§11 ГДЗ Семакин 10 класс (Информатика)
- Расскажите о смене элементной базы компьютеров, происходившей при переходе от одного поколения к другому. Как при этом менялись основные характеристики ЭВМ?
- В чем состоял отход от архитектуры фон Неймана на ЭВМ второго и третьего поколений?
- Что позволило реализовать мультипрограммный режим работы на ЭВМ третьего поколения?
- Чем принципиально отличается архитектура ПК от классической архитектуры компьютеров первых поколений?
- Какие функции выполняют контроллеры внешних устройств на ПК?
- В чем состоит принцип открытости архитектуры ПК?
- Какие функции выполняли первые операционные системы?
- Для каких классов задач нужны сверхпроизводительные вычислительные системы?
- Что такое параллельные вычисления?
- 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.
- 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.
