06.Praktikum

Практикум (лабораторный)
Практикум состоит из четырех лабораторных работ и блока задач.
В первой работе рассматриваются вопросы представление различных типов данных в те хнических средствах информационных технол огий.
Вторая работа рассматривает персональный компьютер и его типовой состав технических
средств. Производится оценка производительн ости компьютера при передачи информации, ра сположенной на жестком диске. Рассматриваются
факторы влияющие на производительность ко мпьютера.
Третья работа рассматривает технические
средства компьютерных сетей. Производится
оценка производительности компьютерной сети
при передачи информации с удаленного сервера в
сети на жесткий диск персонального компьютера.
Рассматриваются факторы влияющие на произв одительность компьютерной сети.
В четвертой работе рассмотрено влияние
выбора технических средств информационных
технологий на показатели деятельности комме рческой организации. Кратко рассмотрена модель
совокупной стоимости владения информацио нной системой.
Для успешного выполнения лабораторных
работ необходимо изучение соответствующих
модулей теоретического блока (лекций).
Задачи представляют собой иллюстрации
к теоретическим сведениям из лекционного ку рса. При этом для правильного решения каждой
задачи необходимо владение материалом из нескольких лекций.
Лабораторная работа №1. Представление информации
1. Требования к содержанию, оформлению и порядку выполнения
Указанные в настоящей лабораторной работе требования относятся ко всем последующим лабор аторным работам курса «Технические средства информационных технологий…».
Лабораторная работа – небольшой отчет, обобщающий проведенную студентом работу, которую
представляют для защиты преподавателю.
Отчет по лабораторной работе является учебным документом, выполненным студ ентом по учебному плану при изучении дисциплины.
Лабораторные работы, предусмотренные программой учебной дисциплины, выполняются обучающимися на лабораторных занятиях в соответствии с расписанием учебных занятий.
К выполнению лабораторных работ обучающиеся допускаются на основании результатов устного
опроса, проводимого преподавателем в начале лабораторного занятия с целью выяснения степени освоения
обучающимся рассматриваемого на лабораторных занятиях теоретического материала, цели, порядка в ыполнения и оформления результатов лабораторной работы.
Оформление отчета по лабораторной работе и его защита преподавателю осуществляются, как правило, в период лабораторного занятия.
Повторная защита обучающимся отчета по лабораторной работе допускается, как правило, в течение одной недели со дня ее выполнения на лабораторном занятии в соответствии с расписанием учебных
занятий.
К лабораторным работам предъявляется ряд требований, основным из которых является полное, и счерпывающее описание всей проделанной работы, позв оляющее судить о полученных результатах, степени
выполнения заданий и профессиональной подготовке студентов.
В отчет по лабораторной работе должны быть включены следующие пункты:
- титульный лист (Приложение 1);
- введение (содержит: цель работы; краткие т еоретические сведения; условные обозначения, симв олы и сокращения – Приложение 2);
- основная часть (должна содержать краткое описание используемых для проведения лабораторной
работы технических средств, методики проведения работы, полученные результаты);
- заключение (с анализом результатов работы и выводами);
- библиографический список;
- приложение (если есть необходимость).
1
2. Общая постановка задачи
Владение навыками представления разнообразной информации в двоичном коде важно для пон имания особенностей функционирования технических средств информационных технологий.
В работе предлагается практическое овладение навыками работы с числами в различных системах
счисления, а также с текстовой информацией в широко используемых стандартах кодирования.
Варианты представления разнообразной мультимедийной информации (изображения, звук, и т.п.)
не рассматриваются.
3. Теоретическая часть
Изучение систем счисления, которые используются в компьютерах, важно для понимания того, к аким образом производится обработка данны х в технических средствах.
3.1. Системы счисления
Система счисления – способ записи чисел с помощью заданного набора специальных символов
(цифр) и сопоставления этим записям реальных значений. Все системы счисления делят на непозиционные
и позиционные. Примером непозиционной системы – римская система записи чисел. В современной вычислительной технике основной является двоичная позиционная система счисления.
Позиционных систем счисления существует множество и отличаются они друг от друга алфавитом
– множеством используемых цифр. Размер алфавита (число цифр в нем) называется основанием системы
счисления. Последовательная запись символов алфавита (цифр) изображает число. Позиция символа в из ображении числа называется разрядом. Разряду с номером 0 соответствует младший разряд целой части
числа. Каждому символу соответствует определенное число, которое меньше основания системы счисл ения. В зависимости от позиции (разряда) числа значение символа умножается на степень основания, пок азатель которой равен номеру разряда.
Таким образом, целое положительное число А в позиционной системе счисления можно предст авить выражением:
(1)
или
, где p – основание системы счисления, целое положительное число; a – символ
(цифра); n – номер старшего разряда числа.
Обозначения цифр берутся из алфавита, который содержит p символов. Каждой цифре соответств ует определенный количественный эквивалент. Обозначение
следует понимать как цифру в k-м разряде.
Всегда выполняется неравенство: <p.
Запись A(p) указывает, что число А предста влено в системе счисления с основанием р:
(2)
Примером системы счисления является всем нам хорошо известная десятичная система счисления.
Любое число в ней записывается с помощью цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Важно, что значение каждой
цифры зависит от того места, на котором она стоит в этой записи. Например, 1575: цифра 5 в записи числа
встречается дважды: цифра 5 в последнем разряде – число единиц, а цифра 5, находящаяся в записи числа
левее, – число сотен. Т.к. значение каждой цифры (ее " вес") определяется той позицией, которую цифра з анимает в записи числа, то система счисления называется позиционной. В десятичной системе счисления
значение единицы каждого разряда в 10 раз больше единицы соседнего с ним правого разряда.
Само число 10 называется основанием системы счисления, а цифры, используемые в десятичной
системе – базисными числами этой системы.
Но в качестве основания системы счисления можно выбрать любое целое число. Чтобы отличить, в
какой системе счисления записано число, будем ука зывать основание системы счисления в виде индекса в
десятичной системе счисления, заключенного в круглые скобки. Если основание системы счисления равно
10 или очевидно из контекста, то индекс будет опущен.
В компьютере для представления информации использу ются десятичная, двоичная и шестнадцатеричная системы счисления. Количество цифр, которое требуется для изображения числа в позиционной
системе счисления , равно основанию системы счисления р. Например, для записи чисел в двоичной сист еме счисления требуется две цифры, в десятичной – десять, а в шестнадцатеричной – шестнадцать.
Двоичная система счисления имеет набор цифр {0, 1}, р=2. В общем виде, используя формулу (1),
двоичное число можно представить выражением:
(3)
Например, число 101101(2) можно записать так:
101101(2) = 1*2↑5+0*2↑4+1*2↑3+1*2↑2+0*2↑1+1*2↑0
2
(здесь знаком ↑ обозначена операция возведения в степень, т.е. 2 ↑5 обозначает «два в пятой степени»).
Двоичная система счисления имеет особую значимость в информатике: внутреннее представление
любой информации в компьютере является двоичным, т.е. описывается набором символов только из двух
знаков 0 и 1.
Шестнадцатеричная система счисления имеет набор цифр {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F},
p = 16. Для изображения чисел в шестнадцат еричной системе счисления требуются 16 цифр. Для обознач ения первых десяти цифр используются цифры десятичной системы счисления, шесть остальных – первых
шесть прописных букв латинского алфавита. По формуле (1) шестнадцатеричное число может быть пре дставлено так:
(4)
Пример
1. Число E7F8140 по формуле (4) запишется так:
Представление информации, хранящейся в памяти компьютера, в ее истинном двоичном виде вес ьма громоздко из-за большого количества цифр. Поэтому при записи такой информации на бумаге и ли выводе ее на экран принято использовать восьмеричную или шестнадцатеричную системы счисления. В с овременных компьютерах чаще используется шестнадцатеричная система счисления.
Таб. 1. Некоторые степени двойки и шестнадцати.
K
1
2
3
2 ↑ (k)
2
4
8
16 ↑ (k)
16
256
4096
K
7
8
2 ↑ (k)
128
256
16 ↑ (k)
*
*
* - вычислите самостоятельно!
9
512
*
4
16
65536
5
32
1048576
6
64
*
10
*
*
11
2048
*
12
*
*
Таб.2.Соответствие чисел в различных системах счисления :
Шестнадцатеричная
Восьмеричная
Десятичная (dec)
(hex)
(oct)
0
0
0
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
4
5
5
5
6
6
6
7
7
7
8
8
10
9
9
11
10
A
12
11
B
13
12
C
14
13
D
15
14
E
16
15
F
17
Двоичная
(bin)
0
1
10
11
100
101
110
111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
3.2.Арифметические операции, выполняемые в позиционных системах счисления
Пусть заданы два целых положительных числа в позиционной системе счисления с основанием р.
