Проектирование центральных и периферии?ных устрои?ств ЭВС

определяющих возможность использования ВС по назначению. Качество ВС определяется ее

техническими, эксплуатационными, экономическими и эргономическими характеристиками.
Показатель качества — это вектор, компонентами которого служат показатели свойств, являющиеся частными показателями качества.

изменение качества во времени за определенный его промежуток;
интегральные — позволяют

оценить качество в среднем при функционировании ВС в течение длительного времени;
точечные — характеризуют качество в данный момент времени.

готовности;
показатели адаптивности;
показатели экономичности

это качество системы, характеризующее ее техническое совершенство, экономическую целесообразность отражающее

степень ее соответствия своему назначению.

характеристик системы. Однако, до настоящего времени вопрос о том, что

ж такое производительность или быстродействие системы, остается открытым. Это связано с тем, что даже на оценку производительности одной ЭВМ влияют слишком много факторов. Среди таких факторов можно отметить следующие:
тип задач;
число тех или иных операций, выполняемых при решении задачи;
стиль программирования и другие особенности программы;
логические возможности системы команд;
структура процессора;
характеристики и организация оперативной (ОП) и внешней памяти (ВП);
особенности системы ввода-вывода;

идеальных условиях. Идеальные условия обеспечиваются при:
1) подаче на вход процессоров

ВС независимых друг от друга идеальных программ, каждая из которых состоит из бесконечной последовательности не связанных между собой и не конфликтующих при доступе в память команд;
2) задействовании в процессе выполнения идеальной программы всех арифметико-логических устройств (АЛУ) всех процессоров, входящих в состав ВС.

реальных прикладных программ может существенно отличаться от пиковой. Реальная производительность

зависит от архитектуры ЭВМ и ВС, от программы, обрабатываемых данных. При оценке производительности на тестах приходится решать три проблемы, связанные с анализом результатов контрольного тестирования производительности:
проблема достоверности оценок;
проблема адекватности оценок;
проблема интерпретации.
Различают следующие группы тестов:
1) тесты производителей;
2) стандартные тесты;
3) тесты пользователей.

это длительность промежутка времени от момента поступления задания в систему

до момента окончания его выполнения. Время ответа слагается из двух составляющих: времени выполнения задачи и времени ожидания.
Время выполнения задачи при отсутствии параллельных процессов равно суммарной длительности всех этапов процесса — ввода, обращения к внешней памяти, процессорной обработки и вывода. Время выполнения задачи зависит от сложности вычислений и быстродействия устройств системы.
Время ожидания — сумма промежутков времени, в течение которых задача находилась в состоянии ожидания требуемых ресурсов. Ожидание возникает при мультипрограммной обработке, когда ресурс, необходимый задаче, занят другой задачей и первая задача не выполняется, ожидая освобождения ресурса. Время ожидания зависит главным образом от режима обработки задач и интенсивности входного потока заданий.

системы выполнять заданные функции, не изменяя во времени значения установленных

эксплуатационных параметров, в заданных пределах, соответствующих определенным режимам и условиям эксплуатации, включающим условия использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.
Готовность системы (readiness) - способность технического устройства быть готовым к действию в любой момент времени. В свою очередь, готовность ЭВМ и ВС складывается из следующих составляющих:
доступность (availability)- это свойство системы находиться в состоянии готовности к работе;
безотказность (reliability) – это свойство системы работать без отказов в течение продолжительного времени;
безопасность (safety) – это свойство определяет, насколько критична ситуация временной неспособности системы должным образом выполнять заданные функции;
ремонтопригодность (maintainability, repairs) - способность ВС к восстановлению в процессе эксплуатации.

надежности в процессе создания элементов ЭВМ и ВС.
1) получение однородной

продукции;
2) стабилизацию технологии;
3) анализ дефектов и механизмов отказов;
4) исключение известных видов отказов;
5) разработку методов испытаний. Определение зависимостей показателей надежности от интенсивности внешних воздействий;
6) проведение ускоренных испытаний и тренировки изделий;
7) повышение культуры производства;
8) контроль качества изделий на всех участках технологического процесса.

