Arhitectura sistemului informatic

Arhitectura sistemului informatic. Clasificarea calculatoarelor

Un set de dispozitive pentru prelucrarea automată sau automată a informațiilor menționate la tehnologia de calculator. Un set specific de dispozitive interconectate numit sistemul informatic. Unitatea centrală a majorității sistemelor de calcul este calculatorul electronic (PC) sau un calculator.

Computer - un dispozitiv electronic care efectuează introducerea de date, stocarea și procesarea într-un anumit program, producția rezultatelor într-o formă adecvată pentru percepția umană. Pentru oricare dintre aceste operații îndeplinesc computer blocuri de construcții:

• un dispozitiv de intrare
• CPU,
• memorie
• de ieșire.

Toate aceste unități sunt formate din dispozitive individuale mai mici. În special, procesorul central poate include o unitate logică aritmetică (ALU), dispozitiv de stocare internă sub formă de registre procesor intern și a unității de control cache (CU). dispozitiv de intrare, de regulă, de asemenea, nu este o unitate structurală. Deoarece tipurile de informații de intrare diverse surse de date de intrare pot fi mai multe. Acest lucru se aplică la dispozitivele de ieșire.

prezintă schematic structura generală a unui calculator în Fig.1.

Fig. 1. Structura generală a calculatorului

Dispozitivul de memorie - o unitate de calculator pentru temporar (RAM) și (memoria permanentă) lung stocarea programelor, datelor de intrare și de ieșire și a rezultatelor intermediare. Informațiile din memoria RAM este salvat temporar numai atunci când puterea, dar RAM are mai mult de viteză. În memoria permanentă a datelor poate fi menținută chiar și atunci când calculatorul este oprit, dar viteza schimbului de date între memoria permanentă și CPU, în cele mai multe cazuri, în mod semnificativ mai puțin.

ALU - o unitate de calculator, în care comandă programul de conversie de date: operații aritmetice pe numere, de conversie de cod și altele.

Unitatea de comandă coordonează funcționarea tuturor unităților de calculator. În anumite secvențe el selectează din comanda de memorie pentru comanda. Fiecare instrucțiune este decodificat de nevoile elementelor de date specificate în comanda de celule de memorie sunt transferate la ALU; ALU configurat pentru a efectua acțiuni, a declarat comanda curenta (ca dispozitive de intrare-ieșire pot participa la această acțiune); este comandat pentru a efectua această acțiune. Acest proces va continua până atunci, până când una dintre următoarele condiții: intrarea este epuizată de unul dintre dispozitivele au primit o comandă pentru a opri funcționarea, opriți alimentarea.

Principiul descris de construire a unui calculator este numit arhitectura von Neumann - savant american de origine maghiară John von Neumann, care a sugerat.

Arhitectura modernă calculator definește următoarele principii:

principiu de management al software-ului. Asigură automatizarea procesului de calcul pe un computer. Conform acestui principiu, pentru fiecare componentă a programului de activitate, care determină succesiunea operațiilor de calculator. eficienta de management al programului va fi mai mare în rezolvarea problemei aceluiași program de mai multe ori (deși cu diferite condiții inițiale).

Principiul programului este stocat în memorie. Conform acestui principiu, comenzile programului sunt date, precum și datele în formă de numere și sunt tratate la fel ca și numărul, și programul înainte de implementare este încărcat în memoria RAM, care accelerează procesul de implementare a acestuia.

Pe baza acestor principii, se poate argumenta că computer modern - un dispozitiv tehnic care după stocarea datelor inițiale sub formă de coduri digitale și program de procesare, exprimat aceleași coduri numerice, se pot efectua automat un proces de calcul definit de program și pentru a da rezultate complete ale soluției problemei într-o formă adecvată pentru percepția umană.

Structura actuală a calculatorului mult mai complicat decât cel de mai sus (poate fi numită o structură logică). În calculatoare moderne, în special cele personale, sunt din ce în ce vad trecerea de la arhitectura tradițională von Neumann, datorită dorinței de dezvoltatori și utilizatori pentru a îmbunătăți calitatea și performanța calculatoarelor. calitate de calculator este caracterizată de mai mulți parametri. Acest set de comenzi pe care computerul este capabil să înțeleagă și viteza (performanța) a procesorului, numărul de dispozitive de intrare și de ieșire periferice care pot fi conectate la un calculator simultan, etc. Indicatorul principal este viteza - numărul de operațiuni care procesorul poate efectua pe unitatea de timp. În practică, utilizatorul este mai interesat de performanța computerului - un indicator al performanței sale efective, adică, capacitatea nu doar de a funcționa rapid și de a rezolva rapid sarcini specifice.