Запишем эти числа в виде:
(5)
(6)
Сумма этих чисел равна числу, которое может быть записано в аналогичном вид е:
3
(7)
Сложение выполняется по следующим правилам:
- операция сложения выполняется поразрядно, начиная с младших разрядов в слагаемых;
- в каждом одноименном разряде слагаемых суммируются соответствующие цифры и перенос из
предыдущего разряда суммы;
- если сумма цифр одноименных разрядов слагаемых и переноса меньше основания системы счи сления, то перенос в следующий разряд равен нулю, если равна или больше – то равен единице.
В качестве примера рассмотрим арифметические операции в двоичной системе с числения.
3.2.1. Арифметические операции над числами в двоичной системе счисления
Правила выполнения арифметических операций над однозначными двоичными числами:
Правила сложения
Правила вычитания
Правила умножения
0+0=0
0-0=0
0*0=0
0+1=1
0 - 1 = -1
1*0=0
1+0=1
1-0=1
0*1=0
1 + 1 = 10
1-1=0
1*1=1
Примеры.
1. Сложить два числа: 1010(2) + 10101(2) = 11111(2) ;
2. Найти разность двух чисел 10101(2) и 1010(2): 10101(2) - 1010(2) = 1011(2);
3. Умножить два числа 1011(2) и 101(2): 1011(2) * 101(2) = 110111(2).
3.2.2. Перевод чисел из одной системы счисления в другую
Перевод чисел из одной системы счисления в другую составляет важную часть машинной арифм етики. Рассмотрим основные правила перевода.
Правило 1.
Для перевода чисел из любой системы счисления в десятичную можно воспользоваться выражен ием (1). Сначала в десятичную систему счисления переводится основание той системы, из которой осущес твляется перевод, а затем цифры исходного числа. Результаты подставляются в выраже ние (1). Полученная
сумма дает искомый результат.
Пример. Перевести в десятичную систему счисления числа С7(16) и 1010(2) :
С7(16) = 12*16↑1 + 7*16↑0 = 192 + 7 =199(10);
1010 (2) = 1*2↑3 + 1*2↑1 = 10(10).
Правило 1.1. (Схема Горнера).
Эквивалентными рассмотренному правилу 1 являются алгоритмы для вычисления значения мног очлена в некоторой точке х, заданные следующими формулами:
(8)
(9)
Запись (9) носит название вычислительной схемы Горнера.
Например:
Алгоритм, задаваемый формулой (9) требует ме ньше арифметических операций и сводится к в ыполнению последовательной цепочки операций умножения и сложения в порядке их записи слева направо,
поэтому при переводе чисел в десятичную систему счисления можно воспользоваться схемой Горнера.
Чтобы перевести целую часть числа из десятичной системы счисления в систему с основанием р,
необходимо разделить ее на р, остаток даст младший разряд числа. Полученное частное вновь делят на р –
остаток даст следующий разряд числа и т.д.
Пример. Перевести десятичное число 25 в двоичную систему счисления:
25 : 2 = 12 (остаток 1);
12 : 2 = 6 (остаток 0),
6 : 2 = 3 (остаток 0),
3 : 2 = 1 (остаток 1),
1 : 2 = 0 (остаток 1).
Таким образом, 25(10) = 11001(2) .
Перевод чисел из десятичной системы счисления в шестнадцатеричную про изводится аналогично.
Правило 2.
4
Для перевода целых чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием р:
- последовательно делить заданное число и получаемые целые части на новое основание счисления
(р) до тех пор, пока целая часть не станет меньше нового основания счисления.
- полученные остатки от деления, представленные цифрами из нового счисления, записать в виде
числа, начиная с последней целой части.
Преобразования чисел из двоичной в восьмеричную и шестнадцатеричную системы и на оборот
просты потому, что числа 8 и 16 являются целыми степенями числа 2.
Правило 3.
Для того, чтобы перевести число, записанное в восьмеричной системе в двоичный код, необходимо
каждую цифру восьмеричного числа представить триадой двоичных символов. Лишн ие нули в старших
разрядах отбрасываются. Например:
12345667(8) = 001 010 011 100 101 110 110 111(2) =
= 1 010 011 100 101 110 110 111(2).
Правило 4.
Обратный перевод производится так: каждая триада двоичных цифр заменяется восьмеричной ци фрой. Для правильного перевода число должно быть выровнено, т.е. число двоичных знаков должно быть
кратно трем. Выравнивание производится простым дописыванием требуемого количества нулей перед
старшим разрядом целой части числа. Например:
1100111(2) = 001 100 111(2) = 147(8).
Правило 5.
При переводах чисел между двоичным и шестнадцатеричным системами счисления используются
четверки двоичных чисел – тетрады. При необходимости выравнивание выполняется до длины двоичного
числа, кратной четырем. Например:
12345ABCDEF(16) = 1 0010 0011 0100 0101 1010 1011 1100 1101 1110 1111(2);
11001111010 1110(2) = 0110 0111 1010 1110(2) = 67AF(16).
Правило 6.
При переходе из восьмеричной системы счисления в шестнадцатеричную и обратно используется
вспомогательный, двоичный код числа. Нап ример:
1234567(8) = 001 010 011 100 101 110 111(2)
= 0101 0011 1001 0111 0111(2) = 53977(16);
1267ABC(16) = 0001 0010 0110 0111 1010 1011 1100(2)
= 010 010 011 001 111 101 010 111 100(2) = 223175274(16).
3.3. Кодирование текстовой информации
В качестве наименьшей единицы измерения информации принят 1 бит. Бит соответствует одному
разряду в двоичной системе счисления. Эта система лежит в основе большинства архитектур современных
технических средств (см. архитектуру фон Неймана). Более крупными единицами измерения информации в
компьютере являются:
1 байт = 8 бит; 1 Кбайт = 2↑10 байт;
1 Мбайт = 2↑10 Кбайт; 1 Гбайт = 2↑10 Мбайт.
Поскольку информация в компьютере хранится в дискретной форме, для ее записи используется н екоторый конечный набор знаков, называем ый алфавитом. Очень часто в качестве алфавита используется
таблица кодов, содержащая около 256 знаков. Каждому знаку соответствует числовой код. Этот код хранит
образ соответствующего знака в памяти компьютера. Для понимания системы кодирования информации
необходимо рассмотреть правила преобразования числовых кодов в различные системы счисления.
Общеупотребительным стандартом кодирования символьной информации является таблица кодов
ASCII (читается «аскИ», ударение на последнем слоге).
Таблица кодов ASCII может быть представлена в виде таблицы из 16 строк и 16 столбцов. Двои чный код изображения каждого символа получается «склеиванием» старшего полубайта с младшим. В та блице младший полубайт записан в заголовке столбцов, старший полубайт в заголовке строк. На рисунке
представлены коды первых 128 символов.
5
Рис. Стандартный код для обмена информацией (ASCII) ANSI X3.110 -1983 (фрагмент).
Примеры.
1. Шестнадцатеричный код ASCII символа числа «1»: 31
2. Шестнадцатеричный код ASCII слова «table»: 74 61 62 6С 65
3. Цифры 0–9 представляются своими двоичными значениями (напр имер, 5=0101), перед которыми
стоит 0011, т.е. 5 кодируется как 00110101 в двоичном или как 35 в шестнадцатеричном коде.
4. Двоично-десятичные числа (BCD) превращаются в ASCII -строку с помощью простого добавления слева 0011 к каждому двоично-десятичному полубайту.
5. Символ «пробел» имеет шестнадцатеричный код 20.
Буквы верхнего и нижнего регистров различаются в своём представл ении только одним битом, что
упрощает преобразование регистра и прове рку на диапазон.
Таким образом, для хранения одного символа в ASCII -кодировке требуется 1 байт памяти компьютера.
Однако 8-битовая кодировка является недостаточной для кодировки всех символов письменностей
народов Земли.
В настоящее время наряду с ASCII-кодировкой символов широко применяется на 16-битовая кодировка Unicode (читается «юникод»).
Подробное рассмотрение вопросов кодирования любых чисел в настоящей лабораторной работе не
предполагается. Кратко рассмотрим кодирование отрицательных и вещественных чисел.
