Операционные системы
Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. Operating system) — базовый комплекс управляющих и обрабатывающих программ, обеспечивающий эффективное управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод-вывод данных и управление ими, выполнение прикладных программ и утилит, а также взаимодействие с пользователем.
ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения минимально необходимый набор функций.
Однопроцессорная архитектура ЭВМ
Элементной базой ЭВМ первого поколения (1950-годы) были электронные лампы, а ЭВМ второго поколения (1960-е годы) создавались на базе полупроводниковых элементов. Однако их архитектура была схожей. Она в наибольшей степени соответствовала принципам фон Неймана. В этих машинах один процессор управлял работой всех устройств: внутренней и внешней памяти, устройств ввода и вывода, как показано на рис. 2.4.
Согласно принципам фон Неймана, исполняемая программа хранится во внутренней памяти — в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Там же находятся данные, с которыми работает программа. Каждая команда программы и каждая величина (элемент данных) занимают определенные ячейки памяти, как показано на рис. 2.5.
Процессор начинает выполнение программы с первой команды и заканчивает на команде остановки, назовем ее STOP. При выполнении очередной команды процессор извлекает из памяти обрабатываемые величины и заносит их в специальные ячейки внутренней памяти процессора — регистры. Затем выполняется команда, например складываются два числа, после чего полученный результат записывается в определенную ячейку памяти. Процессор переходит к выполнению следующей команды. Исполнение программы закончится, когда процессор обратится к команде STOP.
Среди команд программы существуют команды обработки данных и команды обращения к внешним устройствам. Команды обработки данных выполняет сам процессор с помощью входящего в него арифметико-логического устройства — АЛУ, и этот процесс происходит сравнительно быстро. А команды управления внешними устройствами выполняются самими этими устройствами: устройствами ввода/вывода, внешней памятью. Время выполнения этих команд во много раз больше, чем время выполнения команд обработки данных. При однопроцессорной архитектуре ЭВМ, показанной на рис. 2.4, процессор, отдав команду внешнему устройству, ожидает завершения ее выполнения. При большом числе обращений к внешним устройствам может оказаться, что большую часть времени выполнения программы процессор «простаивает» и, следовательно, его КПД оказывается низким. Быстродействие ЭВМ с такой архитектурой находилось в пределах 10-20 тысяч операций в секунду (оп./с).
Управление точностью построения объектов
Управление точностью построения объектов На вкладке построений Drafting диалогового окна Options, показанной на рис. 3.10, можно сделать следующие назначения. Рис. 3.10. Диалоговое окно управления точностью построения объектов• В области AutoSnap Settings назначаются следующие
1.2.1. Принципы построения модели IDEF0 На начальных этапах создания информационной системы необходимо понять, как работает организация, которую собираются автоматизировать. Для описания работы предприятия необходимо построить модель. Такая модель должна быть адекватна
Архитектура персонального компьютера
Персональный компьютер (ПК) — самый распространенный в наше время тип компьютера. Появление ПК связано с созданием микропроцессоров, которое началось в 1970-х годах. До недавнего времени в устройстве ПК существовал один центральный процессор и множество периферийных процессоров, управляющих внешними устройствами, которые называются контроллерами. Архитектура такого ПК изображена на рис. 2.7.
Для связи между отдельными функциональными узлами ПК используется общая информационная магистраль, которая называется системной шиной.
Системная шина состоит из трех частей:
• шина данных (для передачи данных);
• шина адреса (для передачи адресов устройств, которым передаются данные);
• шина управления (для передачи управляющих сигналов, синхронизирующих работу разных устройств).
Важное достоинство такой архитектуры возможность подключения к компьютеру новых устройств или замена старых устройств на более современные. Это называется принципом открытой архитектуры. Для каждого типа и модели устройства используется свой контроллер, а в составе операционной системы имеется управляющая программа, которая называется драйвером устройства.
Открытая архитектура персонального компьютера — это архитектура, предусматривающая модульное построение компьютера с возможностью добавления и замены отдельных устройств».
Важное событие в совершенствовании архитектуры ПК произошло в 2005 году: был создан первый двухъядерный микропроцессор. Каждое ядро способно выполнять функции центрального процессора. Эта особенность архитектуры позволяет производить на ПК параллельную обработку данных, что существенно увеличивает его производительность. Выпускаемые в настоящее время микропроцессоры содержат до 8 ядер.
