Архитектура компьютеров

Информация о курсе

Лектор:
- доц. Гулиус Валерий Алексеевич
Преподаватели:
-

Рекомендуемая литература

1 Столлингс, Вильям. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Пер.

Рекомендуемая литература (продолжение)

4 Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. – СПб:

Рекомендуемая литература (продолжение)

7 Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. Учеб. Пособие

• Система аттестации:

- Лабораторные работы: 20%
- Контрольные задания: 10%,

• Правила поведения:

Быть пунктуальным, не шуметь на всех видах занятий.
Если Вы

Цели и задачи курса

Основная задача этого курса - изучение структурной и

Курс «Архитектура компьютеров» включает следующие
основные разделы:
• Основные понятия и определения;
• Принципы

Определение понятия компьютер

Компьютер представляет собой набор электронных блоков и технических устройств,

Определение понятия архитектура компьютера

Понятие архитектура компьютера включает три составляющих:
•

Элементы физической структуры

Процессор;
Оперативная память (ОП);
Внешняя память на жестком диске (винчестере);
Внешняя

5 components of any Computer

Процессор

Computer
Управле-
ние
Шины

Память
(where
programs,
data
live when
running)

Элементы физической структуры

Эти устройства определяют физические ресурсы компьютера и самым существенным

Элементы логической структуры

Функции, направленные на реализацию основных операций компьютера:
-

Примеры логической структуры

включают систему команд
число битов, используемых для представления различных

Программную структуру

образуют взаимосвязанные программы, которые обеспечивают процесс обработки данных,

Структура компьютера

I/O system

Processor

Compiler

Операционная

система

Приложения (ex: browser)

Дискретные схемы

Логические схемы

Instruction Set
Architecture

Datapath & Control

Свойства архитектуры компьютера:

• универсальность;
• совместимость программного обеспечения (ПО);
• масштабируемость;
• мобильность

Универсальность

обеспечивает возможность одинаково эффективно решать задачи различных классов практически

Совместимость ПО

достигается аппаратно-программными средствами с целью создания единого прикладного

Масштабируемость компьютерной системы

предполагает, что добавление нового процессора должно давать

Мобильность программного обеспечения

- возможность использования одних и тех же

Принцип агрегатности

предусматривает возможность подключения различных по назначению ПУ при

Принцип агрегатности

Подключение ПУ к системе выполняется с помощью стандартных интерфейсов, в

Принцип агрегатности

Применение стандартных интерфейсов в компьютерах обеспечивает:
возможность наращивания мощности по

Классификация вычислительных машин

• аналоговые;
• дискретные;
• гибридные.

Аналоговые вычислительные машины

оперируют с математическими переменными, которые представлены в

АВМ применяются

при решении обыкновенных дифференциальных уравнений,
дифференциальных уравнений в частных производных,

Характеристики АВМ

Преимущества:
мгновенность получаемого решения задачи,
простота и наглядность процессов моделирования.
Недостатки:
невысокая

В цифровых вычислительных машинах

все данные представляются в виде дискретных

Характеристики ЦВМ

Преимущества:
- универсальность,
- высокая точность получаемых решений,
-

Гибридные вычислительные машины

представляют собой совокупность аналоговой и цифровой систем.

Классификация компьютеров по сферам применения

персональные;
• рабочие станции;
• X-терминалы;
• серверы;
• мейнфреймы;
• компьютеры

Персональные компьютеры и рабочие станции

ПК появились в результате эволюции миникомпьютеров

Характеристики ПК

наряду с использованием текстовых процессоров, пользователь ПК может теперь работать

X-терминалы

экран высокого разрешения - обычно размером от 21 дюйма (1 дюйм

Серверы применяются

в многопользовательских коммерческих и бизнес системах,
в системах управления

Серверы применяются (2)

В корпоративных и глобальных сетях серверы нашли применение для

Серверы характеризуются:

наличием двух или более центральных процессоров Pentium;
многоуровневой шинной архитектурой, в

Мейнфреймы

являются наиболее мощными вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный

Мейнфреймы (2)

Ведущая роль по поставке мейнфреймов принадлежит компании IBM.
Начиная с 1990

Функциональные средства компьютеров ES/9000

Средства мультипроцессорной обработки, позволяющие разбить систему на

Компьютеры с кластерной архитектурой

Основной характеристикой систем с кластерной архитектурой является высокая

Компьютеры с кластерной архитектурой (2)

Обеспечение заданного уровня производительности и продолжительного функционирования

Повышение надежности основано:

- на применении электронных схем и компонентов с

Повышение уровня готовности предполагает

подавление влияния отказов и сбоев на

Кластерные системы

Первой концепцию кластерной системы предложила компания DEC, определив ее

Свойства VAX-кластера

Разделение ресурсов - компьютеры в VAX-кластере могут разделять доступ к

Свойства VAX-кластера (2)

Удобство обслуживания системы - прикладные программы могут инсталлироваться только