Числа кодируются особым образом. Например, целое число, в зависимости от типа, может кодир оваться одним, двумя или четырьмя байтами. Для получения кода положительного целого числа достаточно
перевести его из десятичной в двоичную систему счисления , например, десятичное число 12 кодируется
как двоичное 00001100 (при однобайтовом типе числа). Отрицательные целые числа часто кодируются в
так называемом дополнительном коде, когда старший двоичный разряд используется как признак отриц ательности числа, а остальные разряды должны быть такими, чтобы сумма отрицательного числа и его м одуля равнялась нулю. Так, десятичное число –1 будет представлено как двоичное 1111111111111111 (при
двухбайтовом типе числа). Минимально допустимое двухбайтовое число – 32768 кодируется как
1000000000000000, а максимальное 32767 – как 0111111111111111.
Для вещественных чисел система кодирования является более сложной. Обычно для каждого числа
часть байтов отводится для хранения мантиссы числа, а часть – для порядка числа.
4. Список индивидуальных данных
1. Произвести перевод чисел из одной системы счисления в другую (по вариантам):
6
2. Представить свои фамилию, имя и отчество кодами ASCII (использовать латиницу) в шестнадцатеричной и двоичной записи.
5. Пример выполнения работы
Выполнения перевода чисел из одной системы счисления в другую ясно из рассмотренных примеров.
Приведем пример выполнения второго задания – представление текстовой строки в коде ASCII.
Пусть фамилия и имя студента – (Конев Петр). Тогда записать его имя и фамилию латинскими символами можно так: Konev Petr. Используя для каждой буквы ее шестнадцатеричный код в соответствии с
таблицей ASCII получим следующую искомую последоват ельность:
Символ латинского алфавита
Представление ASCII
HEX (шестнадцатеричное)
BIN (двоичное)
K.
4B
01001011
o.
6F
01101111
n.
6E
01101110
e.
65
01100101
v.
76
01110110
пробел
20
00100000
P.
50
01010000
e.
65
01100101
t.
74
01110100
r.
72
01110010
6. Контрольные вопросы к защите
Для чего нужно изучать системы счисления?
7
Что называется системой счисления?
На какие два типа можно разделить все системы счисления?
Какие системы счисления называются непозиционными? Почему? Приведите пример такой си стемы счисления и записи чисел в ней?
Какие системы счисления применяются в вычис лительной технике: позиционные или непозицио нные? Почему?
Какие системы счисления называются позиционными?
Как изображается число в позиционной системе счисления?
Что называется основанием системы счисления?
Что называется разрядом в изображении числа?
Как можно представить целое положительное число в позиционной системе счисления?
Приведите пример позиционной системы счисления.
Опишите правила записи чисел в десятичной системе счисления: а) какие символы образуют алфавит десятичной системы счисления? б) что является основанием десятичной системы счисления? в) как
изменяется вес символа в записи числа в зависимости от занимаемой позиции?
Какие числа можно использовать в качестве основания системы счисления?
Какие системы счисления применяются в компьютере дл я представления информации?
Охарактеризуйте двоичную систему счисления: алфавит, основание системы счисления, запись
числа.
Почему двоичная система счисления используется в информатике?
Дайте характеристику шестнадцатеричной системе счисления: алфавит, осн ование, запись чисел.
Приведите примеры записи чисел.
По каким правилам выполняется сложение двух положительных целых чисел?
Каковы правила выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления?
Для чего используется перевод чисел из одной систем ы счисления в другую?
Сформулируйте правила перевода чисел из системы счисления с основанием р в десятичную си стему счисления и обратного перевода: из десятичной системы счисления в систему счисления с основан ием р. Приведите примеры.
В каком случае для перевода чисел из одной системы счисления (СС) в другую может быть испол ьзована схема Горнера вычисления значения многочлена в точке? Каковы преимущества ее использования
перед другими методами? Приведите пример.
Как выполнить перевод чисел из двоичной СС в восьмеричную и обратный перевод? Из двоичной
СС в шестнадцатеричную и обратно? Приведите примеры. Почему эти правила так просты?
По каким правилам выполняется перевод из восьмеричной в шестнадцатеричную СС и наоборот?
Приведите примеры.
Какая форма представления информации называется непрерывной, а какая – дискретной?
Какая форма представления информации – непрерывная или дискретная – приемлема для компьютеров и почему?
Какова единица измерения информации?
Как задаются производные единицы измерения информац ии?
Как определяется алфавит?
Как кодируются символы в памяти компьютера?
Что собой представляет таблица ASCII кодов?
Как кодируются целые положительные числа в памяти компьютера?
Каковы особенности представления целых отрицательных чисел в памяти компьюте ра?
Как кодируются действительные числа?
Сколько различных символов может быть закодировано с использованием 8 -ми битовой кодировки?
Сколько различных символов может быть закодировано с использованием 16 -ти битовой кодировки?
7. Способ оценки результатов
Работа оценивается по принципу «зачёт - не зачет».
Не зачет – допущена хотя бы одна ошибка в индивидуальном задании – 0 баллов.
Зачет – отсутствуют какие либо ошибки – 100 баллов.
8
Лабораторная работа №2. Оценка производительности дисковой подсистемы ПК. Структура и состав ПК. Модель фон-Неймана.
Цель работы является изучение структуры и состава технических средств современного ПК . Рассматривается модель фон-неймановской архитектуры компьютерной системы. Выполняется оценка производительности дисковой подсистемы ПК в случае выполнения копирования файлов на жестком диске .
1. Требования к содержанию, оформлению и порядку выполнения
Указанные в Лабораторной работе №1 требования к содержанию и оформлению относятся в полной
мере к настоящей лабораторной работе.
2. Теоретическая часть
Для выполнения целей лабораторной работы и правильного понимания процессов, происходящих в
вычислительных системах (на примере персонального компьютера) менеджеру информационных систем
необходимо иметь представление об архитектуре ЭВМ .
Машина фон Неймана (фон-неймановская машина) это вычислительная система построенная на
следующих принципах (см. рис.1).
1. Основными ее блоками являются арифметико -логическое устройство, устройство управления, з апоминающее устройство и устройства ввода -вывода.
2. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти.
3. Устройство управления и арифметико-логическое устройство, обычно объединенные в централ ьный процессор, определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной
памяти.
4. Внутренний код машины двоичен.
Подробнее с архитектурой фон Неймана следует ознакомиться в части 3 темы III «Краткий обзор
теоретических основ».
На рис.2 показан пример фон-неймановской архитектуры современного ПК , построенного по магистрально-модульному принципу.
Подробнее с принципами построения персонального компьютера следует ознакомиться в части 2
темы IV «Общая характеристика и классификация средств вычислительной техники».
Рис.1. Архитектура фон-Неймана.
Рис.2. Магистрально-модульная структура современного ПК.
Для выполнения оценки скорости работы дисковой подсист емы вам необходимо ознакомится с особенностями организации файловой системы ПК в Приложение 3.
Суть оценки скорости работы дисковой подсистемы персонального компьютера состоит в следу ющем. Средствами операционной системы (программа «Проводник») организуется копирование файла фиксированного размера. С помощью прибора измерения времени ф иксируется время копирования файла T.
Оценка скорости работы дисковой подсистемы V при выполнении операции копирования файлов может
быть выражена формулой:
V = C/T
(1)
Если размер файла выражен в Мбайт, а время в секундах, то скорость копирования файла будет в ыражена в Мбайт/с.
3. Общая постановка задачи
Изучить модель фон-неймановской архитектуры ПК. Произвести классификацию состава технич еских средств ПК за которым Вы работаете. Изобразить графически структуру ПК в соответствии с моделью
фон Неймана.
Произвести оценку производительность дисковой подсистемы ПК при выполнении файловых оп ераций (копирование файлов достаточно большого размера). Изучить два случая: 1) копирование одного
файла-«эталона»; 2) одновременное копирование двух файлов – «эталона» и второго.
9
Сравнить скоростные характеристики дисковой подсистемы ПК при копировании файла-«эталона»
для двух случаев.
Сделать выводы о факторах влияющих на среднюю скорость копир ования файла.
Подготовить отчет по выполнению работы в соответствии с требованиями.
Средства для выполнения работы
1.Программные:
Стандартное ПО системы MS Windows: Менеджер задач (Task Manager), Проводник (Windows
Explorer), Утилита установки системного в ремени (Data and Time Properties). Если политика безопасности
использования ресурсов ПК в общедоступном классе не допускает запускать утилиту установки системного времени, используйте показания доступных часов с секундной стрелкой или таймер сотового телефона.
2. Технические: Компьютер пользователя.
4. Список индивидуальных данных
Для каждого пользователя индивидуальными данными являются состав технических средств и пр оизводительность персонального компьютера на котором выполняется лабораторная работа.
