора, работещи едновременно, което означава, че работата на компютъра е сумата на производителността на процесора. Най-мощните компютри, предназначени за сложни изчисления и инженеринг компютърно проектиране (CAD) често се монтират две или четири процесори. В тежкотоварни компютри (такива машини могат, например, да се симулира ядрената реакция в реално време, прогноза за времето в световен мащаб) брой достига няколко десетки процесори.

Скоростта на компютъра е по същество зависи от скоростта на RAM. Ето защо, непрекъснато се търсят за запаметяващи елементи, отнема по-малко време за четене и запис операции. Но заедно със скоростта увеличава цената на елементите на паметта, така че изграждането на капацитет високоскоростна памет изисква винаги, не е приемлива цена.

Проблемът е решен с изграждането на няколко нива памет. RAM паметта се състои от две или три части: основната част от по-голям капацитет се основава на сравнително бавно (по-скъпи) елементи, и допълнителна (наречена кеш памет) се състои от високоскоростни елементи. Данните, които често се превръща процесора е в кеша, и по-голям обем на оперативната информация, съхранявана в основната памет.

Преди това, работата на IO устройства под надзора на процесора, който отне много време. Архитектурата на съвременните компютри предвижда директен достъп до основната памет за обмен на данни с устройствата IO на канали, без процесор, както и прехвърлянето на по-голямата част от функциите на периферните за управление на устройството до специализирани процесори, облекчава процесора и повишава нейната ефективност.

класификация на компютърни техники

Гамата от видове компютри днес огромен: машини се различават по предназначение, сила, размер, хардуерни компоненти, и т.н. Затова класифицира компютри на различни основания. Трябва да се отбележи, че всяка класификация зависи до известна степен, тъй като развитието на компютърните науки и технологии, така бързо, че, например, токът не отстъпва на власт миникомпютър на микрокомпютър преди пет години, а дори и от близкото минало суперкомпютри. В допълнение, прехвърлянето на компютри към специфичен клас, а произволно разделяне чрез размазване на групи и се дължи на прилагането на практика на персонализирани сглобяване на компютри, където границите на компоненти и специфични модели адаптирани към изискванията на клиента. Помислете за общите критерии за класификация на компютрите.

Класификация по предназначение

• големи електронни компютри (компютри);
• миникомпютър;
• микрокомпютър;
• персонални компютри.
• Mainframe (Main Frame)

Въз основа на мейнфрейм да се създаде компютърен център, който съдържа редица отдели или групи. обслужващ персонал - десетки хора:

група поддръжка

• група системни програмисти

• отдел издаване на резултатите
• подкрепа информация Group

подготовка Група данни

• приложните програмисти Group

CPU - основна компютърна единица, в която обработката на данни и резултати от изчисленията. Той представлява броя на системни блокове в отделна стая, където постоянна температура и влажност.

Системно програмиране Group - ангажирани в разработването, отстраняване на грешки и прилагането на софтуер, необходим за функционирането на една компютърна система. Системните програми осигуряват програми взаимодействат с хардуера, който е хардуерно програмния интерфейс на компютърната система на.

Приложен програмен Group - разработва програма за изпълнение на конкретни действия с данните, тоест, осигуряването на потребителския интерфейс на компютърната система.

подготовка Група данни - участва в подготовката на данните, които ще бъдат обработвани от софтуерните приложения, създадени от програмистите на приложения. По-специално, на набор от текст, сканиране на изображения, попълване на бази от данни.

Logistics Group - ангажирани в поддръжката на цялата компютърна система, ремонт и отстраняване на грешки на оборудването, свързване на нови устройства.

информация за поддръжка Group - осигурява техническа информация за всички отдели Изчислителен център създава и съхранява файлове, разработени програми (софтуер библиотеки), както и на натрупаните данни (бази данни).

изходните данни дивизия - получава данни от процесора и ги превръща във форма, подходяща за клиента (печат).

Mainframe присъща висока цена на оборудване и поддръжка, така че работата е организирана в непрекъснат цикъл.

Подобно на мейнфрейм, но по-малък. Използва се в големите предприятия, изследователски институции и организации. Той често се използва за индустриален контрол на процесите. Характеризира многопроцесорна архитектура, клеми 200, устройства за съхранение на диск, които са изградени на стотици гигабайта, разклонени периферия. За организиране на миникомпютър, имате нужда от компютърен център, но по-малко от мейнфрейм.

На разположение на много институции. За обслужване достатъчно компютърна зала, състояща се от няколко лица, наличието на приложните програмисти. програмни продукти, необходими система закупен заедно с цел развитие на заявление микрокомпютър в големи центрове за данни или специализирани организации.

Програмистите изчислителни лаборатория, ангажирани в изпълнението на придобити или поръча софтуера да изпълняват своето местоположение и координира работата си с други програми и устройства в компютъра ви. Може да направи промени в отделни парчета от софтуер и системен софтуер.

Бързото развитие, придобито в последните 20 години. Персонален компютър (PC) е предназначена да служи на едно място и е в състояние да отговори на нуждите на малки фирми и физически лица. С появата на интернет се е увеличил популярността на компютъра, колкото и с помощта на персонален компютър, можете да използвате научна, справочна, образователна и развлекателна информация.

• масивна персонален компютър (PC потребителите)
• Бизнес PC (Office PC)
• преносим персонален компютър (Mobile PC)
• Workstation (WorkStation)
• Развлечение PC (Entertaiment PC)

Класификация по ниво на специализация

Класификация по размер

• пансион (десктоп);
• лаптоп (ноутбук);
• ръчен (палмтоп).

Най-разпространени са настолни компютри, които го правят лесен за промяна на конфигурацията. Portable лесен за употреба, има компютърни комуникации. Pocket модел може да се нарече "интелигентни" преносими компютри, е позволено да се съхранява оперативни данни, както и да имате бърз достъп до тях.

Класификация Съвместимост

Има толкова много видове компютри, които се сглобяват от компоненти от различни производители. Важно е да се осигури съвместимост на компютъра:

• хардуерната съвместимост (IBM PC платформа и Apple Macintosh)
• съвместимост на ниво операционна система;
• съвместимост софтуер;
• за сътрудничество на ниво данни.

Какво е компютърна архитектура? Цялостната структура на компютъра?

Принципи на съвременната компютърна архитектура?

класификация на компютърни методи? Класификация по предназначение?

Mainframe (Main Frame)? Структурата на центъра за данни на базата на мейнфрейм?

Персонални компютри? Класификация по международни стандарти за сертифициране?

Класификация по ниво на специализация? Класификация по размер? Класификация на съвместимост?