Отчет о практике в "Акимате Илийского района"

Точность вычислений зависит  от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ комплектуются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что  вполне достаточно для обеспечения  высокой точности расчетов самых  разнообразных приложениях. Однако, если этого мало, можно использовать уд военную или утроенную разрядную  сетку.

Система команд — это  перечень команд, которые способен выполнить процессор ЭВМ. Система  команд устанавливает, какие конкретно  операции может выполнять процессор, сколько операндов требуется  указать в команде, какой вид (формат) должна имеет команда для ее распознания. Количество основных разновидностей команд невелико, с их помощью ЭВМ способны выполнять операции сложения, вычитания, умножена деления, сравнения, записи в  память, передачи числа из регистра в регистр, преобразования из одной  системы счисления в другую и  т. д. При необходимости выполняете модификация команд, учитывающая  специфику вычислений. Обычно в ЭВМ  используется от десятков до сотен  команд (с учетом их модификации). На современном этап развития вычислительной техники используются два основных подхода при формировании системы команд процессора. С одной стороны, это традиционный подход, свзязанный с разработкой процессоров с полным набором команд, — архитектура CIS (Complete Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд). С друге стороны, это реализация в ЭВМ сокращенного набора простейших, но часто употреблю емых команд, что позволяет упростить аппаратные средства процессора и повысить ei быстродействие — архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер сокращенным набором команд).

Стоимость ЭВМ зависит  от множества факторов, в частности  от быстродействия, емкости памяти, системы команд и т. д. Большое  влияние на стоимость оказывает  конкретная комплектация ЭВМ и, в  первую очередь, внешние устройства, входящие в состав машины. Наконец, стоимость программного обеспечения  ощутимо влияет на стоимость ЭВМ.

Надежность ЭВМ — это  способность машины сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени. Количественной оценкой надежности ЭВМ, содержащей элементы, отказ которых  приводит к отказу всей машины, могут  служить следующие показатели:

 

   * вероятность безотказной  работы за определенное время  при данных условиях эксплуатации;

   * наработка ЭВМ  на отказ;

   * среднее время  восстановления машины и др.

Для более сложных структур типа вычислительного комплекса  или системы понятие «отказ»  не имеет смысла. В таких системах отказы отдельных элементов приводят к некоторому снижению эффективности  функционирования, а не к полной потере работоспособности в целом.

Важное значение имеют и другие характеристики вычислительной техники, например: универсальность, программная совместимость, вес, габариты, энергопотребление и др. Они принимаются во внимание при оценивании конкретных сфер применения ЭВМ.

Перспективы развития вычислительных средств

Появление новых поколений  ЭВМ обусловлено расширением  сферы их применения, требующей более  производительной, дешевой и надежной вычислительной техники. В настоящее  время стремление к реализации новых  потребительских свойств ЭВМ  стимулирует работы по созданию машин  пятого и последующего поколений. Вычислительные средства пятого поколения, кроме более  высокой производительности и надежности при более низкой стоимости, обеспечиваемых новейшими электронными технологиями, должны удовлетворять качественно новым функциональным требованиям:

   * работать с базами  знаний в различных предметных  областях и организовывать на  их основе системы искусственного  интеллекта;

   * обеспечивать простоту  применения ЭВМ путем реализации  эффективных систем ввода-вывода  информации голосом, диалоговой  обработки информации с использованием  естественных языков, устройств  распознавания речи и изображения;

   * упрощать процесс  создания программных средств  путем автоматизации синтеза  программ.

В настоящее время ведутся  интенсивные работы как по созданию ЭВМ пятого поколения традиционной (неймановской) архитектуры, так и  по созданию и апробации перспективных  архитектур и схемотехнических решений. На формальном и прикладном уровнях исследуются архитектуры на основе параллельных абстрактных вычислителей (матричные и клеточные процессоры, систолические структуры, однородные вычислительные структуры, нейронные сети и др.) Развитие вычислительной техники с высоким параллелизмом во многом определяется элементной базой, степенью развития параллельного программного обеспечения и методологией распараллеливания алгоритмов решаемых задач.

Проблема создания эффективных  систем параллельного программирования, ориентированных на высокоуровневое  распараллеливание алгоритмов вычислении и обработки данных, представляется достаточно сложной и предполагает дифференцированный подход с учетом сложности распараллеливания и необходимости синхронизации процессов во времени.