5. Пример выполнения работы
Для выполнения работы выполним следующие действия.
I. Оценка скорости копирования одного файла -«эталона».
1) Создадим два каталога на рабочем столе компьютера с именами "Источник", "Приемник" .
2) Создадим файл "эталон" достаточного размера (рекомендуется не менее 300 Мбайт и не более 0,8
Гбайт) в каталоге "Источник". Практически создать файл нужного размера можно путем архивирования н ескольких файлов небольшого размера.
3) Запустим стандартное окно местного времени:
(в случае невозможности запустить это окно – используйте часы).
4) Запустим процесс копирования файла "эталон" из каталога "Источник" в каталог "Приемник" о дновременно зафиксируем время старта процесса по часам с точностью до секунд.
5) При окончании процесса копирования зафиксируем время окончания процесса с точностью до
секунд;
6) Определим время процесса копирования в секундах; Удалим скопированный файл из каталога
"Приемник";
7) Произвести оценку скорости работы дисковой подсистемы при копировании одного файла по
формуле (1).
8) Занесем результаты измерения времени копирования в строку очередного эксперимента, как п оказано в таблице 1.
9) Для уменьшения случайной погрешности измерения времени произве дём шаги 4-7 еще два раза.
10) Определим оценку скорости копирования файла как среднее по результатам трёх измерений.
11) Удалим оба каталога на рабочем столе компьютера с именами "Источник", "Приемник" вместе с
их содержимым. Очистим «корзину»
.
10
Результаты измерений поместим в следующую таблицу:
Табл. 1. Результаты трех экспериментов по измерению скорости копирования единственного файла«эталона».
№ эксперимента
1
2
3
Размер
«эталона»
Время начала
Время окончания
C,
T1
T2
Мбайт
(час:мин:сек)
(час:мин:сек)
512
09:15:00
09:15:00
512
09:25:00
09:25:00
512
09:35:00
09:35:00
Среднее по трем экспериментам:
Длительность
копирования
T = T2 - T1,
С
30
25
33
Оценка скорости копирования
V=C/T,
Мбайт/с
17,1
20,5
16,5
18
II. Оценка скорости копирования файла-«эталона» при одновременном копировании второго файла
сопоставимого размера.
1) Создадим два каталога на рабочем столе компьютера с именами "Источник", "Приемник" .
2) Создадим файл "эталон" достаточного размера (рекомендуется не менее 300 Мбайт и не более 0,8
Гбайт) в каталоге "Источник". Создадим файл "второй" достаточного размера (рекомендуется выбрать его
размер на 100-200 Мбайт больше чем размер файла «эталон») в каталоге "Источник".
3) Запустим стандартное окно местного времени.
4) Запустим процесс копирования файла "второй" из каталога "Источник" в каталог "Приемн ик" одновременно зафиксируем время старта процесса по часам с точностью до секунд. Не мешкая, запустим
процесс копирования файла "эталон" из каталога "Источник" в каталог "Приемник" одновременно зафи ксируем время старта процесса по часам с точностью до сек унд.
5) При окончании процесса копирования файла «эталон» зафиксируем время окончания процесса с
точностью до секунд. При окончании процесса копирования файла «второй» зафиксируем время окончания
процесса с точностью до секунд.
6) Определим время процесса копирования в секундах; Удалим скопированные файлы из каталога
"Приемник";
7) Произведём оценку скорости работы дисковой подсистемы при копировании файла «эталон» по
формуле (1).
8) Занесем результаты измерения времени копирования в строку очередного экспе римента, как показано в таблице 1.
9) Для уменьшения случайной погрешности измерения времени произве дём шаги 4-8 еще два раза.
10) Определим оценку скорости копирования файла как среднее по результатам трёх измерений.
11) Удалим оба каталога на рабочем столе компьютера с именами "Источник", "Приемник" вместе с
их содержимым. Очистим «корзину».
Результаты измерений времени копирования файла «эталон» поместим во вторую таблицу:
Табл. 2. Результаты трех экспериментов по измерению скорости копирования файла -«эталона» при одновременном копировании еще одного файла сопоставимого размера. Нами выбран файл размером 700
Мбайт.
№ эксперимента
1
2
3
Размер
«эталона»
Время начала
Время окончания
C,
T1
T2
Мбайт
(час:мин:сек)
(час:мин:сек)
512
09:45:00
09:46:09
512
09:55:00
09:55:58
512
10:05:00
10:05:16
Среднее по трем экспериментам:
Длительность
копирования
T = T2 - T1,
с
69
58
76
Оценка скорости копирования
V=C/T,
Мбайт/с
7,4
8,8
6,7
8
Результаты измерений времени копирования файла «второй» поместим таблицу:
Табл. 3. Результаты трех экспериментов по измерению времени копирования файла «второй» .
11
№ эксперимента
1
2
3
Размер файла
Время начала
«второй»
C, Мбайт
T1 (час:мин:сек)
700
09:44:56
700
09:54:58
700
10:04:57
Среднее по трем экспериментам:
Время окончания
T2 (час:мин:сек)
09:46:19
09:56:08
10:05:21
Длительность копирования
T = T2 - T1, с
83
70
84
79
Время начала и окончание всех экспериментов округлено с точностью до секунд. Оценка скорости
копирования во всех экспериментах округлена с точностью д о десятых. Средняя оценка скорости копирования для двух случаев копирования файла-«эталона» округлена с точностью целых.
III. Сделаем следующие выводы:
Оценка скорости копирования файла зависит от:
1) Характеристик технических средств ПК;
2) Количества одновременно выполняемых на ПК программ и задач пользователя;
Разброс в определении времени копирования файла -«эталона» объясняется:
1) Погрешностями определения времени выбранным способом;
2) Количества одновременно выполняемых на ПК программ и их характера .
6. Контрольные вопросы к защите
Сравните модель архитектуры ЭВМ фон Неймана (рис. 1) с примером структуры современного
ПК (рис.2). Перечислите различия, укажите сходство.
Какими архитектурными особенностями технических средств определяется (ограничиваетс я)
скорость работы дисковой подсистемы персонального компьютера?
Как влияет на скорость работы дисковой подсистемы работа операционной системы?
Поясните последовательность и укажите путь перемещения информации при копировании файла
с использованием рис.2 в тексте лабораторной работы.
Перечислите основные технические характеристики современных процессоров. Приведите примеры их конкретных величин.
Перечислите основные технические характеристики оперативной памяти. Приведите примеры их
конкретных величин.
Перечислите основные технические характеристики системных магистралей современных ПК.
Приведите примеры их конкретных величин.
Перечислите основные технические характеристики современных жестких дисков. Приведите
примеры их конкретных величин.
Перечислите основные технические характеристики современных принтеров. Приведите примеры
их конкретных величин. Перечислите способы формирования изображения на бумаге.
Приведите классификацию памяти.
Приведите классификацию известных вам устройств ввода -вывода.
7. Способ оценки результатов
Работа оценивается по принципу «зачёт - не зачет».
Не зачет – допущена хотя бы одна ошибка в индивидуальном задании – 0 баллов.
Зачет – отсутствуют какие либо ошибки – 100 баллов.
Лабораторная работа №3. Оценка производительности сегмента компьютерной сети. Структура и состав компьютерных сетей. Модель OSI.
Целью работы является: изучение структуры и состава технических средств современных технол огий компьютерных сетей; модель взаимодействия открытых систем (OSI – open system interconnect); оценка
производительности сегмента сети университета на операциях копирования файлов.
1. Требования к содержанию, оформлению и порядку выполнения
Указанные в Лабораторной работе №1 требования к содержанию и оформлению относятся в полной
мере к настоящей лабораторной работе.
12
2. Теоретическая часть
Перед выполнением работы следует ознакомиться с темой IV «Компьютерные сети».
Классификация сетей ЭВМ и их топологий приведена во втором разделе темы.
Эталонная модель OSI рассмотрена в разделе 4.1. темы IV.
Функционирование физической среды передачи данных рассмотрено в разделе 8 темы IV.
Работа сетей Ethernet и виды сетевого оборудования рассмотрены в разделе 9 темы IV.
Организация структурированной кабельной системы кратко изложено в разделе 10 той же темы .
Суть оценки скорости работы сегмента локальной сети университета состоит в следующем. Средс твами операционной системы (проводник) организуется копирование файла фиксированного размера С.
Средствами операционной системы фиксируется время копирования файл а T. Оценка скорости V работы
дисковой подсистемы при выполнении операции копирования файлов может быть выражена формулой:
V = C/T
(1)
Если размер файла выражен в Мбайт, а время в секундах, то скорость копирования файла будет в ыражена в Мбайт/с.
