Содержание:

Введение

В работе рассматриваются основные аспекты, связанные с вычислительными системами: состав, свойства, информационные и математические основы.

Цель – получить полное представление о вычислительных системах. Цель достигается за счет рассмотрения перечисленных выше блоков в различной литературе и сопоставлении данных в ней между собой.

Для написания глав с первой по третью использовались современные книги и учебники по информатике. Для четвертой главы использовались книги и учебники по математике в основном современные. Источники вызывают доверие, так как это настоящие книги и учебники, издательств не вызывающих подозрения.

1. Состав вычислительных систем

Вычислительная система (программно-технический комплекс) – совокупность баз данных и программ, функционирующих на вычислительных средствах как единое целое для решения определенных задач.^[1]

Таким образом, вычислительная система в первую очередь делится на программную (программы и базы данных) и аппаратную часть (вычислительные средства). Рассмотрим по отдельности каждую из частей.

Аппаратное обеспечение вычислительной системы

Аппаратное обеспечение – комплекс механических, электрических и электронных устройств^[2].

К аппаратному обеспечению относятся:

• центральный процессор (процессоры)^[3];
• память³;
• периферийные устройства³.

Процессор

Процессор – это центральное устройство компьютера, выполняющее операции по обработке данных и управляющее периферийными устройствами компьютера³. У компьютеров четвёртого поколения и старше функции центрального процессора выполняет микропроцессор на основе сверхбольшой интегральной схемы (СБИС), содержащей несколько миллионов элементов, конструктивно созданный на полупроводниковом кристалле путём применения сложной микроэлектронной технологии⁴.

Центральный процессор состоит из^[4]:

• устройство управления (УУ);
• арифметико-логическое устройство (АЛУ);
• запоминающее устройство (ЗУ) на основе регистров процессорной памяти и кэш-памяти процессора;
• генератор тактовой частоты (ГТЧ).

Устройство управления организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств вычислительной системы во время её работы^[5].

Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и др⁶.

Запоминающее устройство – это внутренняя память процессора. Регистры служит промежуточной быстрой памятью, используя которые, процессор выполняет расчёты и сохраняет промежуточные результаты. Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций^[6].

Генератор тактовой частоты генерирует электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. В ритме ГТЧ работает центральный процессор⁶.

В итоге работу процессора можно объяснить так:

1. Генератор тактовой частоты посылает сигнал на устройство управления.
2. Устройство управления подает сигналы регистрам памяти и арифметико-логическому устройству и управляет ими для решения очередной задачи.
3. После решения задачи устройство управления посылает сигнал о завершении.
4. Иногда для решения задачи используется еще и математический сопроцессор.
5. Пользователь, используя клавиатуру, может инициировать обращение к процессору.
6. Сигнал с клавиатуры с помощью адаптера приходит на управляющее устройство через интерфейс системной шины.

Память

Память делится на основную и внешнюю память^[7].

Основная память делится в свою очередь на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)^[8].

Постоянное запоминающее устройство – энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных^[9]. ПЗУ бывают двух видов:

• С параллельным доступом (parallel mode или random access): такое ПЗУ может быть доступно в системе в адресном пространстве ОЗУ. Например, К573РФ5^[10];
• С последовательным доступом: такие ПЗУ часто используются для однократной загрузки констант или прошивки в процессор илиПЛИС, используются для хранения настроек каналов телевизора, и др. Например, 93С46, AT17LV512A⁹.

Оперативная память – это рабочая область для процессора компьютера. В ней во время работы хранятся программы и данные. Оперативная память часто рассматривается как временное хранилище, потому что данные и программы в ней сохраняются только при включенном компьютере или до нажатия кнопки сброса (reset)^[11].

Внешняя память делится на жесткие и магнитные диски.

Основой накопителей на магнитных дисках является диск (или диски), покрытые магнитными окислами, которые под воздействием магнитного поля могут изменять свою намагниченность и оставаться в таком состоянии достаточно длительное время. Магнитный диск может быть либо гибким, на основе полимеров, либо жестким, на основе алюминиевых пластин^[12].

Носителем в накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) является магнитный диск—дискета (флоппи-диск) — на полимерной основе, заключенный в пластиковый конверт¹². Носитель читается и записывается в приводе — дисководе, который содержит магнитную головку и двигатель, приводящий в движение диск и головку: Дискета может свободно выниматься из привода, поэтому дискеты чаше всего используют для переноса информации между компьютерами. Недостатками накопителей на гибких магнитных дисках являются их низкая емкость, недостаточные быстродействие и надежность.

Накопитель на жестком магнитном диске внешне представляет собой прочный металлический корпус, внутри которого находится один или несколько магнитных дисков. Он полностью герметичен и защищает дисковод от частичек пыли, которые при попадании в узкий зазор между головкой и поверхностью диска могут повредить чувствительный магнитный слой и вывести диск из строя. Кроме того, корпус экранирует накопитель от электромагнитных помех. Сам диск представляет собой круглую металлическую пластину с очень ровной поверхностью, покрытую тонким ферромагнитным слоем. Магнитные головки считывают и записывают информацию на диски. Цифровая информация преобразуется в переменный электрический ток, поступающий на магнитную головку, а затем передается на магнитный диск, но уже в виде магнитного поля, которое диск может воспринять и «запомнить»^[13].

