2.2 Архитектура вычислительных систем

1. Режимы работы эвм

ВС могут функционировать в различных режимах:

Все режимы работы ЭВМ делятся на однопрограммные и мультипрограммные.

При работе в однопрограммном режиме все ресурсы ЭВМ отданы одной программе. Программа загружается в оперативную память, после чего по очереди выполняются все команды этой программы (пример - ДОС). Всё время работы этой программы используется только одно устройство ЭВМ, остальные – простаивают. Устройства ввода-вывода работают значительно медленнее, чем ОП и процессор (центральная часть ЭВМ), поэтому значительны потери рабочего времени. Выполнение следующей программы возможно только после полного выполнения предыдущей программы.

Разновидности однопрограммного режима:

Однопрограммный режим с непосредственным доступом пользователя к ЭВМ. Пользователь ведёт диалог с машиной, работая за пультом. В этом режиме машинное время используется нерационально. Такой режим используется только при наладке ЭВМ.

Однопрограммный режим с последовательным выполнением программ без участия пользователя. Все программы введены заранее и выполняются под управлением ОС. Этот режим неэффективен, так как при таком режиме не полностью используются возможности параллельной работы основных устройств машины.

При мультипрограммном режиме одновременно исполняется несколько пользовательских программ. В этом режиме в памяти ЭВМ хранится несколько программ. Выполнение одной программы может быть прервано для перехода к выполнению другой с последующим возвратом к прерванной. В этом режиме простой оборудования уменьшается, т.к. увеличивается вероятность того, что одна из программ в ОП готова к использованию освободившегося оборудования. Очередь переключения программ устанавливается операционной системой в зависимости от приоритетности задач. Загрузка оборудования ЭВМ максимальная и равномерная. Повышается производительность ЭВМ за счёт увеличения числа задач, решаемых за определённое время, но время решения каждой из них увеличивается по сравнению с однопрограммным режимом работы.

Разновидности мультипрограммного режима:

Режим пакетной обработки. В таком режиме возможно решения нескольких задач на ЭВМ одновременно. Все программы, исходные данные вводятся заранее, из них образуется пакет задач. Все задачи реализуются без вмешательства пользователя. При таком режиме значительно экономится время на выполнение набора задач.

Режим разделения времени. Обеспечивает непосредственный доступ к ЭВМ некоторому количеству пользователей с дистанционно-удалённых пунктов – терминалов. Терминал – периферийное устройство, предназначенное для обслуживания одного человека, решающего задачи на ЭВМ. Пользователи с помощью терминалов вводят в ЭВМ исходные данные и программы и получают результаты вычислений. ЭВМ предоставляет каждому активному пользователю отрезок времени, а затем переходит к обслуживанию следующего. За некоторый период времени ЭВМ обслуживает всех пользователей и возвращается к первому. В идеальном случае интервал времени между включениями в работу каждого пользователя не должен превышать обычное время реакции человека. Тогда пользователь не замечает прерывистого характера работы. Обеспечивается полная загрузка ЭВМ и эффективность работы повышается.

Режим запрос-ответ (диалоговый режим). При таком режиме происходит двустороннее взаимодействие (диалог) пользователя и ЭВМ. Для осуществления этого режима необходимо, чтобы технические и программные средства могли работать в реальном масштабе времени; чтобы абоненты имели возможность формулировать свои сообщения на высоком уровне.

Диалоговый режим взаимодействия пользователя с вычислительными ресурсами может быть реализован в двух видах:

он-лайн – непосредственное управление вычислительным процессом;

офф-лайн – отложенная обработка – подготовка задания на выполнение действий, его передача в вычислительную систему, после окончания обработки результаты возвращаются пользователю для анализа и принятия решения.

В мультипрограммных режимах реализованы два варианта: мультипрограммный режим с фиксированным и произвольным числом совместно решаемых задач.