60. Основные принципы архитектуры фон Неймана.

Несмотря на прогресс технологии, большинство современных компьютеров построены по тем же принципам, что и машины 1940–х гг. В их основе лежит так называемая архитектура фон Неймана, названная в честь американского ученого Джона фон Неймана, впервые изложившего принципиальные положения строения ЭВМ.

Основные принципы этой архитектуры сост. в следующем:

• ЭВМ состоит из процессора, памяти и внешних устройств;

• единственным источником активности в ЭВМ является процессор, который, в свою очередь, управляется программой, находящейся в памяти машины (принцип программного управления);

• память машины может быть представлена как последовательность дискретных ячеек, каждая из которых имеет свой адрес (принцип адресности); отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к заполненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен;

• каждая ячейка хранит команду программы или некоторую единицу обрабатываемой информации, причем и то, и другое выглядит одинаково (принцип однородности памяти);

• в любой момент времени процессор выполняет одну команду программы, адрес которой находится в специальном регистре процессора – счетчике команд;

• обработка информации происходит только в регистрах процессора; информацию в процессор можно ввести из любой ячейки памяти или внешнего устройства, или наоборот;

• в каждой программе команды зашифрованы следующие предписания: из каких ячеек памяти взять обрабатываемую информацию; какие операции с ней совершить; в какие ячейки ее направить; как изменить содержимое счетчика команд, чтобы знать, откуда взять для выполнения следующую команду;

• машина выполняет программу команда за командой в соответствии с изменением содержимого счетчика команд и расположением команд в памяти, пока не получит команду остановиться.

61. Централизованная и распределенная обработка данных.

Принцип централизованной обработки данных не отвечал высоким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме.

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ, и, наконец, ПК потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых ИТ — произошел переход от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.

Распределенная обработка данных — обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.

Поскольку основным признаком распределенной вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с компьютерными сетями к распределенным системам относят также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих направлений:

• мультипроцессорные системы;

• многомашинные вычислительные комплексы;

• компьютерные (вычислительные) сети.

В мультипроцессорных системах имеется несколько процессоров, каждый из которых может относительно независимо от остальных выполнять свою программу. В мультипроцессоре существует общая для всех процессоров операционная система, которая оперативно распределяет вычислительную нагрузку между процессорами. Взаимодействие между отдельными процессорами организуется наиболее простым способом — через общую оперативную память.

Многомашинные вычислительные комплексы (МВК) — группа установленных рядом вычислительных машин (каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы), объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Работа любой многомашинной системы определяется двумя главными компонентами: высокоскоростным механизмом связи процессов и системным программным обеспечением. В МВК достигается высокая отказоустойчивость и производительность, за счет подхвата задач одного из компьютеров комплекса, другим в случае отказа первого, а также за счет организации параллельных вычислений. МВК могут быть локальными (при условии установки компьютеров в одном помещении, не требующих для связи специального оборудования и каналов связи) и дистанционными (если некоторые компьютеры комплекса установлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные линии связи).

Компьютерная (вычислительная) сеть — совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных. Компьютерные сети — высшая форма многомашинных ассоциаций.

Основные отличия ВС от МВК:

• размерность (МВК – 2 или 3, ВС – десятки, сотни компьютеров, расположенных далеко друг от друга);

• разделение функций между ЭВМ (функции обработки данных, их передачи и управления МВК могут быть реализованы в одной ЭВМ, а в ВС эти функции распределены между различными ЭВМ);