3. Общая постановка задачи
При выполнении работы нужно:
1) Изучить модель OSI, блок-схему сегмента компьютерной сети, используемой для выполнения
лабораторной работы.
2) Изучить особенности передачи информации с позиции модели OSI. Произвести оценку произв одительности сегмента сети университета при выполнении файловых операций (копирование файлов бол ьшого размера). Изучить два случая: копирование одного файла (одной группы файлов) и одновременное
копирование двух файлов (двух групп файлов). Провести сравнение скоростных характеристик для двух
случаев.
3) Изучить особенности физических сред передачи данных задействованных в сегменте сети (нул евой и первый уровень протокола OSI) при выполнении работы.
4) Изучить сетевое оборудование, обеспечивающее передачу данных при выполнении операций копирования файлов в сети.
5) Рассмотреть примеры построения сетей (локальных и масштаба предприятия).
Структурная схема сегмента сети представлена на рис.1.
Рис. 1. Схема фрагмента сети передачи данных. Показаны компьютеры класса 4-7 корпуса 15,
сервер, сетевое оборудование, каналы передачи данных. С разрешения управления информатизации БелГУ.
13
Средства для выполнения работы
1.Программные: Стандартное ПО системы MS Windows: Менеджер задач (Task Manager), Проводник (Windows Explorer), Утилита установки системного времени (Data and Time Properties) . Если политика
безопасности использования ресурсов ПК в общедоступном классе не допускает запускать утилиту установки системного времени, используйте показания доступных часов с секундной стрелкой или таймер сотового телефона.
2. Технические: Компьютер пользователя, компьютерная сеть университета.
4. Список индивидуальных данных
Для каждого пользователя индивидуальными данны ми являются состав технических средств и пр оизводительность персонального компьютера , на котором выполняется лабораторная работа , а также структура и состав компьютерной сети.
5. Пример выполнения работы
Предполагается
копировать
файлы
из
каталога
сервера
по
адресу
ftp://ftp.bsu.edu.ru/AppFREE/Education/ (далее этот каталог именуется «Источник») на жесткий диск локального компьютера.
Для выполнения работы выполним следующие действия.
I. Оценка скорости копирования одного файла -«эталона».
1) Создадим каталог на рабочем столе ПК с именем "Приемник".
2) Выберем файл-"эталон" достаточного размера (рекомендуется не менее 60 Мбайт и не более 0,1
Гбайт, если в каталоге нет одного файла нужного размера можно выбрать группу файлов – в этом случае
группу файлов мы так же будем именовать «эталон» ) в каталоге "Источник".
3) Запустим стандартное окно местного времени:
4) Запустим процесс копирования файла "эталон" из каталога "Источник" в каталог "Приемник" одновременно зафиксируем время старта процесса по часам с точностью до секунд.
5) При окончании процесса копирования зафиксир уем время окончания процесса с точностью до
секунд;
6) Определим время процесса копирования в секундах; Удалим скопированный файл из каталога
"Приемник";
7) Произвести оценку скорости работы дисковой подсистемы при копировании одного файла по
формуле (1).
8) Занесем результаты измерения времени копирования в строку очередного эксперимента, как п оказано в таблице 1.
9) Для уменьшения случайной погрешности измерения времени выполним шаги 4-7 еще два раза.
10) Определим оценку скорости копирования файла как среднее по результатам трёх измерений.
11) Удалим каталог на рабочем столе компьютера с имен ем, "Приемник" вместе с его содержимым.
Очистим «корзину»
.
Результаты измерений поместим в следующую таблицу:
14
Табл. 1. Результаты трех экспериментов по измерению скорости копирования единственного файла «эталона».
№ эксперимента
1
2
3
Размер
«эталона»
Время начала
Время окончания
C,
T1
T2
Мбайт
(час:мин:сек)
(час:мин:сек)
51,2
09:15:00
09:15:00
51,2
09:25:00
09:25:00
51,2
09:35:00
09:35:00
Среднее по трем экспериментам:
Длительность
копирования
T = T2 - T1,
С
30
25
33
Оценка скорости копирования
V=C/T,
Мбайт/с
1,7
2,1
1,7
1,8
II. Оценка скорости копирования файла-«эталона» при одновременном копировании второго файла
сопоставимого размера.
1) Создадим каталог на рабочем столе компьютера с имен ем "Приемник".
2) Выберем файл-"эталон" достаточного размера (рекомендуется не менее 60 Мбайт и не более 0,1
Гбайт, если в каталоге нет одного файла нужного размера , можно выбрать группу файлов, – в этом случае
группу файлов мы так же будем именовать «эталон» ) в каталоге "Источник". Выберем файл "второй" достаточного размера (рекомендуется выбрать его размер на 20-40 Мбайт больше чем размер файла «эталон»)
в каталоге "Источник".
3) Запустим стандартное окно местного времени.
4) Запустим процесс копирования файла "второй" из каталога "Источник" в каталог "Приемник" одновременно зафиксируем время старта процесса по часам с точностью до секунд. Не мешкая, запустим
процесс копирования файла "эталон" из каталога "Источник" в каталог "Приемник" одновременно зафи ксируем время старта процесса по часам с точностью до секунд.
5) При окончании процесса копирования файла «эталон» зафиксируем время окончания процесса с
точностью до секунд. При окончании процесса копирования файла «второй» зафиксируем время окончания
процесса с точностью до секунд.
6) Определим время процесса копирования в секундах; Удалим скопированные файлы из каталога
"Приемник";
7) Произведём оценку скорости работы дисковой подсистемы при копировании файла «эталон» по
формуле (1).
8) Занесем результаты измерения времени копирования в строку очередного эк сперимента, как показано в таблице 1.
9) Для уменьшения случайной погрешности измерения времени произве дём шаги 4-8 еще два раза.
10) Определим оценку скорости копирования файла как среднее по результатам трёх измерений.
11) Удалим каталог на рабочем столе компьютера с именем "Приемник" вместе с его содержимым.
Очистим «корзину».
Результаты измерений времени копирования файла «эталон» поместим во вторую таблицу:
Табл. 2. Результаты трех экспериментов по измерению скорости копирования файла -«эталона» при одновременном копировании еще одного файла сопоставимого размера. Нами выбран файл размером 80 Мбайт.
№ эксперимента
1
2
3
Размер
«эталона»
Время начала
Время окончания
C,
T1
T2
Мбайт
(час:мин:сек)
(час:мин:сек)
51,2
09:45:00
09:46:09
51,2
09:55:00
09:55:58
51,2
10:05:00
10:05:16
Среднее по трем экспериментам:
Длительность
копирования
T = T2 - T1,
с
69
58
76
Оценка скорости копирования
V=C/T,
Мбайт/с
0,74
0,88
0,67
0,8
Результаты измерений времени копирования файла «второй» поместим таблицу:
Табл. 3. Результаты трех экспериментов по измерению времени копирования файла «второй».
№ экспери-
Размер файла
Время начала
Время окончания
15
Длительность ко-
мента
1
2
3
«второй»
C, Мбайт
T1 (час:мин:сек)
80
09:44:56
80
09:54:58
80
10:04:57
Среднее по трем экспериментам:
T2 (час:мин:сек)
09:46:19
09:56:08
10:05:21
пирования
T = T2 - T1, с
83
70
84
79
Время начала и окончание всех экспериментов округлено с точностью до секунд. Оценка скорости
копирования во всех экспериментах округлена с точностью до сотых. Средняя оценка скорости копирования для двух случаев копирования файла-«эталона» округлена с точностью до десятых.
III. Сделаем следующие выводы:
Оценка скорости копирования файла зависит от:
1) Характеристик технических средств ПК;
2) Количества одновременно выполняемых на ПК программ и задач пользователя;
3) Характеристик технических средств сервера;
4) Характеристик технических средств локальной сети (оборудования и каналов передачи данных).
5) Прочих (загруженности каналов передачи данных, сетевого обор удования, сервера задачами
пользователей)
Разброс в определении времени копирования файла -«эталона» объясняется:
1) Погрешностями определения времени выбранным способом;
2) Количества одновременно выполняемых на ПК программ и их характера.
6. Контрольные вопросы к защите
Что такое компьютерная сеть?
Что необходимо для создания компьютерных сетей? Приведите примеры.
Какова основная задача, решаемая при создании компьютерных сетей?
Как следует рассматривать архитектуру компьютерных сетей согласно модели OS I?
Для чего предназначается верхний (седьмой) уровень архитектуры - прикладной?
