Інформатика
Текстовий процесор
1. Види текстів.
Всі сучасні обчислювальні машини мають пакети прикладних програм. На автоматизованих робочих місцях користувачів відбувається централізація пакетів та їх інтеграція.
Інтеграція ППП вимагає від користувача досить високої кваліфікації. Багато пакети містять не тільки прикладні проги, але і мають вбудовані засоби розробки додатків.
Спочатку все ВМ створювалися для автоматизації обчислювачів. Проте в даний час частка чистих обчислень мала - 9-10%, а решту часу йде для обробки специфічних видів інформації. Частка обробки текстів, довідок - 20% - для обробки графіки.
Для обробки специфічної інформації (текстової, графічної, малюнків, фотографій) сучасні класичні структури ЕОМ підходять погано. Тільки в останні розробки CPU Pentium MMX включені 57 нових команд для обробки спеціальної інформації.
Суть команд : великий операцією можна обробляти велику кількість точок що знаходяться на екрані.
Програмне забезпечення пов'язане з обробкою текстів отримало назву текстових процесорів.
З кожним текстом пов'язані певні особливості.
Текст - документ.
З поняттям документа пов'язане 4 аспекти:
1 аспект - змістовний, припускає ясність і точність викладу, лаконізм достовірність інформації, її повнота, своєчасність.
2 аспект - образотворчий (як виглядає документ). Візуальне враження від документа, які кошти використані, шрифт, стиль, рубрикація документа.
3 аспект - операційний (які кошти використані для підготовки документу)
4 аспект - внутрімашінний (спосіб обробки та зберігання). Він показує, яка пам'ять потрібна для обробки документа, які кошти повинні залучатися для роботи документа.
Розрізняють такі види документів:
1. Прозаїчний (від довідки)
2. Табличний (символи)
3. Програмний текст (для запису різних програм). Історично цей тип з'явився перший.
Практично будь-які ППП містять власні кошти для розробки власні прог. Наприклад: турбо-паскаль, турбо-сі.
4. Поетичний (чотиривірші і т.д.)
5. Графічний (немає визначальних символів, а поле екрану надається у певній яскравості і кольоровості). Кожна точка 16 кольорів. Найбільш прості текстові процесори замість графіки використовують псевдографіки (для побудови таблиць і т.д.).
6. Формульний текст (наявність рядків, підстроками). Є верхні і нижні індекси.
7. Шаблонний
8. Змішаний (що включає будь-які поєднання з перерахованих).
2. Класифікація текстових процесорів.
Залежно від використовуваного програмного забезпечення користувач має справу з різними текстовими редакторами. Всі вони розрізняються своїми можливостями і використовуваними засобами.
У порядку наростання їх потужності:
1. Найпростіші - вбудований редактор ДОС (F6 + ctrl Z) дозволяє працювати тільки з одним рядком.
2. Вбудований редактор Norton, до 32 кб (дозволяє обробляти до 20 сторінок).
3. Редактори комп'ютерних прог (турбо-паскаль, турбо-Сі).
4. Общепользовательскіе редактори (Word, Lexicon, Multedit (лише тексти), Wordstar).
5. Редактори наукових документів, що використовуються для запису формул Unveditor, Chiwriter, Rt-chk.
6. Редактори видавничих систем. Мають великий спектр для розробки видавничих документів великої складності (Word (сама малопотужна), Page Marker, Ventura Publisher.
Розміщення текстів по сторінці - верстка.
7. Коректори текстів (що виправляють помилки).
Спеллери - засоби для виявлення помилок, відтворення тексту. Orfo.
Перекодіровщікі текстів. В інтернеті існує 4 різних кодування тексту.
3. Основні операції.
Будь-який текстовий процесор повинен містити наступні процедури:
- процедури набору і введення тексту
- редагування тексту
- печатки документів
- ведення архівів
1 символ - 1 байт
256 різних комбінацій
Крім стандартів є символи керуючі печаткою. Керуючі символи включають в дію певні проги.
Натискання на enter, означає те, що в стандартному буфері даних, розрахованому на 80 символів, закінчити заповнення буфера на даній позиції. Вміст буфера помістити в оперативну пам'ять, потім очистити. Буфер і курсор помістити в початок буфера для заповнення.
4. Тенденції розвитку.
4.1. Поняття гіпертексту.
