- •Московский государственный университет
- •Содержание
- •Введение
- •1.Средства вычислительной техники
- •1.1. История развития средств вычислительной техники
- •1.1.1.Предшественники электронных вычислительных машин
- •1.1.2.Математические идеи прошлого – в современных компьютерах
- •1.1.3.Поколения электронных вычислительных машин
- •1.2.Упрощенная структура компьютера и принцип его работы.
- •1.3. Программное обеспечение компьютера
- •1.4. История языков программирования
- •1.5. Основные характеристики компьютеров
- •1.6. Типы вычислительных систем
- •1.6.1. Упрощенная классификация вычислительных систем
- •1.6.2. Особенности некоторых типов эвм
- •1.6.2.1 МикроЭвм
- •1.6.2.2. Персональные компьютеры
- •1.6.2.3. Большие эвм и СуперЭвм
- •2. Представление информации в компьютере
- •2.1.Представление чисел в позиционной системе счисления
- •2.2. Способы перевода чисел из одной системы счисления в другую
- •2.2.1. Случай, когда система счисления является целой степенью числа 2
- •2.2.2. Общий случай перевода
- •2.3.Двоичная арифметика
- •2.4.Представление чисел в форме с фиксированной и плавающей точкой
- •2.5. Коды для представления чисел в компьютере
- •2.5.1.Прямой код
- •2.5.2.Обратный код
- •2.5.3.Дополнительный код
- •2.5.4.Смещенный код.
- •2.5.5. Пример кодирования чисел в форме с плавающей точкой
- •2.5.6. Сложение чисел в форме с плавающей точкой
- •2.6. Кодирование текстовой информации
- •2.7. Кодирование графической информации
- •2.8. Кодирование звуковой информации
- •2.9. Представление команд
- •3. Основы организации и обработки данных
- •3.1 Основные структуры данных
- •3.2 Основные понятия баз данных и систем управления базами данных
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Режимы и технологии работы с базами данных
- •4. Основные понятия компьютерной графики
- •5.Компьютерные сети
- •5.1.Основные понятия компьютерных сетей
- •Как уже отмечалось, система компьютерной связи согласно модели osi/iso рассматривается на семи уровнях.
- •5.2.Интернет и его основные службы Получение информации из Интернета
- •5.3. Создание Web-документов Основы языка html
- •5.3.1. Структура документа на языке html
- •5.3.2. Правила вложения элементов
- •5.3.3. Функциональные блочные элементы
- •6. Вопросы компьютерной безопасности
- •6.1. Понятие компьютерной безопасности
- •6.2. Компьютерные вирусы
- •6.2.1. Методы защиты от компьютерных вирусов
- •6.2.2. Средства антивирусной защиты
- •6.3. Защита от несанкционированного доступа (методы криптографии)
- •6.3.1. Понятие несимметричного шифрования информации
- •6.3.2. Принцип достаточности защиты
- •6.3.3. Понятие электронной подписи
- •6.3.4. Понятие электронных сертификатов
- •7. Математические основы синтеза схем
- •7.1. Основы булевой алгебры. Булевы функции
- •7.2. Основы автоматных преобразований
- •Литература.
- •Св. План 2007г., поз.
1.5. Основные характеристики компьютеров
Важнейшими эксплуатационными характеристиками ЭВМ являются ее производительность Р и общий коэффициент эффективности машины Э:
Э = Р/ (Сэвм + Сэк),
Сэвм – стоимость машины;
Сэк – затраты на эксплуатацию за определенный период времени.
Часто оценивают эффективность ЭВМ по упрощенной формуле из-за сложной оценки затрат на эксплуатацию данной модели машины:
Э' = Р/ Сэвм .
Производительность можно оценивать упрощенно по скорости выполнения команд. Но команды бывают разные по сложности и количеству выполнения элементарных операций. Поэтому часто используют оценку производительности (быстродействия) ЭВМ по количеству элементарных операций (из которых складываются команды) в единицу времени. Элементарные операции часто называют тактами. Таким образом, характеристикой ЭВМ является тактовая частота – количество элементарных операций, выполняемых в секунду. Тактовая частота измеряется в МГц (мегагерцах).
Разные процессоры выполняют одни и те же команды (сложения, умножения и т.п.) за разное число тактов (используют разное число элементарных операций). Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одинаковых команд.
Сравнивая относительную эффективность процессоров, можно увидеть, что производительность Pentium III, работающего на тактовой частоте 1000 МГц, теоретически равна производительности Pentium с тактовой частотой 1500 МГц, которая теоретически равна производительности процессора 486 с тактовой частотой 3000 МГц. Поэтому нельзя сравнивать производительность компьютеров, основываясь только на тактовой частоте; нужно учитывать, что на эффективность влияют и другие факторы.
Производительность высокопроизводительных ЭВМ, ориентированных на научно-технические задачи, связанные с выполнением больших объемов вычислений с многоразрядными числами с плавающей точкой, часто оценивают в флопсах – количестве операций с плавающей точкой в секунду). Однако и этого недостаточно, т.к. не учитывается большое количество информационно-логических операций и операций обмена данными с внешней памятью.
К более частным характеристикам ЭВМ относятся:
- число разрядов в машинном слове (влияет на точность вычислений
и диапазон представимых в машине чисел);
- скорость выполнения основных видов команд;
- емкость оперативной памяти;
- максимальная скорость передачи информации между ядром ЭВМ
(ОП и процессор) и внешним (периферийным) оборудованием.
Все эти характеристики – номинальные показатели. Они реализуются при полной работоспособности ЭВМ.
Реальная возможность оценивается с учетом эксплуатационной надежности ЭВМ, определенной частотой нарушения ее работоспособности из-за отказов и сбоев, затратами времени на их устранение. Эксплуатационная надежность непосредственно влияет и на стоимость эксплуатационного обслуживания ЭВМ. Повышение надежности ЭВМ связано с дополнительными затратами на стоимость ЭВМ.
При создании новых ЭВМ должно обеспечиваться значительное возрастание отношений производительность/стоимость и надежность /стоимость.
Ниже приводится единицы оценки производительности в флопсах (FLOPS) (табл.1) и единица оценки объёма памяти (табл.2)
Таблица 1. Единицы оценки производительности
MFLOPS(MegaFlops) |
220 FLOPS |
GFLOPS(GigaFlops) |
230 FLOPS |
TFLOPS(TeraFlops) |
240 FLOPS |
PFLOPS(PetaFlops) |
250 FLOPS |
EFLOPS(ExaFlops) |
260 FLOPS |
ZFLOPS(ZettaFlops) |
270 FLOPS |
Таблица 2. Единицы оценки объёма памяти
KB (KiloByte) |
210 байт |
MB (MegaByte) |
220 байт |
GB (GigaByte) |
230 байт |
TB (TeraByte) |
240 байт |
PB (PetaByte) |
250 байт |