Билеты по курсу "Вычислительная техника"

_____

каждого типа l0i,i= 1, N _ , где N — число устройств, входящих в состав ЭВМ. Величины l0i определяются по формуле __

__ l0i =1/ Т0i, __

где Т0i — среднее время наработки на отказ устройства i — го типа. Значения Т0i берутся из эксплуатационной документации на соответствующие устройства ЭВМ либо вычисляются по результатам наблюдений за работой машины. Интенсивность отказов ЭВМ в целом (суммарная интенсивность отказов ЭВМ) вычисляется по формуле

N

l0=ål0iki ,

i=1

где ki— коэффициент, определяющий, насколько интенсивно используется устройство i — го типа при совместной работе с другими устройствами в составе ЭВМ. Например:

Тип устройства: Коэффициент использования:

Печатающие устройства … 0,1

ВЗУ 0,9

Графические устройства 0,05

УВВ на ЭЛТ 0,1

При отсутствии устройства какого — либо типа ki принимается равным 0. Зная l0, вычисляем среднее значение наработки на отказ машины: ___

То=1/l0 __

Среднее время восстановления после отказа работоспособности ЭВМ Т в.о вычисляется по формуле :

___ __ N __ __ ___

Т в.о= Тоå (ki Tв.о.i)/Toi где Tв.о.i — среднее время восстановления i — го устройства

i=1 __

после отказа. Интенсивность потока восстановлений mв.о = 1/ Т в.о.

Билет № 1 вопрос № 1

Понятие о системах элементов. Состав системы элементов. Функциональные наборы логических элементов.

Системой или (комплексом, серией) логических элементов ЭВМ называется предназначенный для построения цифровых устройств, функционально полный набор логических элементов, объединяемый общими электрическими, конструктивными и технологическими параметрами, использующий одинаковый способ представления информации и одинаковый тип межэлементных связей. Система элементов чаще всего избыточна по своему функциональному составу, что позволяет строить схемы, более экономичные по количеству элементов. (Состав) Системы элементов содержат элементы для выполнения логических операций, а также элементы для усиления и, восстановления и формирования стандартной формы сигналов. В настоящее время применяют в основном системы логических элементов с потенциальным способом представления информации (потенциальные системы логических элементов). Элементы представляют собой микро миниатюризированные электронные схемы, сформированные в кристалле кремния посредством специальных технологических процессов. В большинстве современных серий в качестве типовых используются элементы выполняющие логические операции, такие как И-НЕ, ИЛИ-НЕ, И-ИЛИ, И-ИЛИ-НЕ и др. триггеры и, кроме того, сложные функциональные элементы, представляющие собой узлы ЭВМ. Основными параметрами системы логических элементов являются: питающие напряжения и сигналы для представления логического нуля и единицы, коэффициенты объединения по входам И и ИЛИ, нагрузочная способность (коэффициент разветвления по выходам) помехоустойчивость, рассеиваемая мощность, быстродействие. Для логических элементов указывается полярность и уровни входного и выходного сигналов. В дальнейшем будем считать 0 — низкий уровень, 1 высокий уровень если не оговорено обратное. Коэффициент объединения по входу определяет максимально возможное число входов логического элемента. Увеличение числа входов связано с усложнением схемы элементов и привод к ухудшению других параметров элемента. Коэффициент разветвления по выходу показывает, на сколько входов логических элементов может быть одновременно нагружен выход данного логического элемента. Помехоустойчивость. Помехой называется нежелательное электрическое воздействие (напр. Пульсации напряжения питания и т. д.) на логический элемент, которое может привести к искажению преобразуемых и хранимых данных. Помехоустойчивость есть способность элемента правильно функционировать при наличии помех, она определяется максимально допустимым напряжением помехи, при котором не происходит сбоя в его работе. Быстродействие логических элементов является одним из важнейших параметров и характеризуется средним временем задержки распространения сигнала t з.ср.= (tз.1 + tз.2.)/2, где tз.1 и tз.2 — задержка выходного сигнала относительно фронта и спада входного сигнала. Большинство систем интегральной логики принадлежит к потенциальной системе. Их принято классифицировать по типу компонентов, на которых реализуется логические функции. Основные, часто употребляемые типы интегральных элементов: потенциальные элементы транзисторно — транзисторной логики (ТТЛ), потенциальные элементы транзисторной логики с эмиттерными связями (ЭСЛ) и элементы на МОП — транзисторах.

Билет № 10 вопрос № 2

Многомашинные и микропроцессорные ВС. Принципы организации. Сравнительный анализ.