инженерами-разработчиками на стадии проектирования ЭВМ и ВС.
1) выбор подходящих уровней

нагрузки;
2) унификацию элементов и узлов. Входной контроль элементов и узлов;
3) разработку схем с широкими допусками на отклонение параметров эле-ментов;
4) резервирование;
5) контроль работы оборудования и введение избыточности по времени;
6) использование корректирующих кодов.

за счет организации технического обслуживания ЭВМ и ВС.
1) сбор информации

по надежности ЭВМ и ВС;
2) коррекцию рабочих режимов ЭВМ и ВС;
3) проведение профилактических мероприятий;
4) обучение обслуживающего персонала.

к самоорганизации.
Масштабируемость - возможность наращивания числа и мощности процессоров,

объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы.
Экономичность ЭВМ или ВС оценивается затратами на разработку и эксплуатацию: в стоимость системы входит стоимость как технических средств, так и программного обеспечения. Стоимость технических средств является установившейся категорией. При оценке стоимости ПО нужно различать стоимость разработки и стоимость сопровождения. На стоимость разработки ПО влияют следующие группы факторов: 1) факторы, связанные с формулированием задачи проектирования; 2) факторы, связанные с организацией проектирования; 3) факторы, определяемые влиянием окружающей среды.

отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию. Понятие «архитектура ЭВМ»

является комплексным и включает в себя целый ряд элементов, основные из них следующие:
1) структурная схема ЭВМ;
2) средства и способы доступа к элементам структурной схемы, включая обмен с внешней средой;
3) организация и разрядность интерфейсов в ЭВМ;
4) набор и доступность регистров;
5) организация и способы адресации памяти;
6) способы представления и форматы данных ЭВМ;
7) набор машинных команд;
8) форматы машинных команд;
9) обработка нештатных ситуаций (прерывания, особые ситуации, ловушки);
10) топология связи отдельных устройств и модулей.

одинарным потоком команд и одинарным потоком данных.
SIMD - архитектура

ЭВМ с одинарным потоком команд и множественным потоком данных. Процессор таких машин имеет матричную структуру, в узлах которой включенное большое количество сравнительно простых быстродействующих процессорных элементов.
MISD - архитектура с множественным потоком команд и одинарным потоком данных, которая получила также название конвейера обработки данных.
MIMD - архитектура с множественными потоками команд и данных. К таким структурам относятся многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы.

программного управления;
Принцип жесткости архитектуры.

ЭВМ состоит из трех основных компонент: процессор, память и устройства

ввода-вывода (УВВ).
2) Информация, которую обрабатывает ЭВМ, делится на два типа: команды и данные.
3) И команды, и данные вводятся и хранятся в памяти ОЗУ.
4) Устройство управления (УУ) читает команды из ОЗУ и выполняет их, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции с данными.
5) С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).

необходимых для выполнения некоторых операции в машине;
Структура команды - перечень

сведений (элементов команды), необходимых для выполнения операций;
Формат команды - распределение отдельных элементов команды по символам слова, изображающего команду;
Система команд ЭВМ - совокупность всех выполняемых машиной команд, отличающихся друг от друга операционной частью и/или форматом адресной части;
Микрооперация (МО) - элементарный акт преобразования или передачи информации, выполняемый, как правило, за один машинный такт;
Микрокоманда (МК) - набор сведений, необходимых для выполнения одной или нескольких микроопераций, реализуемых в течение одного машинного цикла;
Микропрограмма (МП) - последовательность микрокоманд или микроопераций, необходимых для выполнения одной машинной операции.

команды из памяти и хранение команды или ее части во

время выполнения задаваемых командой операций;
3) Определение типа команды и/или операции и формирование соответствующего цикла выполнения команды;
4) Формирование адресов операндов;
5) Извлечение операндов из памяти и отсылку их в АЛУ;
6) Запуск АЛУ на выполнение операции (при наличии отдельного блока управления АЛУ) или формирование управляющих сигналов, для управления выполнением операций в АЛУ (при отсутствии отдельного блока управления АЛУ);
7) Формирование адреса результата и запись его в память.