Наряду с развитием  архитектурных и системотехнических решений ведутся работы по совершенствованию  технологий производства интегральных схем и по созданию принципиально  новых элементных баз, основанных на оптоэлектронных и оптических принципах.

В плане создания принципиально  новых архитектур вычислительных средств  большое внимание уделяется проектам нейрокомпьютеров, базирующихся на понятии  нейронной сети (структуры на формальных нейронах), моделирующей основные свойства реальных нейронов. В случае применения био- или оптоэлементов могут быть созданы соответственно биологические или оптические нейрокомпьютеры. Многие исследователи считают, что в следующем веке нейрокомпьютеры в значительной степени вытеснят современные ЭВМ, используемые для решения трудно формализуемых задач. Последние достижения в микроэлектронике и разработка элементной базы на основе биотехнологий дают возможность прогнозировать создание биокомпьютеров.

Важным направлением развития вычислительных средств пятого и  последующих поколений является интеллектуализация ЭВМ, связанная  с наделением ее элементами интеллекта, интеллектуализацией интерфейса с  пользователем и др. Работа в данном направлении, затрагивая, в первую очередь, программное обеспечение, потребует  и создания ЭВМ определенной архитектуры, используемых в системах управления базами знаний, — компьютеров баз  знаний, а так же других подклассов ЭВМ. При этом ЭВМ должна обладать способностью к обучению, производить ассоциативную обработку информации и вести интеллектуальный диалог при решении конкретных задач.

В заключение отметим, что  ряд названных вопросов реализован в перспективных ЭВМ пятого поколения  либо находится в стадии технической  проработки, другие — в стадии теоретических  исследований и поисков.

2.2 Внешние запоминающие  устройства

Выпускаемые накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом  действия физическими и технически эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением  накопителей информации является ее хранение и воспроизведение.

В качестве внешней памяти ПЭВМ используются накопители на магнитных  дисках (НМД), накопители на магнитных  лентах (НМЛ) - стриммеры и оптические ЗУ.

НМД бывают двух типов: НГМД - на гибком магнитном диске (с носителем-дискетой) и НМД - на жестком магнитном диске (типа “Винчестер”).

НМД имеют значительно  больший объем внешней памяти и высокое (почти на порядок) быстродействие, чем НГМД. Но НГМД имеют съемные  магнитные носители - дискеты (компактные, на которых легче организовать архивное хранение данных и программ).

НМЛ обычно бывают кассетного типа и используют либо компакт-кассеты для бытовых магнитофонов (емкость 1 кассеты от 500 Кбайт до 1,5 Мбайта), либо видеокассеты (для стриммеров) с многодорожечной записью. Емкость их измеряется в десятках и сотнях мегабайт.

ВЗУ связываются с МП через  системную магистраль при помощи устройства управления (контроллера).

Контроллер необходим  для двух целей:

   * управления ВЗУ; 

   * связи с МЛ  и ОП.

НМД и оптические ЗУ представляют собой устройства с циклическим  доступом к информации. НМЛ представляют собой устройства с последовательным доступом.

2.2.1 Внешние запоминающие  устройства на гибких магнитных  дисках

В НГМД используются 2 разновидности  дискет: диаметром 133 мм (5,25", или 5") и диаметром 89 мм ( 3,5", или З") - последние в жестком пластмассовом корпусе. Наибольшее распространение получили дискеты диаметром 5,24" и 3,5".

Дискета 5" представляет собой  прямоугольный конверт из черной бумаги с вырезами, в который вложена  лавсановая пленка, на поверхность  которой нанесен магнитный слой.

3,5" дискета представляет  собой пластмассовый корпус с  металлической задвижкой, предохраняющей  поверхность дискеты от повреждения.  В зависимости от емкости дискеты  на пластмассовом корпусе имеется  различное количество отверстий  (рис.1).

 

Рис. 1. Внешний вид дискеты  диаметром 3"

Отверстия 2 и 3 присутствуют только на дискетах повышенной емкости. Отверстие 1 является единственным на дискетах емкостью 720 Кбайт. На дискетах емкостью 1.44 Мбайта имеются отверстия 1 и 2. На дискетах емкостью 2.88 Мбайта (для них нужны специальные дисководы) имеются три отверстия (1, 2,3). Отверстие 1 на всех дискетах служит для защиты записи.

