25. Параллелизм

Параллелизм – основа высокопроизводительной работы всех подсистем

вычислительных машин. Организация памяти любого уровня иерархии, организация

системного ввода/вывода, организация мультиплексирования шин и т.д. базируются на

принципах параллельной обработки запросов. Современные операционные системы

являются многозадачными и многопользовательскими, имитируя параллельное

исполнение программ посредством механизма прерываний.

Развитие процессоростроения также ориентировано на распараллеливание

операций, т.е. на выполнение процессором большего числа операций за такт.В настоящее время мощные сервера представляют собой мультипроцессорные

системы, а в процессорах активно используется параллелизм уровня потоков.

уровни параллелизма:

-микроуровневый параллелизм (мелкозернистый)

-Параллелизм уровня команд (мелкозернистый, среднезернистый)

-Параллелизм уровня потоков (среднезернистый, крупнозернистый)

-Параллелизм уровня Заданий [мультипроц сист, мультикомп сист.] (крупнозернистый)

Иногда классифицируют параллелизм по степени гранулярности как отношение

объёма вычислений к объёму коммуникаций. Различают мелкозернистый,

среднезернистый и крупнозернистый параллелизм. Мелкозернистый параллелизм

обеспечивает сам CPU, но компилятор может и должен ему помочь для обеспечения

большего IPC (кол-во инструкций за время). Среднезернистый параллелизм – прерогатива программиста, которому необходимо разрабатывать многопоточные алгоритмы. Здесь роль компилятора заключается в выборе оптимальной последовательности инструкций (с большим IPC) посредством различных методик (например, символическое разворачивание циклов).

Крупнозернистый параллелизм обеспечивает ОС.

Общая классификация архитектур ЭВМ по признакам наличия параллелизма в потоках команд и данных. Была предложена в 70-е годы Майклом Флинном (Michael Flynn). Все разнообразие архитектур ЭВМ в этой таксономии Флинна сводится к четырем классам:

ОКОД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных

(SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream).

ОКМД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и множественным потоком данных

(SIMD, Single Instruction, Multiple Data).

МКОД — Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных

(MISD, Multiple Instruction Single Data).

МКМД — Вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных

(MIMD, Multiple Instruction Multiple Data).

26. Клавиатура

Клавиатура — устройство, представляющее собой набор кнопок (клавиш), предназначенных для управления каким-либо устройством или для ввода информации. Как правило, кнопки нажимаются пальцами рук.

Развитие компьютерных клавиатур замерло пятнадцать лет назад. Единственное существенное изменение, произошедшее с тех пор - это распространение клавиши Windows. Многочисленные клавиатуры с множеством дополнительных кнопок для управления программами в расчёт можно не брать: они потому и называются "дополнительными", что без них легко обойтись. Взять хотя бы клавиатуру, использовавшуюся с компьютером, который разработал Дуглас Энгельбарт. Увидеть её можно на сохранившихся записях знаменитой презентации, которую Энгельбарт провёл в 1968 году. На ней он продемонстрировал свои изобретения: зачаточный графический интерфейс, мышь, гипертекст, средства совместной работы с документами, обмен мгновенными сообщениями и даже видеоконференции. Клавиатура компьютера Canon Cat, который разработал создатель первого Apple Macintosh Джеф Раскин, не так непривычна, но и появилась она спустя почти два десятилетия после аккордной клавиатуры Энгельбарта. После ухода из Apple Раскин занялся разработкой персонального компьютера, отвечавшего бы его видению удобного интерфейса. Увы, Canon Cat, выпущенный в 1987 году, был быстро снят с производства, и теперь об идеях Раскина можно узнать лишь из его книги The Humane Interface. Клавиатура классического ZX Spectrum - всего четыре ряда по десять клавиш, на которых помещалось немыслимое количество команд и функций. каждая клавиша кроме буквы или цифры отвечала за пару команд встроенного BASIC, математическую функцию и какой-нибудь символ, а в российских версиях добавлялась ещё и русская раскладка - обычно фонетическая. Вводилось всё это безобразие при помощи всего-навсего двух клавиш-модификаторов: caps shift (аналог обычного shift на PC) и symbol shift (для ввода символов).

Манипулятор «мышь» (в обиходе просто «мышь» или «мышка») — одно из указательных устройств ввода, обеспечивающее интерфейс пользователя с компьютером.

Название «мышь» манипулятор получил в Стенфордском Исследовательском Институте из-за схожести сигнального провода с хвостом одноимённого грызуна (у ранних моделей он выходил из задней части устройства). Первым компьютером, в комплект которого включалась мышь, был миникомпьютер Xerox 8010 Star Information System (англ.), представленный в 1981 году. Мышь фирмы Xerox имела три кнопки и стоила 400 долларов США, что соответствует примерно $930 в ценах 2009 года с учётом инфляции [1]. В 1983 году фирма Apple выпустила свою собственную модель однокнопочной мыши для компьютера Lisa, стоимость которой удалось уменьшить до $25. Широкую популярность мышь приобрела благодаря использованию в компьютерах Apple Macintosh и позднее в ОС Windows для IBM PC. Первые мыши подключались к компьютерам x86 через последовательный коммуникационный интерфейс RS-232 (последовательные мыши) с разъёмом DB25F и, позднее, DB9F, и с помощью своего адаптера (шинные мыши англ. bus mouse). В 1990-х годах большинство выпускавшихся мышей имели последовательное подключение. В компьютере PS/2 фирма IBM предусмотрела для мыши специальный порт с разъемом mini-DIN, точно таким же, как и для клавиатуры. Позднее разъёмы клавиатуры и мыши типа PS/2 были включены в современный стандарт материнских плат x86 — ATX. Такие мыши лидировали в продаже в период 2001—2007 гг. и используются до сих пор, постепенно уступая свои позиции интерфейсу USB.

Ещё одним интерфейсом, через который можно подключить мышь, является универсальный беспроводной радиоинтерфейс Bluetooth; он поддерживается на многих платформах. Основная часть современных мышей имеет интерфейс USB, иногда — с адаптером для PS/2. Фирма Apple для своих компьютеров в настоящее время поставляет мыши только с интерфейсом Bluetooth, хотя возможно использование и мышей USB.

Последовательная мышь питается от провода DTR («готовность компьютера») разъёма RS-232 и имеет преимущество в виде возможности передавать отсчеты в компьютер с более высокой частотой — частота опроса USB мыши ограничена частотой фреймов шины USB, что для низкоскоростных устройств равна 1 КГц.