Таким образом, работу памяти можно представить в следующем виде:

1. На жестком или магнитном диске храниться внешняя информация.
2. В ПЗУ хранится управляющая информация: программа BIOS и другие микропрограммы для координации работы системы.
3. При работе с системой результаты работы помещаются в оперативную память.
4. При необходимости данные берутся или добавляются во внешнюю память через соответствующие адаптеры.

Периферийные устройства

Периферийные устройства делятся на устройства ввода и устройства вывода. Устройства ввода преобразуют информацию в форму понятную машине, после чего компьютер может ее обрабатывать и запоминать. Устройства вывода переводят информацию из машинного представления в образы, понятные человеку^[14].

Самым известным устройством ввода информации является клавиатура (keyboard) – это стандартное устройство, предназначенное для ручного ввода информации. Работой клавиатуры управляет контроллер клавиатуры, расположенный на материнской плате и подключаемый к ней через разъем на задней панели компьютера⁸. При нажатии пользователем клавиши на клавиатуре, контроллер клавиатуры преобразует код нажатой клавиши в соответствующую последовательность битов и передает их компьютеру. Отображение символов, набранных на клавиатуре, на экране компьютера называется эхом^[15]. Обычная современная клавиатура имеет, как правило, 101-104 клавиши, среди которых выделяют алфавитно-цифровые клавиши, необходимые для ввода текста, клавиши управления курсором и ряд специальных и управляющих клавиш. Существуют беспроводные модели клавиатуры, в них связь клавиатуры с компьютером осуществляется посредством инфракрасных лучей.

Наиболее важными характеристиками клавиатуры являются чувствительность ее клавиш к нажатию, мягкость хода клавиш и расстояние между клавишами^[16]. На долговечность клавиатуры определяется количеством нажатий, которые она рассчитана выдержать. Клавиатура проектируется таким образом, чтобы каждая клавиша выдерживала 30-50 миллионов нажатий.

К манипуляторам относят устройства, преобразующие движения руки пользователя в управляющую информацию для компьютера. Среди манипуляторов выделяют мыши, трекболы, джойстики^[17].

Мышь предназначена для выбора и перемещения графических объектов экрана монитора компьютера. Для этого используется указатель, перемещением которого по экрану управляет мышь. Мышь позволяет существенно сократить работу человека с клавиатурой при управлении курсором и вводе команд. Особенно эффективно мышь используется при работе графическими редакторами, издательскими системами, играми. Современные операционные системы также активно используют мышь для управляющих команд.

У мыши могут быть одна, две или три клавиши. Между двумя крайними клавишами современных мышей часто располагают скрол. Это дополнительное устройство в виде колесика, которое позволяет осуществлять прокрутку документов вверх-вниз и другие дополнительные функции.

Мышь состоит из пластикового корпуса, cверху находятся кнопки, соединенные с микропереключателями. Внутри корпуса находится обрезиненный металлический шарик, нижняя часть которого соприкасается с поверхностью стола или специального коврика для мыши, который увеличивает сцепление шарика с поверхностью. При движении манипулятора шарик вращается и переедает движение на соединенные с ним датчики продольного и поперечного перемещения. Датчики преобразуют движения шарика в соответствующие импульсы, которые передаются по проводам мыши в системный блок на управляющий контроллер. Контроллер передает обработанные сигналы операционной системе, которая перемещает графический указатель по экрану^[18]. В беспроводной мыши данные передаются с помощью инфракрасных лучей. Существуют оптические мыши, в них функции датчика движения выполняют приемники лазерных лучей, отраженных от поверхности стола^[19].

Трекбол по функциям близок мыши, но шарик в нем больших размеров, и перемещение указателя осуществляется вращением этого шарика руками. Трекбол удобен тем, что его не требуется перемещать по поверхности стола, которого может не быть в наличии. Поэтому, по сравнению с мышью, он занимает на столе меньше места. Большинство переносных компьютеров оснащаются встроенным трекболом.

Джойстик представляет собой основание с подвижной рукояткой, которая может наклоняться в продольном и поперечном направлениях^[20]. Рукоятка и основание снабжаются кнопками. Внутри джойстика расположены датчики, преобразующие угол и направление наклона рукоятки в соответствующие сигналы, передаваемые операционной системе. В соответствии с этими сигналами осуществляется перемещение и управление графических объектов на экране.

Дигитайзер – это устройство для ввода графических данных, таких как чертежи, схемы, планы и т. п. Он состоит из планшета, соединенного с ним визира или специального карандаша. Перемещая карандаш по планшету, пользователь рисует изображение, которое выводится на экран.