НГМД могут использовать одну или две поверхности дискеты - это зависит от используемого  количества головок.

Головки могут перемещаться вдоль поверхности дискеты с  помощью шагового двигателя. Различают  НГМД, у которых шаговые двигатели  могут сделать 40 и 80 шагов. В связи  с этим стандартные дискеты могут  иметь 40 или 80 дорожек на одной стороне. Для обозначения типа дискеты  используются двухбуквенные метки:

SS (single sided) - односторонние;

DS (double sided) - двухсторонние;

SD (single density) - одинарная плотность;

DD (double density) - двойная плотность;

QD (quadro density) - учетверенная плотность;

HD (high density) - высокая плотность;

ED (Extra-High density) - сверхвысокая плотность.

Объем хранимой на дискете  информации зависит как от конструкции  дискеты, так и от способа размещения информации на ней.

 

2.2.2 Накопитель на жестком  магнитном диске

Накопитель на жестком  магнитном диске (НМД) имеет тот  же принцип действия, что и НГМД, но отличается тем, что в нем магнитный  носитель информации является несъемным  и состоит из нескольких пластин, закреплённых на общей оси (пакета магнитных  носителей).

Каждую рабочую поверхность  такой конструкции обслуживает  своя головка. Если в НГМД головка  во время работы соприкасается с  поверхностью дискеты, то в НМД головки  во время работы находятся на небольшом  расстоянии от поверхности (десятые  доли микрона). При устранении контакта головки с поверхностью диска  появилась возможность увеличить  скорость вращения дисков, а следовательно, повысить быстродействие внешнего ЗУ.

Запись и чтение информации на жестком магнитном диске производятся с помощью магнитных головок, которые во время чтения-записи неподвижны. Магнитное покрытие каждой поверхности  диска во время чтения-записи перемещается относительно головки. Магнитный “след” на поверхности диска, образовавшийся при работе головки на запись, образует кольцевую траекторию - дорожку (trek). Дорожки, расположенные друг под другом на всех рабочих поверхностях магнитного носителя, называются цилиндром.

В жестких МД различных  фирм используются разные материалы  для магнитного покрытия: диски ранних конструкций имели оксидное покрытие (окись железа), современные диски - кобальтовое покрытие. Оксидное покрытие наносилось на поверхность диска в виде магнитного лака, который после высыхания образовывал довольно толстый магнитный слой. Обеспечить устойчивую запись в таком слое можно было за счет длительного воздействия электромагнитным полем. Поэтому магнитные “следы” на поверхности диска получались большого размера, что приводило к невысокой плотности записи и низкому быстродействию. Для увеличения емкости магнитного диска приходилось увеличивать его размеры.

Кобальтовое покрытие наносится  на поверхность диска методом  напыления. При этом образуется тонкая магнитная пленка, на которую легче  воздействовать для образования  магнитных следов. Размеры магнитных  следов уменьшились, что позволило  увеличить продольную и поперечную плотности записи. Увеличение продольной плотности записи позволило увеличить  емкость дорожки, а увеличение поперечной плотности записи - количество дорожек  на поверхности диска. Диски той  же емкости уменьшились в размерах.

Стандарт на физическое размещение информации на жестком магнитном  диске мягче, чем для НГМД, так  как гибкие диски должны читаться одинаково на дисководах разных фирм, в то время как жесткий магнитный  диск имеет встроенную в него систему  управления. При работе с жестким  магнитным диском встроенная система  управления решает вопросы физического  размещения информации и зачастую недоступна для внешнего вмешательства. Например, наружные и внутренние дорожки магнитного диска имеют разную длину. Если их сделать одинаковой емкости и  писать информацию с одинаковой плотностью записи, то на наружных дорожках остается много свободного места. Некоторые  фирмы при изготовлении жестких  дисков делают дорожки различной  емкости. Но для того чтобы стандартные  операционные системы могли работать с такими дисками, встроенный в них контроллер осуществляет пересчет адресов; при этом физически на диске имеется меньшее количество дорожек, чем кажется операционной системе (так как операционная система настроена на работу с дорожками одинаковой емкости).