Каково назначение физического уровня OSI?
Что такое протоколы? Для чего они предназначены?
Что такое интерфейсы? Для чего они предназначены?
По какому принципу компьютерные сети делятся на локальные и глобальные?
Какой компьютер называется файловым сервером?
Что такое шлюзы? Какими могут быть шлюзы?
Каковы основные компоненты локальной сети?
Что такое рабочие станции?
Что такое серверы сети?
Что такое топология сети?
Какие вы знаете топологии сетей?
Какие существуют виды кабелей для объединения компьютеров в сеть?
Для чего служит сетевая карта?
Что такое концентратор? Приведите его основные технические характеристики.
Что такое маршрутизатор? Приведите его основные технические характеристики.
В зависимости от удаленности компьютеров сети условно разделяют на (несколько вар.): мес тные; локальные; домашние; глобальные; национальные.
Локальная вычислительная сеть представляет собой (один вар.): систему управления базами данных; коммуникационную систему; операционную систему; информационную систему
Что такое login (один вар.): Пароль; Имя пользователя; Протокол передачи данных ; Web -браузер.
Отметьте основные аппаратные компоненты ЛВС (несколько вар.): персональные комп ьютеры;
серверы; рабочие станции; принтеры; линии передачи данных.
Какой из ниже перечисленных адресов является именем сетевого ресурса (один вар.):
\\bsusrv\public; c:\bsusrv\mail; //bsusrv/public; c:/bsusrv/mail.
Для сетевого имени компьютера используе тся максимум (один вар.): 4 символа; 8 символов; 16
символов; 32 символа; 64 символа; 128 символов.
7. Способ оценки результатов
Работа оценивается по принципу «зачёт - не зачет».
Не зачет – допущена хотя бы одна ошибка в индивидуальном задании – 0 баллов.
16
Зачет – отсутствуют какие либо ошибки – 100 баллов.
Лабораторная работа №4. Выбор технических средств
Целью данной работы является изучение влияния выбора технических средств информационных
технологий на стоимость информационной системы (ИС). В работе кратко рассматривается модель совокупной стоимости владения информационной системой.
В лабораторной работе нужно сравнить между собой два варианта информационной системы ко ммерческого предприятия по заданному критерию.
В ходе выполнения работы следует:
а) изучить понятие стоимости информационной системы и модель TCO (« Total Cost of Ownership»)
– совокупной стоимости владения;
б) повторить элементы классификации технических средств ИТ. Вспомнить назначение и основные
характеристики ТС.
в) выполнить задания и ответить на вопросы к работе;
г) рассчитать и сравнить стоимость владения двух вариантов проект ов информационной системы
коммерческой фирмы.
д) сделать выводы о предпочтительности использования конкретного варианта проекта.
е) оформить результаты лабораторной работы в виде отчета.
1. Требования к содержанию, оформлению и порядку выполнения
Указанные в Лабораторной работе №1 требования к содержанию и оформлению относятся в по лной мере к настоящей лабораторной работе.
2. Теоретическая часть
Стоимость информационной системы
Стоимость создания ИС определяется фактическими затратами. Стоимость владения (эксплуатации)
ИС посчитать не так просто. Однако менеджерам необходимо анализировать и управлять плановыми и
внеплановыми затратами, связанными с владением и ис пользованием каждого компонента ИС на протяжении всего срока её службы.
Исходные положения при определении стоимости информационной системы:
- решения об инвестициях в информационные технологии принимаются исходя из экономической
целесообразности, определяемой выгодой, риском и расходами;
- рост затрат ведет к пропорциональному повышению эффективности работы сотрудников и гибк ости;
- чрезмерная экономия ведет к увеличению времени простоев и числа обращений за технической
поддержкой;
- обычно оцениваются средние затраты организации для конкретной среды по сравнению со сре днеотраслевыми затратами на одного клиента.
Модель совокупной стоимости владения информационной системой
Существует ряд подходов к определению TCO. Для получения представления о способе расче та
стоимости эксплуатации информационной системы рассмотрим один из подходов, предлагаемых фирмами
Microsoft и Interpose (см. Приложение 4).
Рассматриваемый подход предполагает, что расходы на программно -аппаратные средства связаны с
другими статьями затрат, например на техническую поддержку, обучение и простои. Предлагаемая ими
модель совокупной стоимости владения информационной системой позволяет измерять этот показатель и
напрямую использовать его для выработки действенных планов улучшения структуры рас ходов на информационную систему.
Суть модели:
- анализируются структуры затрат для каждого типа оборудования (серверов, клиентов, принтеров и
т.д.);
- осуществляется классификация оборудования (портативные компьютеры/настольные, сервер файловый и печати/сервер приложения и т.д.), операционные системы (Windows XP/Windows NT/Linux и
т.д.);
- учитываются все особенности каждого типа оборудования;
- общие затраты на ИС разделяются на две группы: прямые затраты и косвенные затраты.
17
Прямые затраты:
- на аппаратно-программные средства (капитальные вложения и отчисления по лицензиям на новые
системы, модернизацию и обновления);
- на администрирование (оплата сетевого и системного администрирования, администрирования
накопителей, труда и аутсорсинга, а также задачи реагирующего и упреждающего управления); на по ддержку (служба технической поддержки, обучение, материально -техническое снабжение, командировки,
договоры на обслуживание и поддержку, а также накладные расходы);
- на разработку (создание приложений и «содер жания», тестирование и подготовка документации, в
том числе разработка новых проектов, адаптация к требованиям заказчиков и обслуживание);
- на оплату коммуникационных средств (выделенной линии и доступа к серверам).
Косвенные затраты (конечные пользовател и предоставляют поддержку сами себе и своим колл егам):
- связанные с конечными пользователями (самопомощь, обращение к коллегам, нерегулярное из учение каких-либо материалов и «бестолковая суета»);
- вызванные простоями (потери из-за плановых и внеплановых перерывов).
3. Общая постановка задачи
В лабораторной работе нужно сравнить между собой два проекта информационной системы ко ммерческого предприятия «Рога и копыта» (далее «Р&K») по критерию TCO. Период сравнения составляет
один календарный год.
Краткая характеристика бизнеса фирмы «Р&K».
«Р&K» предоставляет платный доступ в Интернет для пользователей – физических лиц. В помещении находится двадцать компьютерных мест для предоставления услуг. Время работы: с 8 до 20 часов без
перерыва и выходных. Средняя сложившаяся стоимость одного часа аналогичных услуг для пользователя
на рынке – 4 руб./Мбайт.
При использовании модели TCO в данной работе сделаны следующие допущения:
- косвенные затраты в расчете не учитываются ;
- из прямых затрат учитываются только: капитальные вложения (затраты на покупку необходимых
технических средств) и затраты на закупку лицензий на ПО ;
- затраты на администрирование не учитываются ;
- учитываются только некоторые особенности каждого типа оборудования, существенные для да нной учебной лабораторной работы;
- структура затрат для каждого типа оборудования для упрощения не анализируется и не учитыв ается;
- классификация оборудования производится в максимально упрощенном виде исходя из сведений
представленных в лекциях по курсу ТСИТ.
Обратите внимание! В практике вашей последующей работы как менеджера информационных си стем, перечисленные в данной работе допущения и упрощения могут привести к неверному результату, так
как исключенные из рассмотрения детали на практике могут принять решающее з начение.
В отчете по выполнению лабораторной работе обязательно необходимо графически представить
схему, поясняющую состав и структуру связей информационной системы. Схем ы проектов следует выполнить либо вручную с использованием карандаша и линейки либо с помощью любых программных средств,
которыми вы владеете.
Расчеты, необходимые для обоснования ваших суждений о TCO двух вариантов проекта, следует
оформить в табличном виде.
4. Пример выполнения работы
В качестве примера перед выполнением основного задан ия рассмотрим и сравним два варианта получения твердых копий ваших любительских фотографий. Первый вариант предполагает приобретение д омашнего принтера (печать фотографий дома), второй – заказ фотографий в специализированной организ ации (печать на стороне).
Из всех затрат при расчете ТСО рассматривается только ограниченный набор прямых затрат. Для
определенности предположим следующее:
а) период рассмотрения – 2 года;
б) количество фотографий печатаемых в месяц - 100 шт.;
в) затраты на приобретение альбомов для хранения отпечатков, затраты на транспорт для закупки
расходных материалов и проч. в расчет не берутся.
Результат расчета вместе с исходными данными приведен в следующей таблице.
Табл. Сравнение двух вариантов получения твердых копий любительских фотог рафий.