Звезда
В данном случае не нужно использовать много кабеля и дополнительные спецсредства, однако все абоненты могут быть удалены от концентратора (хаба) не далее чем на 100 метров. Разумеется, при выходе из строя хаба все компьютеры лишаются соединения, однако при поломке одного компьютера или отдельного канала связи сеть продолжает нормально функционировать.
Чтобы наладить файлообмен без применения дополнительных носителей информации, достаточно создать локальную сеть между двумя компьютерами. После выполнения данной процедуры передача данных будет осуществляться гораздо быстрее и безопаснее, нежели это происходит посредством электронной почты. Сразу отметим, что наладка сети между компьютерами и/или ноутбуками создается по одному и тому же сценарию. Далее мы расскажем, как сделать локальную […]
Практически постоянно перед корпоративными пользователями ПК в процессе работы встает задача, как скинуть файлы через локальную сеть, особенно если речь идет о папках большого объема. В настоящее время абсолютно все операционные системы обеспечивают доступ к персональным данным. Однако это небезопасно, так как любой участник сети имеет доступ к информации, которая может быть случайно или намеренно […]
Установка мини-АТС открывает перед пользователями широкий спектр возможностей, в том числе и постоянный контроль над работой системы, ведение отчетности по исходящим и входящим звонкам, и, что немаловажно, минимизацию расходов на услуги офисной связи. Основное назначение АТС, которая согласно классификации может быть аналоговой или цифровой, состоит в коммутации сигналов, а также передаче данных между абонентами. К […]
В век компьютерных технологий, пожалуй, не осталось ни единой сферы жизнедеятельности человека, где бы не применялась электронная вычислительная техника. Нет смысла перечислять угрозы и риски, спровоцированные неполадками компьютера, они весьма существенны, а в некоторых случаях и вовсе катастрофичны. Лучше остановимся на мерах, уберегающих сложную систему от поломок и сбоев. Отдельные пользователи и корпоративные клиенты зачастую […]
Эволюционные процессы, которые в первую очередь коснулись компьютерных технологий, привели к появлению нескольких типов вычислительных сетей, подразумевающих совокупность компьютерных устройств, объединенных в одну систему. Основным назначением такой системы является доступ пользователей к совместным ресурсам и возможность обмена данными между абонентами в процессе работы. Практически все предприятия, функционирующие в современных реалиях, организовывают свою работу при помощи […]
Статьи к прочтению:
Архитектура ВС Вычислительные системы (ВС) – э то комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для организации вычислительных процессов….
В МПВС с многовходовыми модулями ОП или симметричных МПВС взаимные соединения выполняются с помощью индивидуальных шин, подключающих каждый процессор и…
Включаем параллельность
Как же увеличить количество инструкций, исполняемых за один такт?
Очевидно, выполняя несколько инструкций за один раз, параллельно. Но как это сделать?
Все сильно зависит от выполняемой программы.
Если программа написана программистом как однопоточная, где все инструкции выполняются последовательно, друг за другом, то процессору (или компилятору) придется «думать за человека» и искать части программы, которые можно выполнить одновременно, распараллелить.
Возьмем простенькую программу:
a = 1
b = 2
c = a + b
Первые две инструкции вполне можно выполнять параллельно, только третья от них зависит. А значит — всю программу можно выполнить за два шага, а не за три.
Процессор, который умеет сам определять независимые и непротиворечащие друг другу инструкции и параллельно их выполнять, называется суперскалярным.
Очень многие современные процессоры, включая и последние x86 — суперскалярные процессоры, но есть и другой путь: упростить процессор и возложить поиск параллельности на компилятор. Процессор при этом выполняет команды «пачками», которые заготовил для него компилятор программы, в каждой такой «пачке» — набор инструкций, которые не зависят друг от друга и могут исполняться параллельно. Такая архитектура называется VLIW (very long instruction word — «очень длинная машинная команда»), её дальнейшее развитие получило имя EPIC (explicitly parallel instruction computing) — микропроцессорная архитектура с явным параллелизмом команд)
Самые известные процессоры с такой архитектурой — Intel Itanium.
Есть и третий вариант увеличения количества инструкций, выполняемых за один такт, это технология Hyper Threading В этой технологии суперскалярный процессор самостоятельно распараллеливает не команды одного потока, а команды нескольких (в современных процессорах — двух) параллельно запущенных потоков.