ВТ в своем развитии по пути повышения быстродействия ЭВМ приблизилась к физическим пределам. Время переключения электронных схем достигло долей наносекунды, а скорость распространения сигналов в линиях, связывающие элементы и узлы машины ограничена значением 30 см/нс (скорость света). Поэтому дальнейшее уменьшение времени переключения электронных схем не позволит существенно повысить производительность ЭВМ. В этих условиях требования практики по дальнейшему повышению быстродействия ЭВМ могут быть удовлетворены только путем распространения принципа параллелизма на сами устройства обработки информации и создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем. Такие системы позволяют производить распараллеливание во времени выполнения программы или параллельное выполнение нескольких программ. Работа в системах обработки данных и управления, особенно при работе в режиме реального времени требует высокой надежности, и готовности что решается на основе принципа избыточности, и ориентирует на построение такого рода комплексов. Различие и принципы организации многомашинной и многопроцессорной ВС поясняет рисунок данный ниже:

Многомашинная (ММС) ВС содержит несколько ЭВМ, каждая их которых имеет свою ОП и работает под управлением своей операционной системы, а так же средства обмена информации между машинами. Реализация обмена информацией происходит в конечном итоге путем взаимодействия операционных систем разных машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Их применение позволяет повысить надежность вычислительных установок. При отказе в одной машине обработку данных может продолжить другая машина. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели. Достаточно в этой системе в каждой из машин выйти из строя хотя бы по одному устройству как вся система становится неработоспособной. Этих недостатков лишены многопроцессорные системы (МПС). В них процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким как модули памяти, каналы, ПУ, включаются в состав системы в нужном количестве. Вычислительная система называется многопроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающей с общей ОП и управляется одной общей операционной системой. Часто в МПС организуется общее поле внешней памяти. Под общим полем подразумевается равнодоступность устройства. Для памяти это означает что все модули памяти, доступны всем процессорам и каналам ввода вывода (или всем ПУ в случае наличия общего интерфейса). В МПС по сравнению с ММС достигается более быстрый обмен информацией между процессорами через общую ОП, и поэтому может быть получена более высокая производительность, более быстрая реакция на ситуации, возникающими внутри системы и ее внешней среде, и более высокую надежности и живучесть, так как система сохраняет работоспособность пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройства. Однако построение ММС из стандартно выпускаемых ЭВМ с их стандартными операционными системами, значительно проще, чем построение МПС, требующих преодоления определенных трудностей, возникающих при реализации общего поля ОП, и главное трудоемкой разработки специальной операционной системы. В настоящее время данная проблема решена путем создания плат построенных на чипсете фирмы INTEL PR440FX второе название Providence и операционной системы Windows NT (New Technology) .При их создании возникает множество проблем, среди которых осуществление быстродействующих экономичных по аппаратурным затратам межмодульных связей, снижение потерь производительности из-за конфликтов при попытке нескольких процессоров использовать один и тот же ресурс. МПС и ММС сооздаваемые путем комплесирования оборудования нескольких серийных ЭВМ, часто называют вычислительными комплексами ВК, обычно управляющей каким — либо обьектом. На основе многопроцессорности и модульного принципа построения других устройств системы возможно создание отказоустойчивых систем или так назвыаемых систем повышенной живучести. ММС и МПС могут быть однородными и неоднородными. Однородные системы содержат однотипные ЭВМ или процессоры. Неоднородные ММС состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных МПС используются различные специализированнные процессоры, например рпоцессоры для операций над числами с плавающей точкой, для обработки десятичных чисел, процессор реализующий функции операционной системы и др. МПС и ММС могут иметь одноуровневую и иерархическую структуру. В первом случае машины (процессоры) системы образуют один общий уровень обработки данных, а во втором система содержит отдельные машины (процессоры) для выполнения различных уровней обработки информации. Обычно менее мощная машина (саттелит) берет на себя ввод информации с различных терминалов и ее предварительныю обработку, разгружая от этих сравнительно простых операций, основную, более мощную ЭВМ, чем достигается увеличение общей пропускной способности комплекса. Обычно саттелит — микроЭВМ. Важной структурной особенностью ВС является способ организации связи между устройствами (модулями) системы. Он непосредственно влият на быстроту обмена информацией между модулями системы, а следовательно и на производительность, быстроту реакции на поступающие запросы, приспособленность к изменению конфигурации, и, наконец, на размеры аппаратурных затрат на осуществление межмодульных связей. В частности от организации межмодульных связей зависит частота возникновения конфликтов при обращении процессора к одним и тем же ресурсам. и потери производительности из-за конфликтов. Используются следующие способы организации межмодульных связей: