Билет №5.
1. Персональные ЭВМ и их архитектура.
2. Назначение и функциональные возможности локальных вычислительных сетей (ЛВС).
3. Информационные технологии в издательской деятельности.
1. Персональные эвм и их архитектура
Все ПЭВМ, согласно принципу модульности, строятся на основе набора модулей. Общий вид структуры ПЭВМ представлен на рис. 3.4. Под модулем в данном случае понимается конструктивно, функционально и электрически законченное вычислительное устройство, позволяющее самостоятельно или в совокупности с другими модулями решать различные задачи. В состав ПЭВМ входят следующие модули:
1. Процессор. Под процессором понимают устройство, которое предназначено для выполнения преобразований, заданных программой. Он состоит из арифметическо-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и сверхоперативного запоминающего устройства (СОЗУ), которое выполняется в виде блока регистров общего и специального назначения. Процессор управляет всем вычислительным процессом и взаимодействием агрегатов.
2. Модули памяти: оперативные запоминающие устройства (ОЗУ), предназначенные для хранения информации, изменяющей¬ся в процессе работы ПЭВМ; постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) для хранения не изменяющейся в процессе работы информации.
3. ПФУ — периферийные устройства, к которым относятся устройства ввода-вывода (дисплей, клавиатура, принтер и т.д.) и внешние запоминающие устройства (ЗУ) (накопители на магнитных
дисках (НМД) и т.д.).
4. Контроллеры—устройства сопряжения ПФУ с системной шиной ПЭВМ. Контроллеры строятся на микропроцессорах и аппаратно выполняют часть функций управления ПФУ, а часть функций программно, причем программа хранится в ПЗУ контрол¬лера. Это позволяет упростить программное обеспечение ПЭВМ, точнее ее операционную систему.
Магистральный способ обмена информацией позволяет значительно сократить число связей между модулями. Связь между модулями осуществляется через общую системную шину (ОШ) ПЭВМ. Это система линий связей и правил передачи информации между модулями. Следует отметить, что этот способ имеет существенный недостаток — использование шины различными парами устройств должно быть разделено по времени.
Принципы модульности и магистральное построения ПЭВМ позволяют подключить к процессору необходимое количество мо¬дулей памяти или периферийных устройств, что упрощает наращивание и реконфигурацию структуры.
Микропрограммная организация управления обеспечивает наибольшую гибкость ПЭВМ при ее проблемной ориентации.
Обмен информацией между процессором, памятью и ПФУ осуществляется через системную шину с использованием общей процедуры обмена информацией между двумя модулями системы, один из которых является источником, а другой приемником информации.
Обмен информацией требует наличия в системной шине данных для приема и передачи, если модуль является и приемником и источником информации. Передача данных инициируется управ¬ляющими сигналами, которые обеспечивают выдачу и прием информации, проверку состояния готовности устройств, формирование сигналов для выбранного режима обмена. Необ¬ходимые сигналы инициируются командами обмена информацией между процессором и ПФУ, процессором и памятью. Если источник связан более чем с одним приемником, то необходимо использовать адреса выбираемых устройств.
Набор внешних шин процессора иллюстрируется рис. 3.6.
Процессор, его назначение и структурная схема
Основными компонентами процессора являются АЛУ и устрой¬ство управления (УУ). В состав процессора могут входить сверхо-перативное запоминающее устройство небольшой емкости (КЭШ—память), а также ряд блоков, предназначенных для организации вычислительного процесса в вычислительной системе. К таким устройствам можно отнести блок защиты памяти, блок прерывания и др.
Выполнение процессором программы решения задачи представ¬ляет собой последовательность операций, осуществляемых в задан¬ном программой порядке. К таким операциям относятся арифметические и логические преобразования информации, операции, связанные с анализом полученных результатов, с организацией и управлением процессом вычислений и т.д. Обычно каждой операции соответствует одна команда программы. В свою очередь, операция может быть разделена на более мелкие этапы, во время которых исполняются определенные элементарные действия.
Для обозначения этих составных частей операции часто исполь¬зуется термин «Микрооперация».
Одновременно в процессоре возможно существование не¬скольких микроопераций. Как правило, в целях ускорения работы процессора группа из нескольких микроопераций выполняется одновременно.
Для характеристики временных соотношений между различными этапами операции используется понятие «машинного такта». Он определяет интервал времени, в течение которого вы¬полняется одна или одновременно несколько микроопераций про¬цессора.
Таким образом, может быть установлена следующая иерархия этапов выполнения программы вычислительной системы в процессоре: программа (задача), операция (команда), микроопе¬рация.
В состав процессора входят: арифметическое и логическое устрой¬ство, блок управляющих регистров, устройство управления и интер¬фейс процессора, обеспечивающие обмен информацией между процессором и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) и ПФУ.
Иерархическая организация памяти
Вычислительные и логические возможности вычислительной системы в значительной степени определяются характеристиками входящего в ее состав комплекса ЗУ, предназначенного для записи, хранения и выдачи информации. Память ПЭВМ организуется в виде иерархической структуры запоминающих устройств, облада-ющих различным быстродействием и емкостью.
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство
ПЗУ - постоянное ЗУ
ВЗУ - внешнее ЗУ
НМД - накопитель на магн.дисках
НГМД - накопитель на гибких магн.дисках
ФП - флеш-память
НМЛ - накопитель на магн. схеме
Память ЭВМ предназначена для хранения системных прогр.средств, базовых прогр.средств и прикладного прогр.обеспечения.
Система ввода-вывода ПЭВМ
Ввод: клавиатура, сканер, спец. графич. устройства (дегидайзеры), разл. типы манипуляторов (мышь, джойстики, ..)
Вывод: принтеры (разл.типы-красочные, ударные, электростатические), вывод на экран (электролучевые трубки, их разл.варианты, ЖК дисплеи)
НАЗНАЧЕНИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЛВС
Под локальной вычислительной сетью понимают совместное подключение нескольких отдельных автоматизированных(ком¬пьютерных) рабочих мест или рабочих станций к единому каналу передачи данных.
Международная организация по стандартизации (ISO) опре¬делила сеть ЭВМ как последовательную битоориентированную передачу информации между связанными друг с другом незави¬симыми устройствами.
Понятие «локальная вычислительная сеть» относится к территориально или производственно ог¬раниченным аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связаны друг с другом с помо¬щью соответствующих средств коммуникации. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими местами, подключенными к этой ЛВС.
В практическом плане ЛВС необходима для обеспечения связи внутри совокупности распределенных компь¬ютеризир-х рабоч. мест, физическая удаленность кото¬рых друг от друга ограничена одним зданием или группой близ-лежащих зданий.
Например, ЛВС может соединять группы рабочих мест дис¬плейных классов или вычислительных центров, находящихся внутри одного здания или нескольких зданий, таких, как универ¬ситет с вынесенными в другие здания факультетами.
Основные задачи, решаемые с помощью ЛВС
Разделение файлов. ЛВС позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом, хранящимся на цен¬тральном файл-сервере.
Передача файлов. ЛВС позволяет копировать файлы любого размера и передавать их с одной машины на другую без исполь¬зования дискет.
Доступ к информации и файлам. ЛВС позволяет запускать прикладные программы с любой из рабочих станций, где бы она ни была расположена в структуре ЛВС.
Разделение прикладных программ. ЛВС позволяет двум поль¬зователям использовать одну и ту же копию программы, напри¬мер текстового редактора MS Word или пакета верстки Page Maker. При этом оба пользователя не могут одновременно редак¬тировать один и тот же документ.
Одновременный ввод данных в прикладные программы. Сете¬вые прикладные программы позволяют нескольким пользовате¬лям одновременно вводить данные, необходимые для работы этих программ.
Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресур¬сы, например управлять периферийными устройствами. Напри¬мер, ЛВС позволяют нескольким пользователям на различных рабочих станциях совместно использовать один или несколько дорогостоящих принтеров.
Электронная почта . Можно использовать ЛВС как почтовую среду для передачи сообщений другим пользователям. Электрон¬ная почта передает сообщение даже в случае отсутствия абонента на рабочем месте.
Не¬сколько конкретных примеров использования.
Печать документов. Как правило, принтеры являются узким местом в под¬готовке документов, особенно если речь идет о качественной печати. При ограниченных возможностях по установке необходимого количества принтеров можно подключить один принтер сразу к нескольким ПЭВМ. Один из подходов предусматривает использование сети компьютеров. Несмотря на то, что принтер подключен только к одному компьютеру, аппаратное и сетевое программное обеспечение предоставляет каждому пользователю доступ к принтеру. Прин¬тер становится сетевым ресурсом, доступным любой ПЭВМ. Процедура печати на сетевом принтере практически не отли¬чается от традиционной печати на локальном принтере, который подключен непосредственно к компьютеру.