Ca urmare, toate acestea și alți factori contribuie la îmbunătățirea bazei element fundamental și constructiv al calculatoarelor, adică, crearea de operare noi, mai rapid, mai fiabile și ușor de utilizat a dispozitivelor de procesor, memorie, de intrare-ieșire, etc. Cu toate acestea, trebuie să se țină seama de faptul că viteza elementelor nu poate fi mărit fără limită (există limitări tehnologice moderne și constrângerile impuse de legile fizicii). Prin urmare, tehnologia de calculator, dezvoltatorii caută soluții la această problemă de îmbunătățire a arhitecturii calculatorului.

Deci, au existat calculatoare cu arhitectura multiprocesor în care mai multe procesoare de lucru simultan, ceea ce înseamnă că performanța computerului este suma performanțelor procesorului. Calculatoarele puternice destinate calcule complexe și inginerie asistată de calculator (CAD) este adesea instalate două sau patru procesoare. În calculatoare grele (astfel de mașini pot, de exemplu, pentru a simula reacția nucleară în timp real, prognoza meteo la nivel global) numarul atinge cateva zeci de procesoare.

Viteza calculatorului depinde în principal de viteza de RAM. Prin urmare, în mod constant fiind căutat pentru elemente de memorie, durează mai puțin timp pentru a citire-scriere operațiuni. Dar, împreună cu viteza crește costul elementelor de memorie, astfel încât construi o capacitate de memorie de mare viteză necesară nu este întotdeauna un cost acceptabil.

Problema este rezolvată construirea de memorie mai multe niveluri. Memoria RAM este format din două sau trei părți: partea principală a o capacitate mai mare se bazează pe un element relativ lent (mai puțin costisitoare), iar suplimentar (numită memorie cache) este format din elemente de mare viteză. Datele, care se transformă de multe ori procesorul este în cache, și un volum mai mare de informații operaționale stocate în memoria principală.

Anterior, activitatea dispozitivelor IO supravegheate CPU, care a luat o mulțime de timp. Arhitectura calculatoarelor moderne asigură acces direct la memoria principală pentru schimbul de date cu dispozitivele IO de canale fără a CPU, precum și transferul majorității funcțiilor periferice de gestionare a dispozitivului la procesoare specializate, offloads CPU și crește performanța.

Clasificarea tehnicilor de calculator

Gama de tipuri de calculatoare de astăzi imens: mașini variază în componente scop, putere, dimensiune, hardware, etc. Prin urmare, clasificarea calculatoare din diferite motive. Trebuie remarcat faptul că orice clasificare este condiționată într-o anumită măsură, deoarece dezvoltarea informaticii și tehnologiei atât de rapidă încât, de exemplu, curentul nu este inferior la minicalculatoare putere microcomputer în urmă cu cinci ani, și chiar și cele mai recente supercomputere din trecut. În plus, transferul de calculatoare într-o clasă de diviziune, mai degrabă arbitrară specifică prin intermediul grupurilor neclare și datorită punerii în aplicare în practică a ansamblului de calculatoare personalizate, în cazul în care gama de componente și modele specifice adaptate la cerințele clientului. Luați în considerare criteriile comune de clasificare a calculatoarelor.

Clasificarea în funcție de destinație

• calculatoare de mari dimensiuni electronice (calculatoare);
• minicalculatoare;
• microcomputer;
• calculatoarele personale.
• Mainframe (Main Frame)

Bazat pe mainframe pentru a crea un centru de calcul, care conține un număr de departamente sau grupuri. personalul de serviciu - zeci de persoane:

grup de întreținere

• programatori de sisteme de grup

• departamentul care emite rezultatele
• suport de informații de grup

pregătirea datelor Grupa

• Grupul programatorilor de aplicații

CPU - unitatea de calculator principal, în care prelucrarea datelor și a rezultatelor de calcul. Reprezintă numărul de blocuri de sistem într-o cameră separată, unde o temperatură constantă și umiditate.