Т.е. физически процессорное ядро одно, но простаивающие при выполнении одной задачи мощности процессора могут быть использованы для выполнения другой. Операционная система видит один процессор (или одно ядро процессора) с технологией Hyper Threading как два независимых процессора. Но на самом деле, конечно, Hyper Threading работает хуже, чем реальные два независимых процессора т.к. задачи на нем будут конкурировать за вычислительные мощности между собой.
Технологии параллелизма на уровне инструкций активно развивались в 90е и первую половину 2000х годов, но в настоящее время их потенциал практически исчерпан. Можно переставлять местами команды, переименовывать регистры и использовать другие оптимизации, выделяя из последовательного кода параллельно исполняющиеся участки, но все равно зависимости и ветвления не дадут полностью автоматически распараллелить код. Параллелизм на уровне инструкций хорош тем, что не требует вмешательства человека — но этим он и плох: пока человек умнее микропроцессора, писать по-настоящему параллельный код придется ему.
Общие принципы построения сетей
Со временем основной целью компьютерных развития сетей (помимо передачи информации) стала цель распределенного использования информационных ресурсов:
- Периферийных устройств: принтеры, сканеры и т. д.
- Данных хранящихся в оперативной памяти устройств.
- Вычислительных мощностей.
Достичь эту цель помогали сетевые интерфейсы. Сетевые интерфейсы это определенная логическая и/или физическая граница между взаимодействующими независимыми объектами.
Сетевые интерфейсы разделяются на:
- Физические интерфейсы (порты).
- Логические интерфейсы (протоколы).
Из определения обычно ничего не ясно. Порт и порт, а что порт?
Начнем с того что порт это цифра. Например 21, 25, 80.
Это число записывается в заголовках протоколов транспортного уровня (об этом ниже). Порт указывает для какой программы предназначен тот или иной пакет (грубо говоря та или иная информация). Например, http-сервер работает через порт 80. Когда вы открываете браузер, вы отправляете запрос на веб-сервер через 80 порт и сервер понимает что это http запрос и вам нужен сервер который передаст вам страницу в формате html (ответ сервера).
Протокол
Протокол, например TCP/IP это адрес узла (компьютера) с указанием порта и передаваемых данных. Например что бы передать информацию по протоколу TCP/IP нужно указать следующие данные:
Адрес отправителя (Source address):
IP: 82.146.49.11
Port: 2049
Адрес получателя (Destination address):
IP: 195.34.32.111
Port: 53
Данные пакета:
…
Благодаря этим данным информация будет передана на нужный узел.
Компьютер. Назначение и принцип работы
Можно было обойтись и без этого урока, но, не имея представления о таких понятиях, как назначение и принцип работы компьютера, вы не сможете понять причины выхода его из строя. А с такими проблемами, вам придется сталкиваться часто. Уж поверьте мне на слово.
Но вы не пугайтесь, и не волнуйтесь. После того, как вы научитесь правильно работать с компьютером (а научитесь вы этому обязательно), то никакой глюк, и никакая поломка вам будет нипочем.
Диаграмма, показывающая взаимосвязь рентгеновской трубки, пациента, детектора и компьютера восстановления изображения и монитора. Рабочая станция с мышью, клавиатурой и другими выделенными элементами управления позволяет техническому специалисту контролировать и контролировать экзамен.
К ним относятся следующие компоненты. Устройство ввода-вывода устройства ввода-вывода. . Входные устройства подключаются через устройство ввода. В результате компьютер может принимать ввод для дальнейшей обработки. Аналогично, выходные устройства подключаются к устройству вывода.
Все части компьютера, которые подключаются к нему при помощи специальных разъемов, делятся на устройства ввода и вывода информации.
К устройствам ввода относятся:
В ноутбуке все эти устройства объединены в одно целое.
Могут быть еще и дополнительные устройства ввода информации:
- Джойстик (руль, манипуляторы)
- Микрофон
- Сканер
- Web-камера
- Графический планшет
- Цифровой фотоаппарат
- Цифровая видеокамера
К устройствам вывода информации относятся:
Основное занятие происходит в памяти и в процессоре. Память будет отличаться в энергозависимых и энергонезависимых памяти. С энергонезависимой памятью данные сохраняются даже после сбоя питания. Это было бы слишком медленно. Поэтому жесткий диск обычно не является центральным устройством, а периферийными устройствами. Хотя энергозависимые запоминающие устройства работают быстрее, их производство дороже. Как и в случае с основной памятью, они используются только там, где это необходимо, и почти всегда имеют меньшую емкость, чем жесткие диски.
