Классы современных ЭВМ. Устройство ЭВМ. Принципы фон Неймана.

Основные принципы формирования архитектуры ЭВМ Джона фон Неймана.

ЭВМ должно состоять из:

из арифметико-логического устройства, выполняющего арифметические и логические операции;

устройства управления, которое организует процесс выполнения программ;

запоминающего устройства, или памяти для хранения программ и данных;

внешнего устройства для ввода-вывода информации.

Принципы устройства ЭВМ Джона фон Неймана:

принцип двоичного кодирования – вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов;

принцип программного управления – программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности;

принцип однородности памяти – программы и данные хранятся в одной и той же памяти, ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда; над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными;

принцип адресности – структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

ü Большие ЭВМ

Большие ЭВМ за рубежом чаще всего называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

производительность не менее 10 MIPS;

основную память емкостью от 64 до 1000 Мбайт;

внешнюю память не менее 50 Гбайт;

многопользовательский режим работы (обслуживает одновременно от 16 до 1000 пользователей).

ü Малые ЭВМ

Малые ЭВМ (мини ЭВМ) - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями

Мини - ЭВМ (и наиболее мощные из них супермини - ЭВМ) обладают следующими характеристиками:

производительность - до 100 МIPS;

емкость основной памяти - 4-512 Мбайт;

емкость дисковой памяти - 2-100 Гбайт;

число поддерживаемых пользователей-16-512.

ü Микрокомпьютеры

Микрокомпьютеры — это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.

Меры информации. Синтаксическая, семантическая, прагматическая меры.

Для измерения информации используют два параметра: количество информации I и объем данных Vд.

Меры информации синтаксического уровня (Эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.), сематического уровня (Под семантической информацией понимают смысловое содержание, извлекаемое получателем из сообщения), прагматического (Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Так, если до получения информации вероят-ность достижения цели равнялась Р0, а после ее получения P1, то цен-ность информации определяется: I=log2(p1/p0)).

Модели решения функциональных и вычислительных задач. Основные понятия. Системный подход в моделировании систем.

Основные понятия

Задачи по своему назначению можно разделить на две категории: вычислительные задачи, целью которых является определение некоторой величины, и функциональные задачи, предназначенные для создания некого аппарата, выполняющего определенные действия – функции.

С точки зрения информатики, решение любой задачи представляет замкнутую технологическую последовательность (рис. 71).величины, и функциональные задачи, предназначенные для создания некого аппарата, выполняющего определенные действия – функции.

С точки зрения информатики, решение любой задачи представляет замкнутую технологическую последовательность (рис. 71).

Под объектами понимаются предметы и явления как доступные, так и недоступные чувственному восприятию человека, но имеющие видимое влияние на другие объекты (гравитация, инфразвук или электромагнитные волны).

Деятельность человека обычно идет по двум направлениям: исследование свойств объекта с целью их использования (или нейтрализации); создание новых объектов, имеющих полезные свойства. Первое направление относится к научным исследованиям, и большое значение при их проведении имеет гипотеза, т.е. предсказание свойств объекта при недостаточной его изученности. Второе направление относится к инженерному проектированию. При этом большое значение имеет понятие аналогии – суждения о каком-либо сходстве известного и проектируемого объекта. Аналогия может быть полной или частичной. Любой аналог какого-либо объекта, используемый в качестве заменителя оригинала, называется моделью.

Исследование объектов, процессов или явлений путем построения и изучения их моделей для определения или уточнения характеристик оригинала называется моделированием. Моделирование может быть определено как представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью. Теория замещения объектов-оригиналов объектом-моделью называется теорией моделирования.

Если результаты моделирования подтверждаются и могут являться основой для прогнозирования поведения исследуемых объектов, то считают, модель адекватна объекту.

Способы моделирования условно делят на две группы: аналитическое и имитационное моделирование.

Аналитическое моделирование заключается в построении модели, основанной на описании поведения объекта или системы объектов в виде аналитических выражений – формул. При таком моделировании объект описывается системой уравнений, решение которых может дать представление о свойствах объекта. Применение аналитического моделирования ограничено сложностью получения и анализа выражений для больших систем.

Имитационное моделирование предполагает построение модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе какого-либо его физического или информационного принципа. Это означает, что внешние воздействия на модель и объект вызывают идентичные изменения свойств оригинала и модели. При таком моделировании отсутствует общая аналитическая модель большой размерности, а объект представлен системой, состоящей из элементов, взаимодействующих между собой и с внешним миром.

Имитационное моделирование ассоциируется с моделированием объектов на компьютере, что позволяет в интерактивном режиме исследовать модели самых разных по природе объектов.