В даний час велика кількість текстових документів осідає в сховищах автоматизованих даних, наприклад в інтернеті. Організація сховища, вибірки й обробки текстових документів припускає їх формалізацію. При цьому ця формалізація кілька прихована від користувача.
Формалізація в процесі пошуку здійснювала. сл. обр.
1. Виявляються ознаки, за якими ми будемо здійснювати пошук необхідних документів. У кількості таких документів беруться ключові слова.
Зазвичай в якості ключових слів розглядають коріння основних термінів + суфікси.
Крім ключових слів кожна галузь оперує ключовими поняттями. Це групи слів або певні значення відомих слів.
Словник ключових понять називається "тезаурус". У просторі ключових понять кожен документ утворює своєрідний вектор. Вага кожного поняття визначається частотою його повторення в документі. Для пошуку необхідних документів складається пошуковий образ, вектор якого показує який документ нам потрібно.
Приклад: А = 16 (1), 27 (3), 195 (4), 327 (1), 592 (3).
16 - 16 слово
(1) - зустрічається 1 разів
Припустимо, що в документі Д1 - 16 (2), 82 (3), 195 (2), 327 (2), 984 (2).
16 слово - 2 розряду
Білий шум - це видача неправдивих повідомлень на пошуковий образ.
Щоб послабити вплив білого шуму використовується зворотний зв'язок. Зворотній зв'язок користувачів, в якій він дає своє ставлення до результатів пошуку дозволяє підсилити або послабити ваги окремих складових вектора, що дозволить більшою мірою врахувати інтереси користувачів і посилити ефект роботи системи.
4.1. Ключові слова у документі дозволяють провести нелінійну організацію тексту. При цьому пошук даних та їх обробка здійснюється асоціативно.
В інтернеті існує мова HTML - дозволяє описувати ключові слова в гіпер-текс.
4.1.2. Продукти мультимедіа припускають доповнення гіпертексту звуковими та відео ефектами, що посилює психологічний і емоційний вплив на людину. Вважається, що 70% інформації людина приймає через органи зору, 20% через органи слуху, смисловий канал - 8%.
Всі продукти мультимедіа торкаються в основному програмне забезпечення ЕОМ, проте кількісне відтворення звукових і відеоефектів накладає вимоги і на технічні засоби. Продукти мультимедіа знаходять своє застосування в інтерактивних відеодисках (гри). Мультимедіа - різні тренажери (льотчики), навчальні середовища, вивчення різних нових технологій.
Широке поширення продуктів мультимедіа очікується через 2-3 роки. До цього часу весь машинний парк і його програмне забезпечення перейдуть на 32-х розрядні програми. Ці продукти дозволяють відтворювати віртуальну реальність. Очікується, що в майбутньому продукти мультимедіа будуть замінюватися продуктами "гіпермедіа", тобто методи обробки гіпертекстів будуть розширені і на нетекстові види інформації.
ПАКЕТИ ПРОГРАМ ДЛЯ РОЗРОБКИ ЕКОНОМІЧНИХ ДОКУМЕНТІВ
1. Види АСУ.
АСУ відрізняються від автоматичних СУ тим, що в якості об'єкта управління використовується використовуються не машини, а люди. АСУ почали розвиватися 30 років тому. Математична база цього управління створювалася протягом 15-20 років.
АСУ:
- зі складним технологічним процесом (управління або виплавка сталі, видобуток вугілля)
Ознаки АСУ:
1. Управління машинами та механізмами
2. Передача інформації у вигляді електричних сигналів
- АС Організаційного Управління
Ознаки АСОУ:
1. Управління людьми
2. Інформація передається у вигляді документів стандартної або нестандартної форми.
Роль людини в АСУ:
1. Постановка цілей, завдань та критеріїв управління.
2. Внесення творчого елемента у виробничі процеси.
3. Остаточний відбір вироблюваних систем і рішень та надання їм юридичної сили.
4. Постачання системи відсутньої інформацією. Автоматизація або неможлива, або недоцільна.
Основний ефект будь-якої АСУ досягається за рахунок повноти та своєчасності оптимальності прийнятих рішень.
2. Узагальнена схема застосування ЕОМ в АСУ.
У будь-якій АСУ вся необхідна для управління інформація повинна накопичуватися в пам'яті АСУ.
Як побічного ефекту це рівняння дозволяє ліквідувати будь-які організаційні неузгодженості. Функціонування АСУ досягається економією праці без зниження якості праці.
3. Принцип побудови інформаційної бази.
