Обчислювальні системи і комплекси

Характеристика системи обробки даних в програмно-орієнтованому програмуванні. Класифікація та різновиди обчислювальних комплексів. Підходи до реалізації алгоритмів. Класифікація Хендлера. Компонентно-ієрархічний підхід до розробки ПООСІК, його принципи.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Проблемно-орієнтовані обчислювальні системи і комплекси

Системи обробки даних

Система - це сукупність, які цілеспрямовано взаємодіють і утворюють визначену цілісність і єдність.

Характеристики

1. Елемент системи - це частина системи, яка має визначене функціональне призначення. Складні елементи системи часто називають підсистемами, які складаються з більш простіших взаємозв'язаних елементів.

2. Організація системи - це внутрішня упорядкованість і узгодженість взаємодії елементів системи.

3. Структура системи - це основні елементи з яких складається система і зв'язки між ними.

4. Архітектура системи - це структура доповнена системою команд, характеристиками програмних і апаратних засобів. Вона визначаться принципами організації, формами організації пам'яті, методами обміну, а також способами утворення каналів зв'язку в середині системи.

Принцип обробки:

ь Конвеєрна - розпаралелення в часі, задачу розбиваємо на підзадачі, зв'язні між собою.

ь Векторна - великий масив, вибираємо команду і реалізуємо над всім масивом.

ь Систолічні - розпаралелення в просторі і часі побітово.

ь Розподілені - АСУТП.

Методи обміну інформацією

ь Синхронний - обмін у визначені моменти часу.

ь Асинхронний - по мірі приходу інформації.

Організація пам'яті

Чим ближче до процесора тим швидша, чим далі тим місткіша. Побудова: послідовно і паралельно. Канали: послідовні і паралельні.

Система обробки даних - це сукупність технічних засобів і програмного забезпечення, які призначенні для інформаційного обслуговування технічних об'єктів і користувачів. Основою систем обробки даних є технічні засоби, які складаються із: введення, зберігання, перетворення, виведення, опрацювання та візуалізація результатів обробки. Сюди входять ПК, пристрої спряження, апаратура передачі даних і лінії зв'язку.

Програмні засоби - це сукупність програм, які реалізують функції введення, зберігання, обробки, відображення та виведення результатів.

Приклади систем обробки даних: системи для розв'язання наукових і технічних задач, автоматизація.

Системи обробки даних можуть бути: системи телеобробки, обчислювальних комплексів, систем, мереж.

Комплекс - це набір апаратних засобів у вигляді декількох комп'ютерів або мікропроцесорів, і системного (базового) програмного забезпечення, що забезпечує: приймання, обробку і видачу інформації. Особливістю є те, що вони мають тільки базове програмне забезпечення і не мають прикладного ПЗ, яке адоптує комплекс до розв'язання конкретних задач.

Обчислювальні системи - це системи обробки даних, які включають технічні і програмні засоби орієнтовані на розв'язання множин конкретних задач, шляхом розробки прикладного ПЗ.

Обчислювальні мережі - це сукупність ПК, об'єднаних каналами передачі даних, які забезпечують передання і надання інформаційних обчислювальних послуг користувачеві, шляхом організації зручного і надійного доступу до ресурсів розподілених мереж, в залежності від охопленої території діляться на: локальні, глобальні і регіональні.

Системи телеобробки даних - це системи в яких використовується дистанційна централізована обробка даних, які надходять каналами зв'язку. Такі системи реалізуються на технічних засобах, які забезпечують введення даних, передачу каналами, спряження каналів зв'язку з ПК, обробку і видачу даних.

В цих системах поряд з технічними засобами використовують ПЗ, яке виконує функції:

1. Забезпечує роботу ПК в різних режимах телеобробки, управляє мережею телеобробки даних.

2. Управляє чергами повідомлень, редагує повідомлення і працює з помилками, які виникають.

Класифікація систем обробки даних

Системи обробки даних можна розділити на 2 класи:

1. Зосереджені системи

2. Розподілені системи

Зосереджені системи - це системи, в яких технічні засоби територіально зосереджені і обробка здійснюється централізовано.

Розподілені системи - це системи, в яких технічні засоби територіально розподілені і наближені до джерел виникнення інформації.

