§11 ГДЗ Семакин 10 класс (Информатика)
2. В чем состоял отход от архитектуры фон Неймана на ЭВМ второго и третьего поколений?
3. Что позволило реализовать мультипрограммный режим работы на ЭВМ третьего поколения?
4. Чем принципиально отличается архитектура ПК от классической архитектуры компьютеров первых поколений?
5. Какие функции выполняют контроллеры внешних устройств на ПК?
6. В чем состоит принцип открытости архитектуры ПК?
7. Какие функции выполняли первые операционные системы?
8. Для каких классов задач нужны сверхпроизводительные вычислительные системы?
9. Что такое параллельные вычисления?
10. Для примера со сложением чисел 25 учениками попробуйте проанализировать следующие ситуации: в классе всего 1 кусочек мела; в классе 5 кусочков мела; в классе 25 кусочков мела. Оцените, как от этого зависит время решения задачи (учтите еще ширину доски и время перемещения учеников по классу). Попробуйте построить модель такого процесса. Переведите эту ситуацию на язык компьютерной терминологии для многопроцессорных систем.
11. Чем отличаются мультикомпьютерные системы от мультипроцессорных? По какому принципу работают суперкомпьютеры?
Элементная база компьютеров менялась так: первое поколение — электронные лампы, второе и третье — полупроводниковые элементы, четвёртое — микропроцессоры. С каждым переходом уменьшались размеры и энергопотребление, росли быстродействие, надёжность и объём памяти.
Отход от архитектуры фон Неймана на ЭВМ второго и третьего поколений состоял в том, что в системе появился не один процессор, а несколько специализированных устройств и контроллеров, часть функций управления и ввода-вывода была вынесена из центрального процессора.
Мультипрограммный режим на ЭВМ третьего поколения стал возможен благодаря появлению более развитой системы управления ресурсами, в том числе специальных процессоров и средств организации одновременного выполнения нескольких программ.
Архитектура ПК принципиально отличается от классической архитектуры первых поколений тем, что в ПК используется микропроцессор, а не ламповая элементная база, и реализована модульная организация с подключаемыми внешними устройствами.
Контроллеры внешних устройств преобразуют информацию, поступающую от процессора, в сигналы, понятные устройству, и наоборот — передают данные от устройства в процессор в нужном формате.
Принцип открытости архитектуры ПК состоит в том, что устройство компьютера и его интерфейсы стандартизированы и опубликованы, поэтому можно подключать и заменять периферийные устройства и комплектующие разных производителей.
Первые операционные системы выполняли посредническую функцию: обеспечивали интерфейс между пользователем и аппаратно-программными средствами компьютера, а также организовывали работу программ.
Сверхпроизводительные вычислительные системы нужны для задач полного перебора вариантов, моделирования сложных процессов и явлений, а также для больших физических и математических расчётов.
Параллельные вычисления — это способ организации вычислений, при котором несколько процессов или процессоров выполняют части одной задачи одновременно.
Если в классе один кусочек мела, то ученики будут писать по очереди, и время решения задачи будет наибольшим. Если мела 5 кусочков, часть учеников сможет работать одновременно, поэтому время уменьшится. Если мела 25 кусочков, почти все ученики смогут писать одновременно, и время будет минимальным, но его всё равно ограничат ширина доски и перемещения учеников.
Модель процесса: есть 25 независимых исполнителей, общий ресурс — доска и мел. Чем больше доступных ресурсов, тем выше степень параллелизма и меньше общее время выполнения.
На языке многопроцессорных систем это означает: 25 учеников — это 25 процессов, кусочки мела — доступные процессоры или каналы выполнения, а доска — общий ресурс, к которому нужен доступ.
Мультипроцессорные системы имеют общую память для всех процессоров, а мультикомпьютерные — распределённую память, то есть у каждого процессора своя локальная память. Суперкомпьютеры работают по принципу параллельных вычислений: задача разбивается на части, которые выполняются одновременно многими процессорами.