Сканер – устройство ввода графических изображений в компьютер. В сканер закладывается лист бумаги с изображением. Устройство считывает его и пересылает компьютеру в цифровом виде^[21]. Во время сканирования вдоль листа с изображением плавно перемещается мощная лампа и линейка с множеством расположенных на ней в ряд светочувствительных элементов. Обычно в качестве светочувствительных элементов используют фотодиоды. Каждый светочувствительный элемент вырабатывает сигнал, пропорциональный яркости отраженного света от участка бумаги, расположенного напротив него. Яркость отраженного луча меняется из-за того, что светлые места сканируемого изображения отражают гораздо лучше, чем темные, покрытые краской. В цветных сканерах расположено три группы светочувствительных элементов, обрабатывающих соответственно красные, зеленые и синие цвета. Таким образом, каждая точка изображения кодируется как сочетание сигналов, вырабатываемых светочувствительными элементами красной, зеленой и синей групп. Закодированный таким образом сигнал передается на контроллер сканера в системный блок^[22].

Резюмируя главу, можно сказать, что основными устройствами вывода являются: монитор, принтер, плоттер, наушники и колонки, ввода: клавиатура, мышь, сканер, микрофон, тачпад, джойстик и сенсорный экран. Всех их объединяет необходимость наличия соответствующих адаптеров и драйверов для работы.

Программное обеспечение вычислительной системы

Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая использование вычислительной системы в интересах каждого ее пользователя^[23].

Различают системное и прикладное ПО. Схематически программное обеспечение можно представить так:

Системное ПО – это совокупность программ для обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное^[24]. Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д).

Базовое ПО включает в себя^[25]:

• операционные системы;
• оболочки;
• сетевые операционные системы.

Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты)^[26]:

• диагностики;
• антивирусные;
• обслуживания носителей;
• архивирования;
• обслуживания сети.

Прикладное ПО – это комплекс программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области^[27]. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.

Прикладные программы называют приложениями. Они включает в себя^[28]:

• текстовые процессоры;
• табличные процессоры;
• базы данных;
• интегрированные пакеты;
• системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);
• экспертные системы;
• обучающие программы;
• программы математических расчетов, моделирования и анализа;
• игры;
• коммуникационные программы.

Особую группу составляют системы программирования (инструментальные системы), которые являются частью системного ПО, но носят прикладной характер. Системы программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов^[29]. Системы программирования обычно содержат^[30]:

• трансляторы;
• среду разработки программ;
• библиотеки справочных программ (функций, процедур);
• отладчики;
• редакторы связей и др.

Существует огромное количество прикладных программ, но использовать их можно только при наличии базовых программ, как минимум, операционной системы. Базовое ПО при необходимости обращается к сервисному, так же, пользователь сам может инициировать обращение к сервисному ПО.

Правильно организованная связь аппаратного и программного обеспечения создает вычислительную систему.

2. Свойства вычислительных систем

Основными свойствами вычислительных систем являются:

• Масштабируемость;
• Универсальность;
• Производительность;
• Реконфигурируемость;
• Надежность и живучесть;
• Самодиагностика;
• Технико-экономическая эффективность.

Масштабируемость (Scalability) ВС. Под масштабируемостью ВС понимается их способность к наращиванию и сокращению ресурсов, возможность варьирования производительности^[31]. Сложность (трудоемкость) задач, решаемых на вычислительных средствах, постоянно растет. Для сохранения в течение длительного времени способности ВС адекватно решать сложные задачи необходимо, чтобы она обладала архитектурным свойством масштабируемости.

Это означает, в частности, что производительность, достигнутую ВС на заданном количестве вычислителей, можно увеличить, добавив еще один или несколько вычислителей^[32]. Выполнение этого свойства гарантируется принципами модульности, локальности, децентрализованности и распределенности^[33].

Свойство наращиваемости производительности предоставляет потенциaльную возможность решать задачи любой априори заданной сложности.

Универсальность (Genericity, Generality, Versatility) ВС. Вычислительные системы алгоритмически и структунно универсальны^[34]. Принято считать, что вычислительная система (основанная на модели вычислителя) являются алгоритмически универсальными, если она обладают способностью (без изменения своих структур) реализовать алгоритм решения любой задачи^[35].

B вычислительных системах могут быть реализованы не только любые алгоритмы, доступные ЭВМ, но и параллельные алгоритмы решения сложных задач.

Структурная универсальность позволяет говорить и o специализированности ВС: для каждой задачи допустима автоматическая настройка такой конфигурации из ресурсов ВС, которая наиболее адекватна алгоритму решения задачи. Таким образом, ВС это средство, в котором диалектически сочетаются противоположные свойства, универсальности и специализированности^[36].

Производительность (Performance, Throughput, Processing power) ВС. B отличие от ЭВМ, построенных на основе модели вычислителя, ВС не имеют принципиальных ограничений в повышении производительности. Увеличение производительности в них достигается за счет не только повышения физического быстродействия микроэлектроннык элементов, главным образом увеличения числа вычислителей^[37]. Следует подчеркнуть, что благодаря свойству однородности наращиваемость ВС осуществляется простым подключением дополнительных вычислений без конструктивны изменений первоначального состава системы^[38]. При этом достигается простота настройки ПО на заданное число вычислителей в системе. На основании последнего обеспечивается совместимость ВС различной производительности.

