Повышение производительности компьютерных систем
Другие рефераты
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ПОВТАС
Реферат
Проблемы повышения производительности вычислительных систем и методы их
преодоления
|Выполнил: |Чукин В.В. |
| |группа 98повт-3 |
|Проверил: |Воронков А.Е. |
Оренбург 1999
Содержание.
|1.Немного истории. |3 |
|2.Повышение производительности в компьютерных сетях. |6 |
|3.Повышение производительности процесоров |8 |
|4. ММХ-революция в микропроцессорной эволюции. |9 |
|5.Основные проблемы. |12 |
|6.Одно из перспективных решений. |12 |
|7.Влияние архитектуры микропроцессоров на повышение |14 |
|производительности. | |
|8.Список литературы. |26 |
Немного истории.
Электронный компьютер был разработан в 50-е годы как устройство для
производства быстрых вычислений. В то время никто не задумывался над его
информационными приложениями и усилия разработчиков были направлены в
основном на повышение быстродействия компьютера.
В 60-е годы была сделана попытка использовать компьютер для осуществления
информационных операций индексирования и анализа текста. С помощью
соответствующего программного обеспечения в память компьютера стали
записывать тексты и искать возможности оперирования с ними. В настоящее
время существует множество фирм, производящих компьютеры. Это, например,
Dell, Acer, IBM. Для тех, кто профессионально с компьютером не связан,
расскажем очень кратко о некоторых принципах функционирования компьютера.
Структурно компьютер состоит из пяти основных функциональных блоков,
объединенных общей задачей быстро производить арифметические и логические
действия над числами. Характер действий и их последовательность
определяются программой, представляющей собой определенным образом
организованную совокупность машинных операций, называемых командами.
Руководит работой компьютера устройство управления. Оно получает команды из
памяти, декодирует их и генерирует необходимые для их выполнения сигналы.
Каждая команда в памяти находится по определенному адресу, который
указывается программным счетчиком, находящимся в устройстве памяти. Для
запоминания команд в устройстве управления имеется специальный регистр
команд.
Устройств ввода и вывода служат для преобразования информации с тех языков
программирования и тех скоростей, на которых работает компьютер, на те,
которые воспринимает человек или другая система, работающая с данным
компьютером. Важнейшим функциональным блоком компьютера является процессор.
В нашей стране получили широкое распространение процессоры фирм Intel, AMD
и др.
Команды от оператора поступают через устройство ввода в регистр
инструкций. По этим инструкциям блок управления вырабатывает команды для
всех функциональных блоков компьютера Система регистров общего пользования
служит оперативной памятью для поступающих на вход данных.
Арифметическое устройство производит арифметические и логические операции
над поступающими от регистра общего назначения данными. О том, какие именно
следует выполнять функции, говорят команды блока управления.
Адресный регистр обеспечивает правильную адресацию данных в системе
памяти, он также снабжает каждую следующую инструкцию указаниями адресов
памяти, где она будет запоминаться.
Одним из ключевых функциональных блоков компьютера является программный
счетчик, назначение которого состоит в обновлении каждой инструкции и
временном запоминании ее номера. Если записанная программа перейдет в
другой инструктивный номер, это изменение будет зафиксировано программным
счетчиком. Информация об этом изменении поступает также в регистр
инструкций. При каждом следующем шаге рабочей программы происходит
обращение к программному счетчику с запросом о выполнении соответствующей
операции.
Каждая ячейка памяти компьютера запоминает одно машинное слово.
Возможности компьютера определяются числом команд, которое можно ввести в
оперативную память. Максимальная емкость оперативной памяти в
миникомпьютерах не превышает обычно 32M слов, в суперкомпьютерах емкость
оперативной памяти достигает 1000M слов (M = 1 048 576).
Резкое повышение производительности миникомпьютеров при сравнительно
небольшом удорожании привело к созданию мегамини- или супермини-
компьютеров. Появление компьютеров нового класса связано с успехами в
технологии их изготовления, с расширением их функциональных возможностей.