Інформаційну базу утворюють дані 2 масивів:
- масиви нормативного
- масиви поточного об'єкта управління
Ці дані створюють інформаційну модель об'єкта управління.
Як і інша модель вона не може повністю відповідати реальному обсягу управління. Організація певної бази повинна відповідати цілому ряду вимог:
1. Принцип автоматизації документообігу. Автоматизація документообігу має на меті зменшити надмірність в інформаційній базі і зберігати інформацію.
2. Принцип єдності інформаційної бази. Всі дані використовуються без дублювання для вирішення всіх інформаційних задач.
3. Гнучкість інформаційної бази. Вона постійно повинна розвиватися і вшир і вглиб. Мати можливість модифікуватися і адаптуватися.
4. Інформаційна база в обов'язковому порядку повинна забезпечуватися спеціальним ПЗ, яке має торкатися ОС, бібліотеки або сховища даних і робочі масиви.
Інформаційна база складається з цих масивів не дуже зручна для вирішення інформаційних завдань.
Для поліпшення роботи використовуються індексні масиви, впорядковані за якимось ознакою. Вони дозволяють прискорити обробку в десятки, а то й сотні разів.
5. Розвиток бази може мати завчасне, або поступовий розвиток. Зазвичай на початку АСУ створюється за типовим варіантом, а потім здійснює подальше нарощування за рахунок автоматизації задач управління.
6. Принцип комплексності завдань управління і робочих прог.
7. Принцип спеціалізації або системної орієнтації. Принцип чином пов'язана з розробкою допоміжних прог, що забезпечують роботу економіста-...
8. Принцип оптимізації введення-виведення інформації. Великі інформаційні бази зберігають величезні масиви інформації. Оновлення інформації - дуже трудомісткий процес, що загрожує появою помилок - одна з причин появи неправильних даних. Тому при введенні і модифікації інформації, інформація вводиться не цілком, а лише змінами.
9. Принцип поєднання етапів підготовки документів (первинного матеріального фінансового обліку) з формуванням машинного документа. Ця операція (суміщення) дозволяє відкат, з часом повернутися і виправити помилку.
10. Принцип погодженості пропускних спроможностей окремих від частин системи.
Організація інформаційної бази передбачає централізацію в зберіганні інформації. Однак це не означає, що необхідно забезпечувати централізовану обробку цієї інформації. Поява мереж призводить до децентралізації обробки. Наприклад: у мережах клієнт-сервер.
1. Місце і роль табличних процесорів.
Всі економісти (80-90%) працюють з фотографічними документами, які надають собою двовимірні таблиці, кожне поле яких несе визначальну характеристику об'єкта управління. Характеристики можуть бути кількісними та якісними. На відміну від суто текстових документів, у фотографічних документах стандартизується форма документів, а значить і стандартні види обробки інформації. Тут більш прості методи пошуку, мови запитів і більш природні методи обробки.
Табличний процесор - пакет прог, який використовується для обробки електронної копії двовимірних документів стандартного вигляду.
Однак електронні таблиці стандартного виду дозволяють виключити дублювання інформаційних потоків.
1 область Табличний калькулятор - коли потрібно обробляти дані за формулою.
2 область Обробка первинних даних у регламентному режимі. Тому доцільно на кожну формулу розробляти шаблон. Різні заповнення даними призводить до формування конкретного документа.
3 область застосування - для моделювання результатів прийнятих рішень. Застосування табличного процесора дозволяє знайти оптимальний варіант.
4 область Ділова графіка.
5 область Створення спеціальних прог обробки інформації, що дозволяє відокремити середу обробки інформації від прог і використовувати проги автономно.
Серед всіх табличних процесорів пакет Excel має наступні відмітні особливості:
1) Велика кількість функціональних можливостей за поданням тексту, даних та їх обробки.
2) Дружність інтерфейсу (система зв'язку людина-машина), а саме:
- панель інструментів
- продумане меню
- використання гарячих клавіш
3) Інтеграрованность пакета зі спорідненими пакетами (Word, Access, презентації і т.д.).
4) Вбудована система програмування (Visual Basic for Applications).