Реконфигурируемость (Reconfigurability) ВС. Структурная и функциональная гибкости ВС обусловлены широкими возможностями систем по статической и динамической реконфигурации. Статическая реконфигурация ВС обеспечивается: варьированием числа вычислителей, их структуры и состава; выбором дня вычислителей числа полюсов для связи c другими вычислителями; возможностью построения структур в виде графов, относящихся к различным классам; допустимостью применения в качестве связей каналов различных типов, различной физической природы и различной протяженности и т. п^[39]. Благодаря приспособленности ВС к статической реконфигурации достигается адаптация системы под область применения на этапе ее формирования.

Надежность и живучесть (Reliability and Robustness) ВС. Данные два понятия семантически близки, оба призваны характеризовать архитектурные способности ВС по выполнению возлагаемых на них функций. Однако каждое из них отражает специфические особенности ВС по использованию исправных ресурсов при переработке информации^[40].

Под надежностью ВС понимается ее способность к автоматической (программной) настройке и организации функционирования таких структурных схем, которые при отказах и восстановлении вычислителей обеспечивают заданный уровень производительности или, говоря иначе, возможность использовать фиксированное число ж равных вычислителей (при реализации параллельных программ решения сложных задач). Это понятие характеризует возможности ВС по переработке информации при наличии фиксированной структурной избыточности (представленной частью вычислителей) и при использовании параллельных программ c заданным числом ветвей.

Под живучестью ВС понимают свойство программной настройки и организации функционирования таких структурных схем, которые в условиях отказов и восстановления вычислителей гарантируют при выполнении параллельной программы производительность в заданных пределах или возможность использования всех исправных вычислителей^[41]. Понятие «живучесть» ВС характеризует их способности по организации отказоустойчивых вычислении или, говоря иначе, по реализации параллельных программ, допускающих варьирование числа ветвей в известных пределах.

Самоконтроль и самодиагностика (self-testing and self-diagnostics) ВС. Организация надежного и живучего функционирования ВС связана c контролем правильности их работы и c локализацией неисправностей в них^[42].

Заключение об исправности или неисправности отдельных вычислителей системы принимается коллективно всеми вычислителями на основе сопоставления их индивидуальных заключений об исправности соседних c ними вычислителей.

Технико-экономическая эффективность (Technical-econoпiical Efficiency) ВС. Конструктивная однородность позволяет резко сократить сроки разработки и изготовления систем, обеспечивает высокую технологичность производства, упрощает и статическую, и динамическую реконфигурации ВС, облегчает их техническую эксплуатацию^[43]. Она существенно упрощает процесс организации взаимодействий между вычислителями ВС и облегчает создание ПО.

В заключении данной главы, необходимо отметить, что сочетает все свойства в себе хорошо спроектированная вычислительная система, и необходимо заранее обдумывать возможности масштабируемости, универсальности и т.д.

3. Информационное обеспечение вычислительных систем

Информационное обеспечение - совокупность единой системы классификации и кодирования информации, унифицированных систем документации, схем информационных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных^[44].

Информационное обеспечение вычислительных систем является средством для решения следующих задач^[45]:

• однозначного и экономичного представления информации в системе (на основе кодирования объектов);
• организации процедур анализа и обработки информации с учетом характера связей между объектами (на основе классификации объектов);
• организации взаимодействия пользователей с системой (на основе экранных форм ввода-вывода данных);
• обеспечения эффективного использования информации в контуре управления деятельностью объекта автоматизации (на основе унифицированной системы документации).

Информационное обеспечение вычислительных систем включает два комплекса: внемашинное информационное обеспечение (классификаторы технико-экономической информации, документы, методические инструктивные материалы) и внутримашинное информационное обеспечение (макеты/экранные формы для ввода первичных данных в вычислительную систему или вывода результатной информации, структуры информационной базы: входных, выходных файлов, базы данных)^[46].

К информационному обеспечению предъявляются следующие общие требования^[47]:

• информационное обеспечение должно быть достаточным для поддержания автоматизируемых функций объекта;
• для кодирования информации должны использоваться принятые у заказчика классификаторы;
• для кодирования входной и выходной информации, которая используется на высшем уровне управления, должны быть использованы классификаторы этого уровня;
• должна быть обеспечена совместимость с информационным обеспечением систем, взаимодействующих с разрабатываемой системой;
• формы документов должны отвечать требованиям корпоративных стандартов заказчика (или унифицированной системы документации);
• структура документов и экранных форм должна соответствовать характеристикам терминалов на рабочих местах конечных пользователей;
• графики формирования и содержание информационных сообщений, а также используемые аббревиатуры должны быть общеприняты в этой предметной области и согласованы с заказчиком;

В вычислительной системе должны быть предусмотрены средства контроля входной и результатной информации, обновления данных в информационных массивах, контроля целостности информационной базы, защиты от несанкционированного доступа^[48].

В итоге, информационное обеспечение вычислительной системы можно определить как совокупность единой системы классификации, унифицированной системы документации и информационной базы.