Sistem de programare Group - angajat în dezvoltarea, depanare și punerea în aplicare a software-ului necesare pentru funcționarea unui sistem informatic. Programele de sistem oferă programe interacționează cu hardware-ul, care este, interfața hardware-software a sistemului informatic.

Application Programming Group - este în curs de dezvoltare un program pentru a efectua acțiuni specifice cu datele, adică, oferind interfața de utilizare a sistemului informatic.

de pregătire a grupului de date - implicate în procesul de pregătire a datelor, care vor fi procesate în aplicațiile software create de programatori de aplicații. În special, un set de text, scanare imagine, baze de date de umplere.

Logistics Group - angajat în întreținerea întregului sistem informatic, repararea și depanare a echipamentului, conectarea noilor dispozitive.

Grupul de suport de informații - oferă informații tehnice pentru toate departamentele de calcul centru creează și stochează fișierele dezvoltat programe (biblioteci software), precum și datele acumulate (baze de date).

date de ieșire Divizia - primește date de la CPU și le convertește într-o formă adecvată pentru client (imprimare).

Mainframe costul ridicat inerente de echipamente și de întreținere, astfel încât lucrarea este organizată într-un ciclu continuu.

Similar cu mainframe, dar mai mici. Folosit în întreprinderi mari, instituții de cercetare și organizații. Acesta este adesea folosit pentru controlul proceselor industriale. arhitectura multiprocesor Caracterizat, terminale de conectare 200, dispozitive de stocare pe disc, care sunt construite până la sute de gigabytes, ramificata periferie. Pentru a organiza un minicalculator, aveți nevoie de un centru de calculator, dar mai puțin decât un mainframe.

Disponibil la mai multe instituții. Pentru servicii de laborator de informatică suficient format din mai multe persoane, prezența programatorilor de aplicații. software-ul de sistem este necesar achiziționat împreună cu un ordin de dezvoltare a aplicatiilor microcalculator în centre de date mari sau organizații specializate.

Programatorii de calcul de laborator implicat în punerea în aplicare a software-ului dobândit sau a ordonat efectuarea setarea și coordonează lucrările cu alte programe și dispozitive în computer. Poate face modificări la piese individuale ale software-ului și software-ul de sistem.

Dezvoltarea rapidă dobândită în ultimii 20 de ani. calculator personal (PC) este conceput pentru a servi o singură locație și este capabil de a satisface nevoile întreprinderilor mici și persoane fizice. Odată cu apariția Internetului a crescut popularitatea PC-ul de mult ca folosind un calculator personal, puteți utiliza de referință, informații științifice, educaționale și de divertisment.

• masiv calculator personal (PC de consum)
• Business PC (Office)
• calculator personal portabil (PC mobil)
• Workstation (WorkStation)
• Divertisment PC (Entertaiment PC)

Clasificarea în funcție de nivelul de specializare

Clasificarea în funcție de dimensiune

• bord (desktop);
• laptop (notebook-uri);
• portabile (palmtop).

Cele mai frecvente sunt PC-uri desktop care fac ușor pentru a schimba configurația. Portabil ușor de utilizat, au comunicațiile pe calculator. Modelul de buzunar poate fi numit notebook-uri „inteligente“, este permisiunea de a stoca date operaționale, și să obțină acces rapid la ele.

Compatibilitate Clasificare

Sunt atât de multe tipuri de calculatoare, care sunt asamblate din componente fabricate de diferiți producători. Este important să se asigure compatibilitatea calculatorului:

• compatibilitatea hardware (IBM PC și platforma Apple Macintosh)
• Compatibilitatea la nivelul sistemului de operare;
• compatibilitate software;
• interoperabilitate la nivel de date.

Ce este o arhitectură de calculator? Structura generală a calculatorului?

Principiile arhitecturii moderne computer?

Clasificarea metodelor de calculator? Clasificarea în funcție de destinație?

Mainframe (Main Frame)? Structura centrului de date bazat pe un mainframe?

calculatoare personale? Clasificarea după standardele internaționale de certificare?

Clasificarea în funcție de nivelul de specializare? Clasificarea în funcție de dimensiune? Clasificarea compatibilitate?