5) Більш глибокої автоматизації обчислень:
а) ланцюжок залежностей може бути як завгодно довгої
б) значення комірки може вплинути на значення інших осередків, що дозволяє будувати паралельні обчислення
в) ланцюжка обчислень можуть бути циклічними
г) при обчисленнях можуть використовуватися розгалуження, тобто обчислення можуть нести умовний характер, можуть бути різноманітними
д) обчислення можуть бути дуже складними і використовувати не тільки арифметичні формули, але і вбудовані функції (наприклад: функції для роботи з датами)
Стандартизація форм документів оброблюваних табличними процесорами пропонує і стандартизацію процедур розробки цих документів. Тому робота з Excel складається з наступних етапів або комбінацій цих етапів:
1) Створення шаблону цих документів. Шаблон включає створення заголовка документів, позначення рядків і стовпців.
2) Введення символів
3) Збереження шаблону для подальшої роботи
2. Редагування шаблонів при необхідності:
- введення нових стовпців і ладі
- видалення непотрібних
- формування окремих полів і т.д.
3. Введення даних у таблиці
4. Введення необхідних формул і функцій
5. Підготовка таблиць до друку
6. Друк таблиць з результатами розрахунків
7. Побудова графіків та друк цих графіків
1. Принципи побудови та роботи з СУБД.
Табличні процесори були попередниками СУБД. Вони отримали свій розвиток в 1980-1982рр. Приблизно до 1985р. Визначилися основні недоліки табличних процесорів. Приклад: орієнтація на стандартні форми документів не дозволила ліквідувати надмірність у збережених даних. Безізбиточное зберігання великих масивів інформації АСУ передбачає їх структурування. Структурування - введення угод про способи представлення даних. У структуруванні інформації багато в чому схожі з гіпертекстової розміткою. Сховище даних передбачає постачання системи спеціальним ПЗ, яке включає до свого складу наступні документи:
- математичне забезпечення
- лінгвістичне забезпечення (мови + транслятори)
- інформаційне забезпечення
- методичне забезпечення
- організаційне забезпечення
Організація даних передбачає їх впорядкування та розміщення. Завданням інформаційного забезпечення є задоволення інформаційних вимог користувачів.
База даних - сукупність взаємопов'язаних даних спільно що зберігаються в зовнішній пам'яті.
СУБД - мовні та програмні засоби, призначені для створення і використання БД за допомогою прикладних прог.
Адміністратор БД - особа або група осіб призначених для управління процесами зберігання і обробки інформації. Основна функція адміністратора - розробка структури сховища даних і взаємозв'язку.
Основні функції управління БД:
1) скорочення надмірності інформації
2) зберігання та цілісність
3) розмежування доступу
4) незалежність представлення даних про інтереси користувачів
2. Логічні структури БД.
БД можуть мати різну організацію.
Фізична організація - розміщення конкретних видів інформації на певних носіях.
Логічна організація даних передбачає створення моді?? їй, тобто створення моделей або формального ... даних.
Модель даних визначає: склад даних, типи даних, зв'язку даних. Модель даних описується на мові опису даних. Історично склалося, що моделі даних можуть бути 3-х типів:
- історична
- мережна
- реляційна модель (більш поширена)
Кожна комірка - елемент таблиці. Зв'язок таблиць встановлюється через однорідні дані.
1. Передумови розвитку обчислювальних систем та обчислювальних мереж.
Електронно-обчислювальна техніка є найбільш динамічно розвивається областю в науці і практиці. Кожні 2 роки з'являються нові типи CPU, а кожні 5 років - подвоєння швидкості роботи обчислювачів. Спонукальним мотивом розвитку засобів ЕОТ є протиріччя між всезростаючі вимогами користувачів і можливістю виробництва. На досить короткому проміжку часу відрізняється стабільністю елементної бази залишається справедливим квадратичного закону вартості від продуктивності.
Досягти необхідних характеристик в обчислювальної техніки шляхом побудови обчислювальних систем, у яких залежність не квадратична а лінійна. Обчислювальні системи вимагають комплексування або з'єднання програмних модулів між собою.
Основними причинами розвитку ЗС є економічна. Ефект від обчислювальних систем полягає в наступному:
1. Збільшення необхідної надійності - додатково комплексірованние кошти дозволять забезпечувати працездатність системи, навіть якщо частина цих коштів відмовить у роботі.
2. Підвищений рівень достовірності.
3. Збільшення кількості та якості послуг, пропонованих користувачем.
Крім цих основних переваг в обчислювальних системах є додаткові і саме поліпшується використання устаткування і прог. Поліпшується технічна експлуатація, ПЗ. При організації систем можна вести централізоване обслуговування техніки та програмного забезпечення, тобто зменшити чисельність обслуговуючого персоналу і підвищити кваліфікацію.