Совместное использование дисковой памяти. Несмотря на постоянно расширяющиеся возможности дисковой памяти ПЭВМ, она остается дефицитным ресурсом ПЭВМ. Для расшивки этого узкого места в составе локальной сети можно выделить одну или несколько микропроцессорных струк¬тур для организации так называемых файл-серверов. В качестве такого сервера может выступать и ПЭВМ.
Диски файл-сервера обычно имеют большую емкость. При этом они доступны пользователям рабочих станций так же, как и их собственные диски. Если расположить файлы на диске файл-сервера, все пользователи (или только некоторые из них по вы¬бору администратора сети) получат доступ к этим файлам. Практически это будет выглядеть так, как будто на каждой рабочей станции появился дополнительно один или несколько новых дисков.
В качестве устройства памяти к файл-серверу можно подклю¬чить устройство чтения компакт-дисков или магнитооптический диск с перезаписью данных.
Таким образом, файл-сервер выступает как дисковое устрой¬ство коллективного пользования.
Базы данных. В рамках локальных сетей может быть органи¬зовано многоуровневое хранение данных в виде локальных БД или Баз и Банков данных рабочих групп или более мощных объ¬единений пользователей.
Известно два основных подхода к созданию системы, предна¬значенной для обеспечения коллективного доступа к базе дан-ных.
Первый подход заключается в организации работы пользова¬телей с одним компьютером в режиме разделения времени. К компьютеру подключается несколько терминалов, состоящих из монитора и клавиатуры. Специально разработанные многозадач¬ные и многопользовательские операционные системы позволяют разделять ресурсы компьютера между многими пользователями. В результате, если разместить файлы базы данных на дисках та¬кого компьютера, с ними смогут работать одновременно много пользователей.
Второй подход основан на использовании локальных сетей. В этом случае один из компьютеров выделяется для работы систе¬мы управления базами данных (СУБД). Он называется сервером базы данных. Остальные компьютеры, подключенные к сети, называются рабочими станциями, которые предназначены для пользователей.
Рабочие станции выполняют роль интеллектуальных терми¬налов, посылая запросы в базу данных, которая физически нахо¬дится на дисках сервера СУБД. Сервер СУБД обрабатывает за¬просы, посылая в рабочие станции результат их выполнения.
Преимущества данного подхода заключаются в том, что поль¬зователь может выполнять дополнительную обработку данных локально, не загружая ресурсы сервера СУБД.
Передача сообщений и почта. Во время корпоративной рабо¬ты пользователей возникает необходимость обмена различной информацией между пользователями, в том числе сообщениями. Локальная сеть позволяет организовать передачу текстовых со¬общений между пользователями рабочих станций. Если рабочая станция адресата включена, на ее экране появится текст сообще¬ния, сопровождаемый звуковым сигналом. При использовании электронной почты составляется текст письма и записывается в виде файла. Затем запускается специ¬альная «почтовая» программа, вводится адрес получателя и имя файла, содержащего заранее подготовленное письмо. Программа передает письмо по сети адресату. Один из компьютеров выпол¬няет роль почтового сервера. Возможна также рассылка почты в другие сети.
Можно также организовать коллективную работу с факс-¬модемом, когда любой пользователь сети сможет передавать фак¬сы по одной телефонной линии. Это особенно актуально, когда количество телефонных линий невелико.
Видеоконференции. Это относительно новая область использования локальных сетей. Для организации видеоконференции каждый компьютер ос¬нащается видеокамерой и звуковым адаптером. Специальные программные средства обеспечивают передачу изображения и звука между рабочими станциями. Компьютерные видеоконференции облегчают проведение совещаний и всевозможных переговоров дистанционно удаленных абонентов.
Таким образом, интеграция АРМ в единую информационно- вычислительную среду позволяет не только расширить ресурсы ПЭВМ пользователей, но и открывают новые технологические возможности в организации корпоративной обработки информации.
Билет № 6.
-
Память ЭВМ и ее функционирование.
-
Топология ЛВС.
-
Базы данных в книгораспространение.