Файл: Вычислительные системы: состав и свойства.pdf

Можно предположить, что будущее данного направления состоит в ускоренном развитии технологии «облачных пакетов» генерация сертифицированных пакетов программ с открытым исходным кодом, настроенных на заданную предметную область и конкретную вычислительную среду.

Таким образом программы могут решать задачи различного масштаба, где одни программы строят графики для различных математических функций, другие управляют данными предприятий, третьи, в комплексе с аппаратным обеспечением, ракетным арсеналом государства. Все программы разработаны и написаны различными языками программирования, рассчитаны на решения разных задач и, что ещё более важно, по-разному справляются с ростом сложности программных систем. При этом важно обеспечивать концептуальную целостность вычислительных систем и языков программирования.

Для составления программы достаточно знать правила по использованию ЭВМ в терминах своей предметной области — предметно-ориентированную среду программирования. Ускорить программирование задач можно средствами математического обеспечения ЭВМ, либо вычислительных систем в комплексе.

2.3 Языки программирования

Языком программирования называется система обозначений и правил, позволяющая записать программу решения задачи в виде последовательного текста в удобном для человека виде.

Первые языки программирования появились вместе с созданием универсальных ЭВМ в 50-х годах XX века.

FORTRAN (FORmula TRANslator), алгоритмический язык программирования высокого уровня, разработанный под руководством Джона Бэкуса для фирмы IBM, язык FORTRAN предоставлял возможность записи алгоритма вычислений с использованием условных операторов и операторов ввода/вывода, что стало точкой отсчета эры языков программирования высокого уровня.

Как альтернатива языку FORTRAN, первоначально ориентированному на архитектуру IBM, под руководством Питера Наура в конце 50-х годов был разработан язык ALGOL (ALGOrithmic Language). Основной целью, преследуемой разработчиками этого языка, была независимость от конкретной архитектуры вычислительной системы.

Языки FORTRAN и ALGOL были первыми языками, ориентированными на программирование вычислений.

В настоящее время существует несколько сотен различных языков программирования, а также множество их версий и подвидов. Наиболее известными универсальными языками программирования являются Си, C++, Java, C#.

Самый успешный язык программирования – язык Си и связанная с ним линия объектно-ориентированных языков: C++, Java, C#.

Универсальный язык программирования Си был разработан в середине 70-х годов Денисом Ритчи и Кеном Томпсоном. Этот язык стал популярным языком системного программирования и в свое время использовался для написания ядра операционной системы UNIX. Международный стандарт языка Си принят в 1990 году. Язык Си лег в основу разработки языков программирования C++ и Java.

Язык Си впервые позволил избавиться от Ассемблера при создании операционных систем. Например, практически весь текст операционной системы Unix написан на языке Си и, таким образом, не зависит от конкретного компьютера. Главным достоинством Си является его простота и отсутствие псевдонаучных решений. Таких, как вложенность блоков программ друг в друга: в Си функция не может содержать внутри себя другую функцию, а переменные четко разделяются на глобальные и локальные – не так, как в ALGOL, где локальные переменные подпрограммы являются глобальными для всех вложенных в нее подпрограмм.

В настоящее время подавляющая часть программ пишется на языках Си и C++. Интерфейс любой операционной системы (так называемый API - Application Program Interface), т.е. набор системных вызовов, предназначенных для разработчиков прикладных программ, как правило, представляет собой набор функций на языке Си. Наконец, современные объектно-ориентированные языки также основаны на языке Си. Это язык C++, занимающий промежуточное положение между традиционными и объектно-ориентированными языками, а также объектно-ориентированные языки C# и Java.

C# – это язык программирования общего назначения, который впервые появился в 2000 году в рамках инициативы Microsoft .NET. Он был разработан для общей языковой инфраструктуры (CLI) – открытой спецификации, разработанной Microsoft и стандартизированной ISO и ECMA. Приложения C# скомпилированы в байт-код, который может запускаться при реализации CLI [^[30]].