При побудові ЗС необхідно керуватися наступними принципами:
1. Повинна забезпечуватися модульність структури як технічних, так і програмних засобів.
2. Принцип типізації, стандартизації, уніфікації.
3. Ієрархії управління при функціонуванні апаратно-програмного комплексу.
4. Забезпечення різних режимів роботи.
5. Система повинна зберегти здатність до самоорганізації, адаптації.
2. Кваліфікація обчислювальних систем.
В даний час існує тисячі нд Для того, щоб розібратися в їх можливості, необхідна їхня кваліфікація по дрібних ознаками.
1 рівень кваліфікації враховує відстань між некомплексіруемимі модулями. Зосередження нд передбачає розташування обчислювальних модулів в безпосередній близькості один від одного. Передача інформації між модулями здійснюється за допомогою найпростіших зв'язків. Відстань між модулями можна збільшити до декількох сотень метрів, якщо використовувати екранізовані (коаксіальні) кабелі (в оплітці). * Звичайним кабелем можна з'єднати PC не більше 10-15м.
У розподілених системах відстань між модулями може бути дуже велика (км). Тому для зв'язку модуля використовується каналоутворювального апаратура - перетворення сигналів та передача їх по спеціальних каналах зв'язку.
ПС можуть бути багатомашинних і багатопроцесорними. У багатомашинних системах кожна машина працює під управлінням власної ОС. Підключення до неї інші машини розглядаються ОС як спеціалізовані зовнішні пристрої. У багатопроцесорних системах координація робіт CPU здійснюється загальною ОС. Крім того, всі CPU мають спільну RAM. Крім цих ознак класифікації розглядаються і дрібніші:
1. За кількістю комплексірованних ЕОМ чи CPU.
2. За однотипності комплексірованних елементів.
3. За ступенем територіальної узагальненості.
4. За методами управління розрізняють централізоване і децентралізоване управління. Централізоване краще використовується в простих.
5. За структурним ознаками (можуть мати свою ієрархію). Найчастіше розглядають топологічні ознаки.
6. За принципом закріплення функції розрізняють:
- з жорстким розподілом функції
- з плаваючим розподілом функції управління
7. По тимчасових режимів роботи.
3. Комплексування і сумісність у ЗС.
Зв'язок модулів в систему вимагатиме, щоб об'єднані модулі були сумісні. Поняття сумісності включає 3 аспекти:
1. Апаратурну сумісність.
2. Програмну сумісність.
3. Інформаційну сумісність.
1. Апаратурні сумісність передбачає стандартизацію і уніфікацію зв'язків. Поняття зв'язку включає і стандартизацію кабельних з'єднань їх роз'ємів, алгоритмів взаємодії (послідовність сигналів), стандартизацію електричних сигналів.
2. Програмна сумісність залежить від однорідності і однотипності комплексірованних коштів. Якщо комплексірованние кошти однотипні, то програмні засоби повні. Якщо комплексірованние кошти не однорідні, не одночасні, то такі системи сумісні за принципом "знизу вгору" (386-Pentium). Якщо комплексується однотипна апаратура, то обмін вихідними модулями з подальшою трансляцією їх після обміну.
3. Інформаційна сумісність. Вона припускає, що передаються інформації однаково інтерпретуються об'єктами, тобто повинні бути стандартизовані алфавіти, розрядність, формати, структура, різновид і т.д.
4. Взаємодія комплексірованних ЕОМ CPU може проводитися за різними рівнями. Розрізняють логічні та фізичні рівні.
Логічні рівні:
5 логічних рівнів комплексування:
Логічні рівні об'єднують кошти комплексування, що мають загальні принципи управління і роботи.
1 рівень - рівень комплексування CPU. Передача інформації йде через систему прямого управління.
CPU - ініціатор обміну - повинен ... через інтерфейс ... команду "пряме читання" або "прямий запис". Інший CPU, отримавши це переривання, відповідає протилежній командою. Після цього передається байт даних. Кожен байт 8 розрядів (0-255). Вміст байти відіграє роль сигналу - наказу.
Цей канал не призначається для передачі великих інформаційних масивів, тому що процеси взаємодії на кожен байт предостанавлівают роботу обох CPU.
2 рівень. Загальна оперативна пам'ять.