4. Математическое обеспечение вычислительных систем

Все методы формализации задач, в том числе и те, на основе которых строится рациональная эксплуатация вычислительной системы, называются математическим обеспечением^[49].

Математическое обеспечение вычислительной системы, комплекс программ, описаний и инструкций, обеспечивающих автоматическое функционирование вычислительной системы. Различают общее математическое обеспечение (для организации вычислительного процесса на данной вычислительной системе) и специальное математическое обеспечение (для решения конкретных задач)^[50].

К средствам математического обеспечения относятся^[51]:

• средства моделирования процессов управления;
• типовые задачи управления;
• методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

Математическое обеспечение является составной частью программного обеспечения вычислительной системы. Прикладные и обеспечивающие программы формируются, прежде всего, на базе математических методов. В тех случаях, когда для решения той или иной актуальной задачи не удается подобрать математический метод, используются эвристические алгоритмы.

При этом следует помнить, что каждый из методов может быть применен для решения различных по специфике задач пользователей. И наоборот: одна и та же задача может решаться с помощью различных методов.

Важнейшие математические методы представлены в виде некоторых укрупненных группировок:

Линейное программирование – линейное преобразование переменных в системах линейных уравнений. Сюда следует отнести: симплекс-метод, распределительный метод, метод разрешающих множителей, статический матричный метод решения материальных балансов^[52].

Дискретное программирование представлено двумя классами методов: локализационные и комбинаторные методы. К локализационным относятся методы линейного целочисленного программирования. К комбинаторным – метод ветвей и границ, который используется для построения графиков производства и т.п^[53].

Математическая статистика применяется для корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов явлений и процессов. Корреляционный анализ применяется для установления тесноты связи между двумя или более стохастически независимыми явлениями или процессами^[54].

Регрессионный анализ устанавливает зависимость случайной величины от неслучайного аргумента. Дисперсионный анализ используется для установления зависимости результатов наблюдений от одного или нескольких факторов в целях выявления важнейших. Методы математической статистики используются также для прогностических расчетов^[55].

Динамическое программирование применяется для планирования и анализа процессов во времени. Динамическое программирование представляется в виде многошагового вычислительного процесса с последовательной оптимизацией целевой функции^[56]. Сюда следует отнести и имитационное моделирование.

Теория игр представляется рядом методов, использующихся для определения стратегии поведения конфликтующих сторон. Известные методы можно разделить на два класса – точные и приближенные (итеративные). Условно точная игра может, например, реализовываться на основе линейного программирования путем определенного упорядоченного перебора матрицы-игры. Реализация игры на основе приближенных методов имеет несколько вариантов, но каждый из методов основан на аналитическом осмыслении стратегии на каждом шаге (в каждой партии) с целью совершенствования поведения на последующих шагах (в следующих партиях).

Теория массового обслуживания (и родственное ей направление – теория управления запасами) включает большой класс задач, где на основе теории вероятностей оценивается, например, мощность или количество агрегатов, обслуживающих какой-либо производственный процесс, численность ремонтных рабочих, запасы ресурсов и т.п. в зависимости от характера спроса на них^[57]. При этом многие задачи управления запасами формализуются как задачи массового обслуживания и алгоритмически представляются как эвристические модели.

Параметрическое программирование является разновидностью линейного программирования, где коэффициенты при переменных линейного функционала, или коэффициенты при переменных системы линейных уравнений, или те и другие коэффициенты зависят от некоторого параметра. К этому направлению может быть отнесен динамический матричный метод решения материальных балансов.

Стохастическое программирование делится на статистическое и динамическое^[58]. В статистических задачах исследуемые параметры являются случайными величинами на определенном этапе. В динамических задачах имеют дело со случайными последовательностями. Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования. Динамические задачи являются предметом, так называемого Марковского программирования.

Теория графов – направление математики, где на основе определенной символики представляется формальное (схематическое) описание взаимосвязанности и взаимообусловленности множества работ, ресурсов, затрат и т.п^[59]. Набольшее практическое применение получил так называемый сетевой график (сетевой метод). На основе этой формализации с помощью эвристических или математических методов осуществляется исследование выделенного множества на предмет установления оптимального времени производства работ, оптимального распределения запасов и т.п. Одним из методов формализованного исследования являются эвристические алгоритмы систем ПЕРТ и ДЕРЕВО, а также линейное и нелинейное программирование на базе симплекс-метода^[60].

Заключение

В работе рассмотрены основные вопросы, касающиеся вычислительных систем.

Состав вычислительной системы представляет собой взаимосвязь аппаратного и программного обеспечения. Основой аппаратного обеспечения является процессор с находящимися внутри него арифметико-логическим устройством, устройством управления и внутренней памятью, работа процессора инициируются генератором тактовой частоты. Также аппаратное обеспечение не может работать без внутренней и внешней памяти. Для взаимодействия с пользователем аппаратному обеспечению необходимо иметь периферийные устройства ввода-вывода.

На аппаратном обеспечении разворачивается базовое и системное программное обеспечения. С помощью базового программного обеспечения запускаются прикладные программы необходимые пользователю.