Java, первоначально выпущенный Sun Microsystems в 1995 году, является языком программирования общего назначения, который был разработан с конкретной целью, позволяющей разработчикам “write once, run anywhere”, то есть написать код единожды и запускать в любом месте. Java-приложения скомпилированы в байт-код, который может запускаться при реализации виртуальной машины Java (JVM). Подобно CLI, JVM помогает преодолеть разрыв между исходным кодом и «1 и 0», которые понимает компьютер [^[31]].

Появление как Java, так и C#, тесно связано с переходом от низкоуровневых языков программирования, таких как языки программирования Си, C++, к языкам более высокого уровня, которые компилируются в байт-код. Байт-код можно запустить на виртуальной машине. С этим связан ряд преимуществ, в первую очередь, возможность написания кода, который будет понятен человеку и будет работать на любой аппаратной архитектуре, на которой установлена виртуальная машина. Если отбросить синтаксис в сторону, то неудивительно, что эти два подобные между собой языка так популярны для разработчиков приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вычислительная система является одним из ключевых компонентов IТ-инфраструктуры и представляет собой программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий необходимую пользователям производительность и доступность информационных систем.

Вычислительные системы создаются на основе современных высокотехнологичных комплексных решений, позволяющих реализовать высокую скорость обработки данных, получить высочайшую надёжность, удобство управления и свободную масштабируемость. В вычислительных системах используются устройства, предназначенные для быстрой настройки и решения универсальных вычислительных задач с высокой степенью отказоустойчивости и доступности.

Все существующие типы ЭВМ выпускаются семействами, в которых различают старшие и младшие модели. Благодаря информационному обеспечению, аппаратной и программной совместимости имеется возможность слабую модель заменить на более мощную и, устаревшую – на более современную, то есть, произвести модернизацию системы. Важное свойство вычислительных систем, как принцип совместимости, предполагает, что каждый новый процессор «понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот. Конфигурацию компьютера, ЭВМ в вычислительной системе можно гибко изменять по мере необходимости. Однако существует понятие базовой аппаратной конфигурации, являющейся типовой.

Можно сказать, что основным преимуществом вычислительных систем по сравнению с однопроцессорной ЭВМ является значительное повышение производительности за счёт, например, выполнения отдельных частей задачи на различных процессорах.

Важная роль в вычислительных системах отводится операционной системе, выполняющей функции планирования вычислительного процесса и распределения ресурсов, а также оптимизирующим компиляторам языков программирования, позволяющим максимально использовать архитектурные особенности микропроцессоров.

Вычислительная система обеспечивает большую гибкость и универсальность работы. Она способна настраиваться на любую задачу. Это обусловлено прежде всего тем, что функции, выполняемые системой, определяются программным обеспечением, которую выполняет процессор. Но гибкость микропроцессорной системы определяется не только этим. Настраиваться на задачу помогают еще математические алгоритмы и выбор режима работы вычислительной системы.

Современное информационное обеспечение – это система процедур преобразования информации с целью формирования, распространения и использования информации. Ее основу составляет обработка информации по заданным алгоритмам, хранение больших объемов информации на машинных носителях, передача информации на любое расстояние в ограниченное время.

Математическое обеспечение является важнейшей составной частью программного обеспечения вычислительной системы. Прикладные и обеспечивающие программы формируются, прежде всего, на базе математических методов. Каждый из методов может быть применен для решения различных по специфике задач пользователей.