Вона формується з оперативної пам'яті комплексірованних ЕОМ. У кількості пристрої напруги використовується комутатор. Цей рівень є найкращим з усіх. Однак його реалізація зустрічає труднощі.
ООП є ядром класичної структури. Абонентами яких є всі канали і комплексіруемие CPU, тобто пам'ять є своєрідною системою масового обслуговування. При цьому створюватися різні конфлікти. Для їх вирішення необхідно передбачати буферні зони - створення в них черги, обслуговування черги і т.д. Тому в даний час багатопроцесорні системи дозволяють комплексіровать не більше 2-х, 4-х CPU. Не існує ефективних комутаторів ООП.
3 логічний рівень. Є основним при комплексування ЕОМ. Согласователь швидкостей або адаптер канал-канал працює за принципом.
Канал - ініціатор обміну передає черговий байт на регістр обміну і зводить прапорець - канал одержувач зчитує цей прапорець, що є сигналом на встановлення наступного байта. число переданих байтів підраховується лічильником. Швидкість передачі даних - 1-10мбіт/сек. Перевагою рівня є те, що передача даних між каналом здійснюється паралельними обчисленнями CPU, не менше ім.
4 - рівень управління зовнішніми пристроями. Здійснюється через групові пристрої керування, або контролери, які дозволяють керувати відразу декількома накопичувачами. У кількості кошти комплексування тут використовується вбудовані двоканальні перемикачі. Для виключення конфліктних ситуацій на цьому рівні використовуються команди управління і перемикача. "Зарезервувати і звільнити". Канал, який виграв змагання, резервує контролер за собою до повного закінчення робіт з необхідним накопичувачем. Після команди "звільнити" пристрій стає доступним до інших каналів.
5 рівень. Рівень загальних кількісних пристроїв. Використовується вкрай рідко, тільки для управління дорогих універсальних апаратури. Всі зовнішні пристрої є пристроями точної механіки, а значить вони менше ... , Ніж чисто електронні пристрої. Тому краще використовувати 4-й рівень комплексування, який дозволяє керувати групою пристроїв, а не окремим пристроєм.
Багатопроцесорні системи створюються на 2-му логічному рівні. Багатомашинні системи створюються при комплексування на 1, 3, 4 і 5 рядах.
На практиці намагаються комбінувати рівні, що дозволить створювати більш гнучкі системи оперативного обміну. На кожному логічному рівні може бути декілька логічних пристроїв, на фізичному - кількість пристроїв може бути іншим.
Поділ фізичних і логічних рівнів дозволяє забезпечити незалежність розробки прог від конкретної апаратурною реалізації системи.
Стиковка логічних і фізичних рівнів забезпечується:
а) при установці і генерації ОС
б) за вказівками оператора на початку обчислювального процесу
в) директивами користувачем розміщеними в проге
Перераховані 5 рівнів мають аналоги і в ПЕОМ:
1 рівень в ПЕОМ. Реалізуються системи переривання що відносяться до класу зовнішніх
2 рівень. Загальна оперативна пам'ять реалізується тільки в серверах. Найбільш розповсюджені сервери з двома, чотирма CPU Pentium. Є розробки, що включають до 10 CPU на спільне поле RAM.
3 рівень. Повністю відповідає каналах прямого доступу до пам'яті, при якому передача даних між пам'яттю і зовнішнім пристроєм здійснюється паралельно обчисленням в CPU.
4 рівень. Рівень управління.
5. Багатомашинні комплекси.
Всі НД мають витоки - це багатопрограмних комплекси.
Принцип.
Коммутатор - це електронний пристрій, що дозволяє з'єднати об'єкти між собою. У положенні ключа або 1 або 3, одна ЕОМ є основною, інша - допоміжною. Допоміжна може перебувати на профілактиці, або займатися не основними, а другорядними обчисленнями - так зв. резерв. У випадку виходу з ладу основного ЕОМ, інша ЕОМ її заміщає. Це режим підвищеної надійності. У положенні ключа 2 обидві машини можуть вирішувати одну й ту ж важливу задачу.