Обробка в розподілених системах здійснюється децентралізовано.

Обчислювальні комплекси та системи можна розділити на:

1. Одномашинні (однопроцесорні)

2. Багатомашинні(багатопроцесорні)

Обчислювальні мережі за територіальним розміщенням поділяються на:

1. Локальні

2. Регіональні

3. Глобальні

Основні класи та режими роботи обчислювальних комплексів та систем

Обчислювальні комплекси та системи можна класифікувати за ознаками:

1. За призначенням

2. За способом організації обчислюваного процесу

3. За складом обладнання

За призначенням обчислювальні комплекси та системи поділяються на 3 групи:

1. Універсальні

2. Проблемно-орієнтовані

3. Спеціалізовані

Універсальні обчислювальні комплекси та системи призначені для розв'язання широкого класу інженерно-технічних, економічних, математичних, інформаційних та інших задач. Такі обчислювальні комплекси та системи мають структурну організацію універсального типу, яка передбачає наявність ієрархії пам'яті, що дозволяє просто адаптуватись до різних задач; великий об'єм пам'яті, який використовується при їх розв'язанні; різний обсяг пам'яті програм. Чим ближче пам'ять розміщується до процесора - тим вона має більшу швидкодію і менший об'єм. Пам'ять буває: внутрішньо-кристалічна - має малий об'єм, але високу швидкодію; основна; зовнішня (масова) - має великий об'єм, але низьку швидкодію. Для збільшення швидкості обміну між рівнями пам'яті використовується буферна (кеш) пам'ять. Присутність користувацького інтерфейсу в універсальних обчислювальних комплексах та системах забезпечує зручний ввід/вивід інформації та оперативний вплив на управління обчислюваним процесом. Розвинута система програмного забезпечення підвищує ефективність обчислювальних комплексів та систем, зменшує трудоємність підготовчих робіт, спрощує зв'язок і полегшує експлуатацію.

Особливістю спеціалізованих обчислювальних комплексів та систем є те, що вони призначені для розв'язання однієї або декількох задач на протязі часу експлуатації. Їх можна розділити на 2 класи:

1. Процедурно-спеціалізовані обчислювальні комплекси та системи. Особливістю їх є те, що вони мають універсальну організацію. А спеціалізація здійснюється шляхом запису в пам'ять програм спеціалізованого програмного забезпечення.

2. Структурно-спеціалізовані обчислювальні комплекси та системи. В цих системах архітектура апаратно відображає структуру алгоритму розв'язку задач.

Переваги процедурно-спеціалізованих обчислювальних комплексів та систем - простота налаштування на розв'язання задач

Недолік - низька швидкодія в порівнянні з структурно-спеціалізованими обчислювальними комплексами та системами.

Переваги структурно-спеціалізованих обчислювальних комплексів та систем - висока швидкодія, що дозволяє опрацьовувати потоки даних в реальному часі.

Недолік - складність зміни алгоритму роботи, надлишкові апаратні засоби.

Проблемно-орієнтовані обчислювальні комплекси та системи призначені для розв'язання визначеного класу задач в проблемній галузі. Проблемно-орієнтовані обчислювальні комплекси та системи займають проміжне місце між універсальними і спеціалізованими. Вони містять в собі елементи універсальних і елементи спеціалізованих систем, тобто проблемно-орієнтовані обчислювальні комплекси та системи - це об'єднання апаратних і програмних засобів універсального і спеціалізованого підходів для розв'язання задач. Орієнтація проблемно-орієнтованих обчислювальних комплексів та систем на розв'язання визначеного класу задач здійснюється на основі інтегрованого підходу, який охоплює елементну базу, методі та алгоритми, програмне забезпечення. Комплексний підхід враховує особливості конкретних застосувань та інтенсивності надходження потоків даних.

Побудову проблемно-орієнтованих обчислювальних комплексів та систем можна здійснити такими шляхами:

· На основі універсального комп'ютера і процесорів шляхом розробки спеціалізованого програмного забезпечення

· На основі обчислювального ядра, орієнтованого на визначений клас задач, доповненого апаратно-програмними компонентами, які реалізують складні алгоритми розв'язку задач з проблемної галузі.

· У вигляді спеціаліз...