Курсовая теория на тему Структура, архитектура и принципы построения вычислительных систем

Содержание:

Введение. 2

1 Основные
понятия о вычислительных системах. 3

1.1
Классификация и типы вычислительных систем.. 3

1.2
Архитектура вычислительных систем.. 8

1.3
Выводы по главе 1. 14

2 Базовые
принципы организации вычислительных систем.. 15

2.1
Вычислительная система, как электронная система. 15

2.2
Программируемые системы и системы на «жесткой логике». 15

2.3
Роль процессора в вычислительных системах. 17

2.4
Типичная структура вычислительной системы.. 18

2.5
Режимы работы вычислительной системы.. 19

2.6
Выводы по главе 2. 22

Заключение. 23

Список литературы.. 24

Введение:

На сегодняшний день вычислительные системы (ВС) играют
важную роль в нашем мире. Они облегчают нашу жизнь и делают ее более интересной
и насыщенной. После появления ЭВМ возник вопрос об осуществлении взаимодействия
между компьютерами, чтобы можно было более быстро обрабатывать информацию и
использовать ресурсы системы. Сначала компьютеры стали объединять в рамках
локальной сети, затем локальные сети стали объединять между собой и подключать
к глобальным и региональным сетям.

Вычислительные системы позволяют экономно использовать требуемые
ресурсы, дают возможность обрабатывать большое количество задач, могут
обеспечить многопользовательский режим работы. Наибольшую производительность
при решении задач можно получить с применением параллельных вычислительных
систем, которые позволяют обработать разу несколько заданий одновременно.

В связи с большим количеством создаваемых вычислительных
систем и, во многих случаях, неэффективным их использованием, работы в этом
направлении требуют дальнейшего развития и не утрачивают своей актуальности.

Целью курсовой работы является получение основных знаний о
вычислительных системах и принципах их работы. В соответствии с данной целью
поставлены следующие задачи:

— определить понятие и основные характеристики вычислительных
систем;

— рассмотреть и описать архитектуру и структурную
организацию вычислительных систем;

— освоить принципы построения вычислительных
систем.

Заключение:

Внедрение
и широкое применение вычислительных систем является одним из основных факторов
ускорения научно-технического прогресса в настоящее время. Темпы   научно-технического   прогресса, усиление   роли  
науки   в значительной степени
определяются качеством вычислительных систем.

При
выполнении курсовой работы мы рассмотрели классификацию ВС по следующим
признакам: по степени удаленности компьютеров в сети, по назначению, по
типу вычислений, по типу используемых ЭВМ и сетевого ПО, по способу организации
управления.

Была
изучены четыре типа архитектуры ВС по М. Флинну: SISD, SIMD, MISD, MIMD. В рамках изученных
архитектур были рассмотрены принципы Фон-Неймана, конвейерная обработка данных,
матричные ВС (с примерами).

Были
рассмотрены основные режимы работы вычислительных систем в рамках обмена
информацией. Также была определена роль процессора в ВС. Процессор играет
важную роль в ВС, может иметь RISC или CISC архитектуру, а его главным
элементом является ядро.

Фрагмент текста работы:

1 Основные понятия о
вычислительных системах

1.1 Классификация и типы вычислительных
систем

В середине 60-х годов был сделан переход на новую элементную
базу – интегральные схемы [1].
В результате чего были приняты новые технические решения: разделение процессов
обработки информации, многопользовательский доступ и коллективное использование
пространственных и временных вычислительных ресурсов. Стали использоваться
сложные режимы работы ЭВМ – многопользовательская и многопрограммная обработка
данных. Охватывая все эти разработки, и появилось понятие «вычислительная
система».

Вычислительная система – совокупность взаимосвязанных и
взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и
программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и
распределения информации [2].
Основным отличием ВС от ЭВМ является возможность параллельной обработки задач,
благодаря наличию нескольких вычислительных модулей. При создании ВС
учитываются следующие задачи:

— улучшение производительности системы за счет
ускорения процессов обработки данных;

— повышение надежности и достоверности системы;

— предоставление дополнительной информации
пользователям;

— и т.д.

Из-за своего разнообразного применения ВС имеют существенные
различия друг от друга. Структура вычислительных систем определяет способ
построения и функционирования сети. ВС классифицируются по следующим основным признакам:

По степени удаленности компьютеров в сети:

— локальные – представляют собой несколько компьютеров,
объединенных определенным образом на небольшом расстоянии друг от друга;

— городские – сеть, которая охватывает несколько
зданий в пределах одного города;

— глобальные – сеть, которая охватывает всю Землю.

По назначению: — универсальные ВС – для решения самых различных
задач;

— специализированные ВС – ориентированы на решение
узкого класса задач.

По типу вычислительные системы можно разделить на
многомашинные и многопроцессорные ВС. Исторически многомашинные вычислительные
системы появились первыми. Уже при использовании ЭВМ первых поколений возникали
задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений.

Многомашинная вычислительная система – это система,
содержащая несколько вычислительных узлов, каждый из которых имеет собственную память
и средства управления информацией и также работает под управлением своей ОС. (см.
рисунок 1).