6. Багатопроцесорні нд
Для багатопроцесорних є загальна ОП, тому для управління багатопроцесорної ЗС є загальна ОС, що має складні вбудовані програмні засоби. ООП покликана обслуговувати не тільки n CPU, але також всі підключені канали і спеціалізовані зовнішні пристрої (таймери, CPU прямого доступу та ін) ООП стає системою масового обслуговування, оскільки при роботі можливі різні конфлікти. Вирішення конфліктів може призвести до появи черг запитів і їх подальшої розвантаженні, тому на практиці відсутня МВС, що має велике число комплексірованних CPU. Зазвичай комплексуються не більш 2-4 CPU. Як засоби комплексування використовують наступні:
1. Кількість конфліктів зменшується пропорційно кількості комплексірованних CPU.
2. Зменшення кількості звернень до пам'яті за рахунок використання сверхоператівной пам'яті. Кожен CPU має свою кеш пам'ять. Однак цей спосіб не дозволяє повністю зменшити конфлікти, оскільки виникає нова проблема: як синхронізувати вміст еталона та копії.
3. Засобом вирішення протиріччя. Організація багатоходової пам'яті. Будь-яка пам'ять має адресу, вхід і вихід інформації. ООП робиться багатоблочної. Кожен блок має власний вхід і вихід. ОС закріплює окремі блоки за окремими CPU, що дає переваги - всі блоки можуть працювати паралельно. Цей варіант є розвитком 2 варіанти. Цей варіант знаходить застосування в серверах мережі, коли кожен CPU сервера обслуговує своє підмножина клієнтів.
4. ООП може комплектуватися різного роду комутаторами. При великих значення N і K комутатори стають дуже громіздкі, споживають велику потужність, технічне обслуговування ускладнюється. При значеннях N і K = 15-20 комутатор стає пристойних розмірів і споживає більшу потужність. На практиці часто використовують не централізований комутатор, а розподілений комутатор, тобто шари розподіляють або по CPU, або по блоках пам'яті.
7. НД на базі CPU.
7.1. Введення.
З появою CPU з'явилися нові можливості для побудови специфічних структур нд CPU має 30-річну історію розвитку. До теперішнього часу структури ЗС в основному відтворювалися в суперЕОМ. Найбільше застосування НД знайшли в суперЕОМ типу Gray - I, II, III.
Cyber - 205, 305 ... (CDC).
НД в цих суперЕОМ комбінували у певних співвідношеннях векторну і конвеєрну обробку. Досвід побудови цих систем показав, що всі суперЕОМ є по суті спеціалізованими обчислювачами, чим більше швидкодію вони забезпечують, тим вже ставав клас алгоритму, що вони ефективно обробляють. Універсальних структур ЕОМ не існує. Ефективною структурою НД слід вважати ту, у якої структура найбільшою мірою відповідає (або може бути підстроєна) під структуру завдань, що вирішуються на цій системі.
Види програмного паралелізму
Апаратно-програмні засоби
1. Окремі фази команд
Множинний потік Команд Окремий потік Даних ОКОД МКОД
2. Окремі команди і оператори
ОКОД МКОД
3. Цикли та операції
ОКМД
4. Окремі проги і подпрогі
МКМД
5. Окремі гілки обчислень або частини завдання
6. Незалежні завдання
7.2. ОКОД
Застосування CPU дозволяє використовувати модифікацію класичних структур ЕОМ. Архітектура ОКОД (одномашінние або однопроцесорні дозволяє будувати види структур:
- RISC - CPU - структура з обмеженою системою команд
- VLIW - CPU - структура з дуже довгим кодом
В даний час основним видом CPU вважається Pentium 2. Ці CPU відносяться до RISC CPU у яких склад команд дуже невеликий і відповідає операціях типу алгебраїчного складання. Всі складні команди виконуються у вигляді подпрог.
RISC - набір команд дуже невеликий. Вони дозволяють зменшити час виконання команд, а значить збільшити частоту роботи конвеєра команд. При цьому кількість звернень до ОЗП скорочується.
Всі CPU типу Pentium мають дуже довге командне слово. Буфер команд CPU має на меті забезпечити більш повне завантаження CPU. При цьому з'являється можливість паралельно виконувати кілька команд не пов'язаних загальними даними. Наприклад складання і пересилання 2-х операндів з одного місця на інше. CPU Pentium дозволяє знизити негативний вплив операцій типу IF при яких припадає перезавантажувати конвеєр команд. Тобто в CPU типу Pentium є можливість передбачення переходів з подальшим відкиданням гілок. Цей прогноз дозволяє скоротити кількість зривів в конвеєрі при виконанні команд.