18
№
Единица измерения
Показатель
Значения
Вариант 1
Вариант 2
«Печать до«Заказ на
ма»
стороне»
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Период рассмотрения (выбран равен сроку эк сгод
1.1.
2
2
плуатации принтера)
Количество фотографий, печатаемых в месяц
шт./мес.
1.2.
100
100
Стоимость струйного принтера (цветной)
руб.
2.1.
1600
Стоимость 1 листа фотобумаги формата А6 (10х15
руб.
2.2.
см.)
2,5
Стоимость комплекта чернил на 300 листов фо рруб.
2.3.
мата А6
400
РАСЧЕТ
Количество фотографий которые будут отпечаташт.
2 400,0
2 400,0
ны за период
Количество комплектов чернил, которые будут
шт.
8,0
потрачены на печать фотографий
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
Затраты на фотобумагу за период рассмотр ения
руб.
6 000,0
(считаем, что брака нет)
Затраты на чернила
руб.
3 200,0
Затраты на ремонт принтера (предполагаем , что не
руб.
0,0
ломается 2 года)
Затраты на покупку принтера
руб.
1 600,0
Всего затрат за период рассмотрения
руб.
10 800,0
14 400,0
руб.
3.
Стоимость одной фотографии
4,5
6
Данные о стоимости отпечатка при заказе фотографий на стороне взяты из анализа прайс -листов
белгородских компаний по состоянию на август 2007 года.
Из расчетов следует, что при принятых исходных положениях выгоднее производить печать в домашних условиях (одна фотография обходится в 4,5 руб.) по сравнению с заказом фотографий на стороне.
5. Контрольные вопросы к защите
1. Какие технические средства использовались в рассмотренных вами проектах?
2. Какой из проектов является предпочтительным по критерию TCO?
3. Рассмотрите взаимодействие технических средств с позиции модели взаимодействия откр ытых сетей OSI в лучшем варианте проекта из п редложенных вам к анализу в этой лабораторной работе.
Поясните с использованием графического представления уровней модел и OSI.
4. Рассмотрите конфигурацию технических средств компьютеров используемых фирмой «Р&K».
Соотнесите конкретные технические средства компьютеров фирмы «Р&K» с архитектурой фон Нейм ана. Изобразите графически.
5. Сделайте выводы о целесообразности практи ческого применения предложенных вам вариантов
построения информационной системы фирмы «Р&K».
6. Целесообразно ли, на ваш взгляд, применить для локальной сети как среду передачи данных
ВОЛС? А для подключения к провайдеру Интернет? Поясните ваш выбор крите рия для оценки целесообразности применения ВОЛС.
7. Задача. Изучите таблицу в которой рассмотрен пример к этой лабораторной работе. Проан ализируйте результат сравнения двух вариантов затрат на печать любительских фотографий. Предп оложите, что вы хотите приобрести для дома устройство печати фотографий. Сделайте выбор устро йства из имеющихся на рынке. Узнайте цены на устройства струйной печати и расходные материалы и
проведите оценку ваших затрат за тот же период. Для поиска нужной информации можно порекоменд овать воспользоваться сайтами поставщиков, например:
http://www.nix.ru; http://www.ret.ru;
http://www.polaris.ru. В ответе обязательно укажите наименов ание выбранного вами устройства и ра сходных материалов и источник информации.
6. Список индивидуальных данных
Варианты персональных заданий для студентов приведены в Табл. 1.
Варианты величины Интернет-трафика представлен в Табл. 2.
19
Перечень оборудования, программного обеспечения и услуг сторонних поставщиков приведены в
Табл. 3.
Варианты используемых программных средств приведены в Табл. 4.
Варианты схем технических средств приведены в Табл. 5.1., 5.2., 5.3.
Табл. 1. Способы построения информационной системы. (Каждому студенту следует сравнить между с обой два варианта технических средств при тех же величине трафика и ПО ).
Информационная система, проект №
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Параметры информационной системы
Величина внешнего траТехнические средства, ваПрограммные средфика, вариант взять из
риант взять из таблиц:
ства, вариант взять
таблицы 2
из таблицы 4
А
5.3, 5.2
1
Б
5.3, 5.1
2
В
5.3, 5.1
1
Г
5.2, 5.1
2
А
5.2, 5.3
1
Б
5.2, 5.1
2
В
5.1, 5.3
1
Г
5.1, 5.2
2
А
5.1, 5.3
1
Б
5.3, 5.2
2
В
5.3, 5.1
1
Г
5.3, 5.1
2
А
5.2, 5.1
1
Б
5.2, 5.3
2
В
5.2, 5.1
1
Г
5.1, 5.3
2
А
5.1, 5.2
1
Б
5.1, 5.3
2
В
5.3, 5.2
1
Г
5.3, 5.1
2
А
5.3, 5.1
1
Б
5.2, 5.1
2
В
5.2, 5.3
1
Г
5.2, 5.1
2
А
5.1, 5.3
1
Б
5.1, 5.2
2
В
5.1, 5.3
1
Г
5.3, 5.2
1
А
5.3, 5.1
2
Б
5.3, 5.1
2
Табл. 2. Средняя величина интернет-трафика за один календарный месяц:
Вариант:
Величина трафика, Гбайт
А
10
Б
30
В
50
Г
100
Табл. 3. Перечень оборудования программного обеспечения и услуг сторонних поставщиков
№
1.
2.
3.
4.
Наименование
Компьютер (на базе процессора Intel Core 2 DUO 2,8 ГГц.
ОЗУ – 1 Гбайт; НЖМД – 320 Гбайт; DVD; 1 Гбит LAN; Графический ускоритель NVIDIA 8200. LCD монитор 22’, клавиатура, мышь)
Модем (US Robotics V90 56000)
Операционная система для персонального компьютера
(Windows XP Home edition)
Операционная система для персонального компьютера
20
Цена
27000 руб. за 1 шт.
800 руб. за 1 шт.
1800 руб. за одну лицензию для
одного компьютера
500 руб. за лицензию для неог-
(Linux)
5.
6.
7.
8.
Коммутатор (Fast Ethernet 100 Mbit, 24 порта)
Структурированная кабельная система (прокладка в коробах
с необходимой разводкой)
ADSL-модем
Оборудование радио-Ethernet
раниченного количества компьютеров
3000 руб. за 1 шт.
4000 руб. за 1 шт.
1300 руб. за 1 шт.
8000 руб. за 1 шт.
Табл. 4. Программные средства
Вариант 1
На каждом месте пользователя установлена лицензионная система Linux.
Вариант 2
На каждом месте пользователя установлена лицензионная система Windows
XP Home Еdition.
Табл. 5.1. Схема технических средств и описание проекта информационной системы. Вариант 1.
Описание. Каждый из компьютеров в салоне «Р&K» подключен через модем к отдельной тел ефонной линии. Всего арендуется 20 телефонных линий по 400 руб. в месяц за каждый телефонный
номер. Интернет трафик приобретается у провайдера в режиме dial-up (дозвон по телефонным сетям общего пользования) из расчета 30 руб. за каждый час занятости телефонной линии. При этом
максимальная скорость передачи информации через телефонное соединение составляет 12
Мбайт/час. Локальной сети в салоне нет.
Табл. 5.2. Схема технических средств и описание проекта информационной системы. Вариант 2.
21
Описание. Каждый из компьютеров в салоне «Р&K» подк лючен к локальной компьютерной сети.
Сеть выполнена на витой паре UTP категории 5. Все компьютеры по витой паре подключены к
одному 24-портовому коммутатору Fast Ethernet 100 Mbit. Для организации кабельной системы
локальной компьютерной сети применяется п рокладка в коробах с необходимой разводкой. И нтернет покупается у провайдера «Домолинк» в режиме выделенной линии. Всего используется две
таких выделенных линии. Каждая выделенная линия организована поверх обычной линий тел ефонной сети общего пользования. Затраты на безлимитный Интернет-трафик на скорости 128
кБит/сек составляют за каждый календарный месяц 1300 руб. на одну выделенную линию. Затр аты на одну линию (номер) телефонной сети общего пользования - 400 руб. за один календарный
месяц. Для организации одной выделенной линии необходимо закупить ADSL -модем (т.е. нужно
два таких модема). Каждый ADSL-модем подключается к коммутатору Fast Ethernet 100 Mbit по
витой паре UTP 5-й категории, при этом к портам коммутатора одновременно подключено два
ADSL-модема.
Табл. 5.3. Схема технических средств и описание проекта информационной системы. Вариант 3.
Описание. Каждый из компьютеров в салоне «Р&K» подключен к локальной компьютерной сети.