Хорошая вычислительная система должна обладать рядом свойств. Масштабируемость необходима для принятия быстрых и адекватных мер, при увеличении количества задач выполняемых вычислительной системой. Универсальность необходима для возможности изменения вычислительной системы для решения новых задач. Надежность и живучесть вычислительной системы необходима для минимизации количества сбоев. Самодиагностика системы служит для минимизации времени простоя, система сама определят, что в ней что-то сломано и сигнализирует об этом. Технико-экономическая стабильность необходима для рациональной разработки и поддержки вычислительной системы.

Информационное обеспечении вычислительных систем служит для рационального использования входящей информации и адекватного ее представления в вычислительной системе.

Математическое обеспечение вычислительных систем используется для создания базовых и прикладных программ и инструкций позволяющих вычислительной системы функционировать автоматически. Математическое обеспечение базируется на различных областях математики. Математическое обеспечение может быть общим или специальным.

В ходе работы полностью рассмотрены основные аспекты вычислительных систем.

Библиография

1. ГОСТ Р 53622-2009 Информационные технологии (ИТ). Информационно-вычислительные системы. Стадии и этапы жизненного цикла, виды и комплектность документов — Введ. 2011-01-01. М.: Стандартинформ, 2011. — 27 с.
2. Алехина Г. В. Информатика. Базовый курс : учебное пособие / Под ред. Г. В. Алехиной. — 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Маркет ДС Корпорейшн, 2010. — 731 с.
3. Акулов, О. А., Медведев, Н. В. Информатика. Базовый курс: учебник / О. А. Акулов, Н. В. Медведев. – Москва: Омега-Л, 2009. – 557 с.
4. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. - М.: Бином, 2008. - 632 с.
5. Белоусов А.И., Ткачев С.Б. Дискретная математика: Учеб. для вузов. – М.: Изд-воМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.
6. Божко, В.П. Информатика: данные, технология, маркетинг / В.П. Божко, В.В. Брага, Н.Г. Бубнова. — М.: Финансы и статистика, 2014. — 224 c.
7. Виноградов, В. И. Дискретные информационные системы в научных исследованиях. Программное обеспечение модульных ИВС / В.И. Виноградов. - М.: Энергоиздат, 2004. - 208 c.
8. Гейн, А.Г. Основы информатики и вычислительной техники / А.Г. Гейн, В.Г. Житомирский, Е.В. Линецкий, и др.. — М.: Просвещение, 2013. — 254 c.
9. Горлач, Б.А. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие / Б.А. Горлач. - СПб.: Лань, 2013. - 320 c.
10. Данциг, Дж. Линейное программирование / Дж. Данциг. - М.: Прогресс, 2015. - 600 c.
11. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит. - М.: Вильямс, 2007. - 912 c.
12. Елисеев, С. В. Математическое и программное обеспечение в исследованиях манипуляционных систем / С.В. Елисеев, М.М. Свинин. - Москва: СИНТЕГ, 2011. - 296 c.
13. Горнец, Н. Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника» / Н. Н. Горнец, А. Г. Рощин. — М.: Академия, 2012. — 240 с.
14. Кирпичников, А. П. Прикладная теория массового обслуживания / А.П. Кирпичников. - М.: Издательство Казанского университета, 2008. - 118 c.
15. Корнеев В. В. Параллельные вычислительные системы / В. В. Корнеев. – М. : Нолидж, 1999. – 311 с.
16. Ляхович В.Ф., Молодцов В.А., Рыжикова Н.Б. Основы информатики. — М.: КноРус, 2016. — 348 с.
17. Мезенцев, К.Н. Автоматизированные информационные системы: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / К.Н. Мезенцев. — М.: ИЦ Академия, 2013. — 176 c.
18. Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. - М.: Academia, 2013. - 208 c.
19. Михеева Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности. — М.: Академия, 2013. — 384 с.
20. Олейник, П.П. Корпоративные информационные системы: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / П.П. Олейник. — СПб.: Питер, 2012. — 176 c.
21. Пупков К.А., Егупов Н.Д., Баркин А.И., др. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 1. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления; МГТУ им. Н. Э. Баумана - Москва, 2004. - 656 c.
22. Пухальский, Геннадий Иванович. Проектирование цифровых устройств: учебное пособие для студентов вузов. / Г. И. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. — СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2012. — 896 с.: ил.
23. Растригин, Л.А. Вычислительные машины, системы, сети... / Л.А. Растригин. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2017. - 224 c.
24. Румянцева, Е.Л. Информационные технологии: Учебное пособие / Е.Л. Румянцева, В.В. Слюсарь; Под ред. Л.Г. Гагарина. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 256 c.
25. Симонович, С.В. Практическая информатика / Симонович, С.В; Евсеев, Г.А.. — М.: АСТ-Пресс Книга, 2011. — 480 c.
26. Синаторов, С.В. Информационные технологии.: Учебное пособие / С.В. Синаторов. — М.: Альфа-М, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c.
27. Смирнов А. Д. Архитектура вычислительных систем : Учеб. пособие для втузов. - М., 1990. - 318 с. : ил.
28. Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Проектирование и производительность : пер. изд. / У. Столлингс. – 5-е изд. – М. [и др.] : Вильямс, 2002. – 892 с.
29. Судоплатов С.В., Овчинникова Е.В. Дискретная математика: Учебник. –2-еизд., перераб. – М.:ИНФРА-М;Новосибирск:Изд-воНГТУ, 2007. – 256с.
30. Угринович, Н. Информатика и информационные технологии / Н. Угринович. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2017. — 512 c.
31. Федотова, Е.Л. Информационные технологии в науке и образовании: Учебное пособие / Е.Л. Федотова, А.А. Федотов. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c.
32. Федотова, Е.Л. Информационные технологии в профессиональной деятельности: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2012. — 368 c.
33. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / А. Фокс, М. Пратт. - М.: 2011. - 259 c.