Подводя итоги данной работы уверенно можно сказать, что термин «вычислительная система» вырос из своего дословного толкования в части прилагательного «вычислительная». Вычислительная система, имея на борту информационное обеспечение, выполняет не только и не столько вычисления, сколько преобразования информации, а именно ее накопление, хранение, организацию, толкование.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Буцык, С. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учеб. пособие / С. В. Буцык; А. С. Крестников; А. А. Рузаков; под общ. ред. С. В. Буцыка; Челяб. гос. ин-т культуры. – Челябинск: ЧГИК, 2016. – 116 с.
2. Алехина, Г. В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учеб. Пособие. / Г. В. Алехина, А.Ф. Иванько, М.А. Иванько. – М.: Московский международный институт эконометрики, информатики, финансов и права 2004. – 660 с.
3. Гриценко, Ю. Б. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Ю. Б. Гриценко. – Томск: ФДО, ТУСУР, 2015. – 134 с.
4. Макарова, Н. В. Информатика: Учебник / Под. ред. проф. Н.В. Макаровой. – 3-е перераб. изд. – М.: Финансы и статистика, 2000.
5. Симонович, С.В. Информатика. / С.В. Симонович и др. – СПб: Питер, 2003. – 640 с.
6. Богданов, А. В. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем: курс лекций: учебное пособие / А. В. Богданов, В. В. Корхов, В. В. Мареев, Е. Н. Станкова. – Москва: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2004. – 176 с.
7. Гусева, Е. Н. Информатика: учеб. пособие / Е. Н. Гусева, И. Ю. Ефимова, Р. И. Коробков, К. В. Коробкова, И. Н. Мовчан, Л. А. Савельева. – 3-е изд., стереотип. – М.: ФЛИНТА, 2011. – 260 с.
8. Фисун, В. А. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки» // Математическое обеспечение вычислительных систем – 2012. – №4. С. 166 – 171.
9. Роганов, Е. А. Практическая информатика: курс / Е. А. Роганов; Национальный Открытый Университет "ИНТУИТ". – Москва, 2006. – 568 с.
10. Щелоков, С. А. Проектирование распределенных информационных систем: курс лекций по дисциплине «Проектирование распределённых информационных систем» / С. А. Щелоков, Е. Н. Чернопрудова; Оренбургский гос. Ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2012. – 195 с.
11. Пятибратов, А.П. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы: учебно-методический комплекс / А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко. – Москва: Евразийский открытый институт, 2009. – 292 с.
12. Яценков, В. С. Java за неделю. Вводный курс / В. С. Яценков, 2018. – 312 с.
13. Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана. // URL: https://ru.bmstu.wiki/ПК_(Персональный_Компьютер). (дата обращения: 26.09.2018).
14. Специализированный российский информационно-аналитический сайт iXBT.com. // URL: https://www.ixbt.com/mainboard/monobloki.shtml. (дата обращения: 26.09.2018).
15. Портал искусственного интеллекта. // URL: http://www.aiportal.ru/articles/other/computer-generation.html. (дата обращения: 26.09.2018).
16. Шилов, В. В. Большая российская энциклопедия. // URL: https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/3475479. (дата обращения: 26.09.2018).
17. Вычислительные и операционные системы. OSys.ru // URL: http://www.osys.ru/os/2/multiprogrammnyi_rezhim_raboty.shtml. (дата обращения: 02.10.2018).
18. Популярная механика. // URL: https://www.popmech.ru/technologies/9137-s-miru-po-nitke-superkompyuter/. (дата обращения: 02.10.2018).
19. Инновационные технологии евразийского экономического союза. INTEEU.COM. // URL: http://www.inteeu.com/2016/11/21/printsip-raboty-onlajn-perevodchika-google-translate. (дата обращения: 02.10.2018)
20. Йошитака, Ш. C. против Java // URL: https://itvdn.com/ru/blog/article/csharp_vs_java. (Дата обращения: 01.11.2018)

1. Буцык С.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / С.В. Буцык - Челябинск: ЧГИК, 2016. – C. 12. ↑

2. Гриценко Ю.Б. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Ю.Б. Гриценко - Томск: ТУСУР, 2015. – С. 14. ↑

3. Алехина Г.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Г.В. Алехина. М., 2004. – С. 27 – 28. ↑

4. Буцык С.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / С.В. Буцык - Челябинск: ЧГИК, 2016. – C. 12. ↑