7.3. ОКМД
Успіхи у мікроелектроніці дозволяють використовувати цілі матриці CPU, що працюють за однією і тією ж проге з різними даними. Такі структури ефективні при векторної і матричної обробці. Кожен CPU має зв'язки з сусіднім CPU. Однак ефективна робота подібних схем можлива тільки на матричних і векторних завданнях. У подібних структурах дуже важко забезпечити завантаження апаратури, оскільки відсутній теорія паралельного програмування. Тому ця структура знаходить обмежене застосування.
Структури ОКМД можуть бути реалізовані в CPU виді у вигляді співпроцесорів для великих ЕОМ. Наприклад, в серверах мережі ці структури можуть обслуговувати великі сховища інформації, підвищуючи продуктивність і швидкість обробки даних. У ПЕОМ поява таких співпроцесорів малоймовірно.
7.4. Структури МКОД.
МКОД - це структури типу конвеєр
Структури цього типу не знайшли великого застосування у ЗС. Це обумовлено тим, що зазвичай всі ЕОМ (CPU) універсальні у своїй основі. Тому немає необхідності забезпечувати конвеєрну обробку. Крім того програмний принцип управління не дає можливість організувати эфф довгі конвеєри. Зазвичай вважається, що лінійний ділянку проги не перевищує 7-10 (15) команд. Після цих команд конвеєр перезапускається.
Як варіант можна розглядати багатофункціональну оброблен?? у в існуючих ЕОМ:
а) у всіх сучасних ЕОМ є поєднання операції при якій організується II-ва робота окремих блоків (вибірка команди, вибірка операндів і т.д.)
б) як варіант конвеєра можна розглядати II-ву обробку центрального CPU ЕОМ і співпроцесора.
в) конвеєр ми знаходимо в суперЕОМ, коли забезпечується підживлення інформації в кеш-пам'яті в пам'ять команд і в пам'ять даних.
г) в мережах ЕОМ можлива II-ва робота декількох клієнтів з однієї центральної БД. Але ця дисципліна обслуговування більше відноситься до структури МКМД.
7.5. МКМД
Найбільш цікавим видом є МКМД. Ця структур дає безліч структур. Зазвичай ці структури розрізняють за ступенем пов'язаності: сільносвязанние і слабосвязанние.
Архітектура МКМД в найпростішому варіанті припускає наявність декількох автономних обчислювачів, кожен з яких працює з власним потоком завдань. Така структура збільшує продуктивність системи, дуже проста з побудови та управління.
Більш цікаві структури в яких інформаційні потоки гілкуються утворюючи II-ні гілки.
Якщо обчислювачі знаходяться в безпосередній близькості один від одного, то вони сильно пов'язані. Інтенсивність передачі інформації в таких системах може бути дуже високою і здійснюватися невеликими порціями.
Симетричні структури можуть ставитися до архітектури ОКМД, де у вузлах матриці CPU знаходяться окремі мікропроцесори, здатні передавати своїм сусідам окремі байти або слова інформації.
Симетричні структури будуються їх однотипних елементів, що спрощує побудову та управління структурою в цілому. Однак забезпечити повне завантаження подібних структур практично не вдається. Для цього відсутні методи програмування та мови програмування. Крім того, дуже важко забезпечити передачу даних між CPU, які не є сусідніми. А значить клас ефективно розв'язуваних завдань різко звужується.
Подібні системи не можуть знайти дуже широкого розповсюдження. Їх доля - тільки спеціальні види обчислень, тобто вектори і матриці.
SMP - структури - це системи, підключені до CPU до ООП.
Це мультіпроцессірованіе з поділом пам'яті.
Поява потужних CPU типу Pentium призвело до появи багатопроцесорних систем на їх основі. На загальній шині ОП можна комплексіровать 2, 4 і до 10 CPU.
Однак збільшення числа комплексіруемих CPU призводить до появи великої кількість конфліктів. Тому в ПЕОМ таких систем не очікується, а такі системи можуть зустрічатися тільки при побудові серверів мережі. Кожен сервер управляє своєю групою клієнтів; оскільки інтереси користувачів різні, то поява конфліктів малоймовірно. CPU ведуть обробку паралельно, не заважаючи одне одному.
1. Системи масового паралелізму MPP.
У них передбачається менш інтенсивна взаємодія комплексіруемих CPU або ЕОМ. Тут обчислювачі більш автономні, тому їх взаємодія передбачає передачу і прог і даних. Частота обміну невелика.
Розрізняють:
MPP - системи масового паралелізму (е