1. ГОСТ Р 53622-2009 Информационные технологии (ИТ). Информационно-вычислительные системы. Стадии и этапы жизненного цикла, виды и комплектность документов — Введ. 2011-01-01.  М.: Стандартинформ,  2011. — 27 с.

   ↑

2. Акулов, О. А., Медведев, Н. В. Информатика. Базовый курс: учебник / О. А. Акулов, Н. В. Медведев. – Москва: Омега-Л, 2009. – 557 с. ↑

3. Алехина Г. В. Информатика. Базовый курс : учебное пособие / Под ред. Г. В. Алехиной. — 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Маркет ДС Корпорейшн, 2010. — 731 с. ↑

4. Акулов, О. А., Медведев, Н. В. Информатика. Базовый курс: учебник / О. А. Акулов, Н. В. Медведев. – Москва: Омега-Л, 2009. – 557 с. ↑

5. Алехина Г. В. Информатика. Базовый курс : учебное пособие / Под ред. Г. В. Алехиной. — 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Маркет ДС Корпорейшн, 2010. — 731 с. ↑

6. Акулов, О. А., Медведев, Н. В. Информатика. Базовый курс: учебник / О. А. Акулов, Н. В. Медведев. – Москва: Омега-Л, 2009. – 557 с. ↑

7. Пухальский, Геннадий Иванович. Проектирование цифровых устройств: учебное пособие для студентов вузов. / Г. И. Пухальский, Т. Я. Новосельцева. — СПб.; М.; Краснодар: Лань, 2012. — 896 с.: ил. ↑

8. Румянцева, Е.Л. Информационные технологии: Учебное пособие / Е.Л. Румянцева, В.В. Слюсарь; Под ред. Л.Г. Гагарина. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 256 c. ↑

9. Угринович, Н. Информатика и информационные технологии / Н. Угринович. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2017. — 512 c. ↑

10. Синаторов, С.В. Информационные технологии.: Учебное пособие / С.В. Синаторов. — М.: Альфа-М, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c. ↑

11. Божко, В.П. Информатика: данные, технология, маркетинг / В.П. Божко, В.В. Брага, Н.Г. Бубнова. — М.: Финансы и статистика, 2014. — 224 c. ↑

12. Федотова, Е.Л. Информационные технологии в науке и образовании: Учебное пособие / Е.Л. Федотова, А.А. Федотов. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c. ↑

13. Федотова, Е.Л. Информационные технологии в профессиональной деятельности: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2012. — 368 c. ↑

14. Горнец, Н. Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника» / Н. Н. Горнец, А. Г. Рощин. — М.: Академия, 2012. — 240 с. ↑

15. ¹⁵ Федотова, Е.Л. Информационные технологии в профессиональной деятельности: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2012. — 368 c. ↑

16. Синаторов, С.В. Информационные технологии.: Учебное пособие / С.В. Синаторов. — М.: Альфа-М, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c. ↑

17. Угринович, Н.Д. информатика и информационные технологии: Учебник для 10-11 классов / Н.Д. Угринович. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2014. — 512 c. ↑

18. Федотова, Е.Л. Информационные технологии в профессиональной деятельности: Учебное пособие / Е.Л. Федотова. — М.: ИД ФОРУМ, НИЦ ИНФРА-М, 2012. — 368 c. ↑

19. Горнец, Н. Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника» / Н. Н. Горнец, А. Г. Рощин. — М.: Академия, 2012. — 240 с. ↑

20. Синаторов, С.В. Информационные технологии.: Учебное пособие / С.В. Синаторов. — М.: Альфа-М, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c. ↑

21. Горнец, Н. Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Информатика и вычислительная техника» / Н. Н. Горнец, А. Г. Рощин. — М.: Академия, 2012. — 240 с. ↑

22. Угринович, Н.Д. информатика и информационные технологии: Учебник для 10-11 классов / Н.Д. Угринович. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2014. — 512 c. ↑

23. Гейн, А.Г. Основы информатики и вычислительной техники / А.Г. Гейн, В.Г. Житомирский, Е.В. Линецкий, и др.. — М.: Просвещение, 2013. — 254 c. ↑