5. Алехина Г.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Г.В. Алехина. М., 2004. – С. 9. ↑

6. Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана. URL: https://ru.bmstu.wiki/ПК_(Персональный_Компьютер). (Дата обращения: 26.09.2018). ↑

7. Специализированный российский информационно-аналитический сайт iXBT.com. URL: https://www.ixbt.com/mainboard/monobloki.shtml. (Дата обращения: 26.09.2018). ↑

8. Алехина Г.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Г.В. Алехина. М., 2004. – С. 15 – 16. ↑

9. Портал искусственного интеллекта. URL: http://www.aiportal.ru/articles/other/computer-generation.html. (Дата обращения: 26.09.2018) ↑

10. 18. В. В. Шилов Большая российская энциклопедия. / В. В. Шилов. URL: https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/3475479. (Дата обращения: 26.09.2018) ↑

11. Гриценко Ю.Б. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Ю.Б. Гриценко - Томск: ТУСУР, 2015. – С. 8. ↑

12. Пятибратов А. П. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы / А. П. Пятибратов, 2009. – С. 56 ↑

13. Вычислительные и операционные системы. OSys.ru – URL: http://www.osys.ru/os/2/multiprogrammnyi_rezhim_raboty.shtml. (Дата обращения: 02.10.2018). ↑

14. Популярная механика. URL: https://www.popmech.ru/technologies/9137-s-miru-po-nitke-superkompyuter/. (Дата обращения: 02.10.2018). ↑

15. Алехина Г.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Г.В. Алехина. М., 2004 – С. 571. ↑

16. Богданов А.В. Архитектуры и топологии многопроцессорных вычислительных систем: курс лекций : учебное пособие / А.В. Богданов. M., 2004. – С.18. ↑

17. Симонович С. В. Информатика: Базовый курс / С. В. Симонович. — СПб.: Питер, 2003. – С. 63 ↑

18. Инновационные технологии евразийского экономического союза. INTEEU.COM. URL: http://www.inteeu.com/2016/11/21/printsip-raboty-onlajn-perevodchika-google-translate. (Дата обращения: 02.10.2018) ↑

19. Симонович С. В. Информатика: Базовый курс / С. В. Симонович. — СПб.: Питер, 2003. – С. 15. ↑

20. Гусева Е. Н. Информатика : учеб. пособие / Е. Н. Гусева. – 3-е изд., стереотип. – М. : ФЛИНТА, 2011. – С. 18 ↑

21. Роганов Е. А. Практическая информатика / Е. А. Роганов – М.: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2005. – С. 8. ↑

22. Гриценко Ю.Б. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Ю.Б. Гриценко - Томск: ТУСУР, 2015. С. 31 – 32. ↑

23. Гусева Е. Н. Информатика : учеб. пособие / Е. Н. Гусева. – 3-е изд., стереотип. – М. : ФЛИНТА, 2011. C. 19 ↑

24. Щелоков С. А. Проектирование распределённых информационных систем» / С. А. Щелоков; Оренбургский гос. Ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2012. С. 47. ↑

25. Алехина Г.В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Г.В. Алехина. М., 2004 – С. 401. ↑

26. Гриценко Ю.Б. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: учебное пособие / Ю.Б. Гриценко - Томск: ТУСУР, 2015. С. 66. ↑

27. Симонович С. В. Информатика: Базовый курс / С. В. Симонович. — СПб.: Питер, 2003. С. 48. ↑

28. Фисун В. А. Математическое обеспечение вычислительных систем / В.А. Фисун С. 166. ↑

29. Фисун В. А. Математическое обеспечение вычислительных систем // В.А. Фисун – 2012. – С. 170. ↑

30. Йошитака Ш. C# против Java / Ш. Йошитака. URL: https://itvdn.com/ru/blog/article/csharp_vs_java (Дата обращения: 01.11.2018) ↑

31. Яценков В. С. Java за неделю. Вводный курс / В. С. Яценков, 2018. – 312 с. ↑