Так, увеличилась скорость, и расширился набор команд центрального
процессора, выросла пропускная способность устройств ввода-вывода, расширен
диапазон адресов, увеличился ассортимент внешних устройств.
Одновременно с этим появилась возможность создать для супермини-
компьютеров богатое программное обеспечение, существенно отличающееся от
математического обеспечения типичных миникомпьютеров. В то же время это
математическое обеспечение ориентировано на интерактивный режим работы
пользователя с машиной, т. е. на непосредственное общение. Крупными
производителями программного обеспечения можно считеть: Microsoft,
Symantec, Borland, Microprose и др.
В начале 70-х годов американская фирма Intel предложила вместо
интегрального модуля с жесткой логикой разработать стандартный логический
блок, конкретное назначение которого можно определить после его
изготовления, т. е. создать программируемую интегральную схему. Так
появился микропроцессор - многофункциональный цифровой микроэлектронный
модуль с программируемой логикой, сделавший революцию в электронике и
технике обработки информации.
Основой микропроцессора является большая интегральная схема, в которой
происходят все функциональные и вычислительные операции. Микропроцессор
составляет основу микрокомпьютера.
В 1980 г. основу почти всех микрокомпьютеров составляли однокристальные
микропроцессоры, у которых на одном кристалле выполнены центральный
процессор, устройство памяти, устройство ввода-вывода и другие логические
схемы. Число транзисторов на одном кристалле достигало примерно 70 тыс.
штук. В настоящее время уже имеются монокристаллические микросхемы с числом
элементарных вентилей до 5 млн. штук, что закладывает основу для перехода к
микрокомпьютерам следующего нового поколения.
Производство микрокомпьютеров происходит в нарастающем темпе.
К первому поколению персональных компьютеров американского производства
относятся компьютер TRS-80 на базе микропроцессора Z80 фирмы Zilog,
компьютер Apple - II фирмы Apple Computer, компьютер PET фирмы Commondore
Int. на базе микропроцессора 6502 фирмы MOS Technology.
Ко второму поколению принадлежат компьютеры IBM Personal Computer фирмы
IBM с микропроцессором i8088, Rainbow-100 фирмы DEC на базе микропроцессора
Z80A/i8088.
Микрокомпьютеры второго поколения с 16-разрядным словом отличаются от
своих предшественников включением в комплект кроме гибких дисков также
малогабаритных жестких дисков большой емкости, графических устройств,
увеличенным объемом оперативной памяти до 256 КБайт - 2 Мбайт. Остальные
поколения являются производными от этих.
Характеристики персональных компьютеров постоянно улучшаются, и в
настоящее время технические характеристики и области применения мини- и
микрокомпьютеров перекрываются.
В конце 80-х годов существовала проблема отставания математического
вооружения компьютера от его физических возможностей. Зато в настоящее
время данная проблема преобразилась с точностью до наоборот. Т.е.
современное программное обеспечение способно использовать все системные
ресурсы компьютера и при этом требовать еще большего увеличения данных
ресурсов.
Пусть, например, необходимо ввести данные в компьютер. Этот процесс
следует начать с тестовых проверок, чтобы убедиться в физической
возможности осуществления этой процедуры. Поэтому работа начинается с того,
что устройство ввода посылает в компьютер сигнал, указывающий на готовность
ввода порции информации. В свою очередь, компьютер должен известить
устройство ввода, т. е. оператора, о том, что он закончил обработку
предыдущей порции данных и готов к приему следующей. В результате
происходящего обмена сигналами устанавливается режим, позволяющий вводить
новую порцию данных.
При выводе информации из компьютера устройство вывода должно известить
компьютер о том, что оно готово воспринимать данные, т. е. послать в
компьютер так называемый "сигнал занятости". Компьютер начнет выдавать
данные только после проверки наличия такого сигнала. В свою очередь,
компьютер должен послать в устройство вывода сигнал готовности передавать
данные и устройство вывода должно убедиться в наличии такого сигнала.
Этот очевидный режим обмена информацией между компьютером и периферийными
устройствами имеет недостаток - нерациональное использование времени, так
как компьютер знач
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