24. Ляхович В.Ф., Молодцов В.А., Рыжикова Н.Б. Основы информатики. — М.: КноРус, 2016. — 348 с. ↑

25. Синаторов, С.В. Информационные технологии.: Учебное пособие / С.В. Синаторов. — М.: Альфа-М, НИЦ ИНФРА-М, 2013. — 336 c. ↑

26. Михеева Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности. — М.: Академия, 2013. — 384 с. ↑

27. Олейник, П.П. Корпоративные информационные системы: Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения / П.П. Олейник. — СПб.: Питер, 2012. — 176 c. ↑

28. Симонович Практическая информатика / Симонович, С.В; Евсеев, Г.А.. — М.: АСТ-Пресс Книга, 2011. — 480 c. ↑

29. Мезенцев, К.Н. Автоматизированные информационные системы: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / К.Н. Мезенцев. — М.: ИЦ Академия, 2013. — 176 c. ↑

30. Гейн, А.Г. Основы информатики и вычислительной техники / А.Г. Гейн, В.Г. Житомирский, Е.В. Линецкий, и др.. — М.: Просвещение, 2013. — 254 c. ↑

31. Смирнов А. Д. Архитектура вычислительных систем : Учеб. пособие для втузов. - М., 1990. - 318 с. : ил. ↑

32. Корнеев В. В. Параллельные вычислительные системы / В. В. Корнеев. – М. : Нолидж, 1999. – 311 с. ↑

33. Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Проектирование и производительность : пер. изд. / У. Столлингс. – 5-е изд. – М. [и др.] : Вильямс, 2002. – 892 с. ↑

34. Растригин, Л.А. Вычислительные машины, системы, сети... / Л.А. Растригин. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2017. - 224 c. ↑

35. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / А. Фокс, М. Пратт. - М.: 2011. - 259 c. ↑

36. Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. - М.: Academia, 2013. - 208 c. ↑

37. Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. - М.: Academia, 2013. - 208 c. ↑

38. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / А. Фокс, М. Пратт. - М.: 2011. - 259 c. ↑

39. Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Проектирование и производительность : пер. изд. / У. Столлингс. – 5-е изд. – М. [и др.] : Вильямс, 2002. – 892 с. ↑

40. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / А. Фокс, М. Пратт. - М.: 2011. - 259 c. ↑

41. Растригин, Л.А. Вычислительные машины, системы, сети... / Л.А. Растригин. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2017. - 224 c. ↑

42. Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. - М.: Academia, 2013. - 208 c. ↑

43. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / А. Фокс, М. Пратт. - М.: 2011. - 259 c. ↑

44. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве / А. Фокс, М. Пратт. - М.: 2011. - 259 c. ↑

45. Растригин, Л.А. Вычислительные машины, системы, сети... / Л.А. Растригин. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 2017. - 224 c. ↑

46. Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В.Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. - М.: Academia, 2013. - 208 c. ↑

47. Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Проектирование и производительность : пер. изд. / У. Столлингс. – 5-е изд. – М. [и др.] : Вильямс, 2002. – 892 с. ↑

48. Столлингс У. Структурная организация и архитектура компьютерных систем. Проектирование и производительность : пер. изд. / У. Столлингс. – 5-е изд. – М. [и др.] : Вильямс, 2002. – 892 с. ↑

49. Елисеев, С. В. Математическое и программное обеспечение в исследованиях манипуляционных систем / С.В. Елисеев, М.М. Свинин. - Москва: СИНТЕГ, 2011. - 296 c. ↑

50. Пупков К.А., Егупов Н.Д., Баркин А.И., др. Методы классической и современной теории автоматического управления. В 5 томах. Том 1. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления; МГТУ им. Н. Э. Баумана - Москва, 2004. - 656 c. ↑

51. Виноградов, В. И. Дискретные информационные системы в научных исследованиях. Программное обеспечение модульных ИВС / В.И. Виноградов. - М.: Энергоиздат, 2004. - 208 c. ↑

52. Данциг, Дж. Линейное программирование / Дж. Данциг. - М.: Прогресс, 2015. - 600 c. ↑

53. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. - М.: Бином, 2008. - 632 с. ↑

54. Горлач, Б.А. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие / Б.А. Горлач. - СПб.: Лань, 2013. - 320 c. ↑

55. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ / Н. Дрейпер, Г. Смит. - М.: Вильямс, 2007. - 912 c. ↑

56. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. - М.: Бином, 2008. - 632 с. ↑

57. Кирпичников, А. П. Прикладная теория массового обслуживания / А.П. Кирпичников. - М.: Издательство Казанского университета, 2008. - 118 c. ↑

58. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. - М.: Бином, 2008. - 632 с. ↑

59. Судоплатов С.В., Овчинникова Е.В. Дискретная математика: Учебник. –2-еизд., перераб. – М.:ИНФРА-М;Новосибирск:Изд-воНГТУ, 2007. – 256с. ↑

60. Белоусов А.И., Ткачев С.Б. Дискретная математика: Учеб. для вузов. – М.: Изд-воМГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. ↑