Файл: Особенности процессорных архитектур. Cisc и risc архитектура. Их краткая характеристика.docx

Стековая память состоит из ячеек, связанных друг с другом разрядными цепями передачи слов. Обмен информацией всегда выполняется только через верхнюю ячейку – вершину стека. При записи нового слова (команды, числа, символа) все ранее записанные слова сдвигаются на одну ячейку вниз, а новое слово помещается на вершину стека. Считывание возможно только с вершины стека и производится с удалением или без удаления считываемого слова. Такую память часто называют памятью типаLIFO(Last–InFirst–Outпоследним вошел, первым вышел). Аппаратная реализация стека сложна и обычно стек моделируют программно. При этом в качестве стека обычно используется часть адресной памяти.

35. Тестирование вычислительных систем.

Тестирование вычислительных систем
Результаты тестирования позволяют:

- на стадии проектирования принимать решения о примерном составе будущей вычислительной системы;
- на стадии отладки и ввода в эксплуатацию путем сравнения с аналогами принимать решение о достижении необходимых характеристик;
- на стадии эксплуатации/модификации выявлять узкие места системы.

Требования к тестам:
Полнота. Тест должен оценивать только те параметры, для оценки которых создавался. Выдаваемые результаты должны быть непротиворечивыми, лаконичными и легкими для понимания.

Легкость в использовании.

Масштабируемость. Тест должен быть доступен для большого числа разного по вычислительной мощности аппаратного обеспечения.

Переносимость. Тест должен быть доступен для большого числа разного по архитектуре аппаратного обеспечения. Основной чертой переносимости является язык программирования, и, соответственно, наличие компилятора под данную платформу.

Репрезентативность. Вне зависимости от платформы тест должен оценивать наиболее важные для большинства приложений пользователей характеристики (выборка характеристик должна быть показательной).

Доступность. Тест должен быть доступен, в том числе и его исходный код. При представлении результатов должна быть указанна версия и все внесенные изменения.

Воспроизводимость. При необходимости должна быть возможность повторить тест с получением аналогичных результатов. При публикации результатов необходимо предоставлять исчерпывающую информацию о программном и аппаратном обеспечении.

Классификация тестов.

«Игрушечные» тесты – маленькие, длиной в несколько сот строк исходного кода. Как правило, такие тесты представляют собой решение какой-либо широко известной математической задачи.

Микротесты – специализированные, ориентированные на определение какой-то одной из основных количественных характеристик аппаратного обеспечения:(производительность CPU; пропускная способность RAM;пропускная способность коммуникационной среды; итд)

Ядра – это фрагменты кода, взятые из реальных приложений.

Синтетические тесты - искусственно сгенерированные тесты для оценки большого количества показателей без привязки к какому-либо приложению.

Приложения – программы наиболее часто применяемые для решения тех или иных реальных задач.
Псевдоприложения – программы, созданные на основе реальных приложений, но специально адаптированные для задач тестирования.

Пакеты тестов – коллекции различных типов тестов с преобладанием приложений.

На основе Linpack-тестирования дважды в год составляются мировой список наиболее быстродействующих вычислительных систем TOP-500 в мире и российский список TOP-50.

Производительность в тесте Linpack Benchmark измеряется в количестве выполненных операций с плавающей точкой в секунду (Flops).

36. Общие требования, предъявляемые к современным ЭВМ.

Пятое поколение ЭВМ

(с 1990 по настоящее время)

Элементная база – сверхбольшие интегральные схемы (СБИС, содержащие более 10 тыс. элементов в кристалле) и микропроцессоры.

Оперативная память - СБИС.

Внешняя память: дисковые накопители, флэш-накопители. CD и DVD-диски.

Ввод данных: клавиатура, мышь, сканер, микрофон, джойстик и т.п.

Вывод результатов: цветной графический дисплей, принтер, графопостроитель, акустические колонки и т.п.

Быстродействие – до 10 млрд. операций в секунду.

Языки программирования – Pascal, C, Java, Basic, HTML и т.п., а также непроцедурные языки программирования.

Характерная особенность – телекоммуникация, использование компьютеров в сети. Компьютер становится как стационарным, так и мобильным средством хранения, передачи, поиска и обработки информации.

Современные ПК – совершенные мультимедиа-машины, объединяющие в себе средства связи, компьютерную графику, цифровую обработку видео и аудио, а также синтезирование и распознавание речи. Наряду с настольными ПК параллельно проходило становление и развитие так называемых портативных ПК.

К компьютерам данного поколения можно отнести компьютеры на базе процессоров Pentium, Core Duo, Core Quadro. Core I 3,5,7

Однако мощности продолжат расти. Это необходимо для решения глобальных задач, таких как расчет аэродинамики автомобилей и свойств разнообразных наноструктур, ЗD-моделирование. ЭВМ, имеющие максимальную производительность, называются суперкомпьютерами.

Общие требования, предъявляемые к современным компьютерам.

1. Отношение стоимость/производительность.

Для сравнения различных компьютеров между собой обычно используются стандартные методики измерения производительности. Эти методики позволяют разработчикам и пользователям использовать полученные в результате испытаний количественные показатели для оценки тех или иных технических решений, и, в конце концов, именно производительность и стоимость дают пользователю рациональную основу для решения вопроса, какой компьютер выбрать.

2. Надежность и отказоустойчивость.

Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.
Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

3. Маштабируемость.

Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения

4. Совместимость и мобильность программного обеспечения.

Прежде всего, такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах,т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения

мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.

Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Развитие вычислительной техники предполагает, что в последующих поколениях будет использованы оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Главной тенденцией развития вычислительной техники в настоящее время является дальнейшее расширение сфер применения ЭВМ и, как следствие, переход от отдельных машин к их системам - вычислительным системам и комплексам разнообразных конфигураций с широким диапазоном функциональных возможностей и характеристик. Наиболее перспективные, создаваемые на основе персональных ЭВМ, территориально распределенные многомашинные вычислительные системы - вычислительные сети - ориентируются не столько на вычислительную обработку информации, сколько на коммуникационные информационные услуги: электронную почту, системы телеконференций и информационно-справочные системы.

37. Эталонная модель взаимодействия открытых систем.

– это концептуальная основа, определяющая характеристики и средства открытых систем.

обеспечивает работу в одной сети систем, выпускаемых различными производителями.
разработана ISO (международной организацией стандартов)
широко используется во всём мире как основа концепций информационных сетей и их ассоциаций.
на её базе описываются правила и процедуры передачи данных между открытыми системами.
описывает структуру открытой системы и комплекс стандартов, которым она должна удовлетворять.

Основными элементами модели являются: уровни, объекты, соединения, физические средства соединений.

Модель информационной системы состоит из трёх основных составляющих:

прикладные процессы (осуществляют обработку данных);
область взаимодействия (размещаемые в ней блоки прокладывают в сети логические каналы (пунктирная линия на рисунке) между портами прикладных процессов и обеспечивает их взаимодействие);
физические средства соединений(обеспечивают физическую связь систем).