Сеть выполнена на витой паре UTP категории 5. Все ко мпьютеры по витой паре подключены к
одному 24-портовому коммутатору Fast Ethernet 100 Mbit. Для организации кабельной системы
локальной компьютерной сети применяется прокладка в коробах с необходимой разводкой. И нтернет покупается у провайдера «CSN», котор ый предоставляет Интернет-трафик по технологии
радио-Ethernet. Для пользования услугами доступа к Интернет по радиоканалу необходимо зак упить оборудование радио-Ethernet, которое обеспечивает скорость передачи данных по радиоэф иру со скоростью до 10 Мбит/сек. Оборудование радио-Ethernet допускает подключение к коммут а22
тору Fast Ethernet 100 Mbit по витой паре UTP 5 -й категории. Стоимость Интернет-трафика составляет 0,9 руб. за Мбайт. Кроме этого, необходимо оплачивать провайдеру абонентное обсл уживание за использование радиоэфира в размере 500 руб. за один календарный месяц.
7. Способ оценки результатов
Работа оценивается по принципу «зачёт - не зачет».
Не зачет – допущена хотя бы одна ошибка в индивидуальном задании – 0 баллов.
Зачет – отсутствуют какие либо ошибки – 100 баллов.
Лабораторная работа №5. Задачи
Работа содержит три раздела. В первом разделе приведены условия всех 18 задач, предлагаемых к
решению. Раздел второй содержит перечень индивидуальных заданий для каждого студента в группе из 30
человек к каждой задаче. Третий раздел содержит образцы решений, подсказки, либо отсылки к соответс твующей теме лекций, где рассмотрена аналогичная задача или приведен материал, достаточный для самостоятельного решения.
Условия задач
1. Оценить пропускную способность интерфейса компьютер-монитор стандарта VGA (video graphic
adaptor) если: разрешение изображения на экране монитора 800х600 пикселей; частота обновления экрана
монитора 100 Гц; глубина цвета 32 бит. Результат представить в мегабайтах в секунду.
2. Оценить пропускную способность шины памяти при передачи информации процессор -ОЗУ, если:
частота шины памяти 100 МГц; разрядность шины данных 32 бит . Результат представить в гигабайтах в секунду.
3. Оценить минимально необходимый объем системы хранения данны х (СХД) корпоративного сервера торговой фирмы «Р&К», реализующей товары через Интернет, если: для регистрации в долговреме нной памяти СХД одного заказа компьютерной системе регистрации заказов необходимо выделить 1024
байта; для регистрации служебной информации компьютерная система регистрации заказов выделяет еще
512 байт на каждый заказ; средняя сумма заказа составляет 100 руб.; средний объем реализации за один к алендарный месяц составляет 3 млн.руб.; длительность хранения данных о заказах составляет три календарных года, после чего устаревшая информация удаляется из СХД. Достаточно ли для хранения информации
приобрести СХД объемом 120 Гбайт?
4. Двухуровневая память состоит из кэша и оперативной памяти, как показано на рисунке. Время
обращения к кэшу tc = 1 нс, время tm обращения к более медленной памяти в десять раз больше – tm = 10
нс. Доля обращений к памяти, удовлетворяемых кэшем, h = 0,95. Доля обращений к памяти не удовлетворяемых КЭШем – 0,05.
Оценить среднее время обращения Tср к такой двухуровневой памяти (tc – время обращения к кэшпамяти, tm – время обращения к ОП, h – доля обращения, обслуживаемых кэш-памятью, 1–h – доля обращений, обслуживаемых ОП)
5. Двухуровневая память состоит из кэша и оперативной памяти, как показано на рисунке к предыдущему заданию. Объем оперативной памяти – 1 Гбайт при цене 1 руб. за 1 Мбайт; Время обращения к кэшу tc = 1 нс, время tm обращения к более медленной оперативной памяти в десять раз больше – tm = 10 нс.
Доля обращений к памяти, удовлетворяемых кэшем, h = 0,95. Доля обращений к памяти не удовлетворяемых КЭШем – 0,05. Объем кэш-памяти – 4 Мбайт при цене 100 руб. за Мбайт. Оценить стоимость равно й
по объему и быстродействию (среднему времени обращения) одноуровневой медленной оперативной пам яти при условии, что увеличение быстродействия оперативной памяти в два раза приводит к росту её сто имости в три раза.
6. Оценить вычислительную мощность одног о ядра процессора Xeon в вычислительном кластере
Центра нанотехнологий БелГУ с характеристиками представлен ными в таблице:
23
Показатель
Значение
Пиковая вычислительная мощность кластера, GFLOPS (вычислительных операций
с плавающей точкой)
Количество узлов кластера, шт.
1362
Количество процессоров Intel XEON 5150 (четыре ядра, каждое из которых работает на частоте 2,66 ГГц) в одном узле кластера, шт.
Емкость ОЗУ одного узла кластера, Гбайт
2
Емкость жесткого диска одного узла кластера, Гбайт
Количество управляющих узлов кластера, шт.
80
1
Количество процессоров Intel XEON 5150 в управляющем узле кластера, шт.
Емкость ОЗУ одного узла кластера, Гбайт
2
8
32
4
Емкость жесткого диска одного узла кластера, Гбайт
6 х 500
Высокопроизводительная системная сеть - интерконнект (технология передачи
1
данных Gigabit Ethernet) - на 33 порта, шт.
Источник бесперебойного питания, максимальная мощность, КВт. ( условно, заряда
20
аккумуляторных батарей достаточно на 1 час работы с максимальной мощностью )
Результат выразить в MFLOPS. Изобразить упрощенно топологическую структуру кластера.
7. Оценить максимальное возможное время работы вычислительного кластера от источника бесп еребойного питания в случае внезапного отключения электроэнергии при условии, что каждый процессор
потребляет 100 Вт, и прочими техническими средствами кластера расходуется еще по 100 Вт на каждый
процессор (электрическую мощность потребляют : ОЗУ, жесткие диски, материнские платы, сетевое обор удование и проч.). Необходимую информацию о кластере взять из условий задачи 6.
8. Какую максимальную скорость передачи данных обеспечит устройство внешней памяти на ма гнитной ленте, если количество дорожек одновременной записи – 10, скорость перемещения ленты в нём
равно 300 см/с, а погонная плотность записи 102,4 кБит/ см?
9. Заполните приведенную таблицу упрощенными оценками значений характеристических параме тров для систем RAID разного уровня, состоящих из 10 дисков стоимостью 1500 руб., емкостью 100 Гбайт
каждый. Средняя скорость передачи данных каждого диска составляет 40 Мбайт/сек:
Уровень
Объем полезной информации,
Пропускная способность,
Стоимость хранения 1
RAID
Гбайт
Мбайт/сек
Гбайт информации, руб.
0
1
5
10. Какое минимальное время займет копирование файлов общим объемом 1 ТБайт с одного на другой такой же жесткий диск персонального компьютера, если средняя скорость передачи данных диск -ОЗУ
составляет 40 Мбайт/сек.? Считать скорость передачи информации ЦП -ОЗУ очень большой. Для расчета
принять структуру ЭВМ аналогичной модели фон Неймана. Какое минимальное время займет к опирование
файлов общим объемом 1 ТБайт в пределах одного жесткого диска?
11. Оценить затраты мощности на одно переключени е с тактовой частотой одного транзистора в
процессоре. Технические характерстики процессора следующие: количество транзисторов на кристалле
процессора – 100 млн. штук; тактовая частота процессора 1 ГГц; потребляемая мощность – 40 Вт; средняя
доля одновременно переключающихся транзисторов – 10 %.
12. Какое минимальное время (в секундах) займет копирование файла архива общим объемом
100 Гбайт с сервера (на рисунке обозначен SERVER) на жесткий диск (на рисунке обозначен HDD и условно показан вне корпуса компьютера), при условиях показанных на рисунке:
24
13. Рассчитать TCO копировальным аппаратом при следующих условиях: количество изготовля емых копий в месяц – 10000 шт.; максимальный срок эксплуатации - 3 года при 10000 копий в месяц на протяжении всего срока эксплуатации; стоимость копировального аппарата 30000 руб.; стоимость тонера на
120 тыс. копий вместе с услугами по замене барабана – 10000 руб.; стоимость 10000 листов бумаги формата
А4 – 2000 руб. Прочих затрат нет.
14. Простейшая программа сложения двух чисел расположенн ая в памяти компьютера IAS выглядит так:
Исходные данные для программы расчета суммы двух чисел располагаются в дву х ячейках с адресами 100 и 101. Результат помещается в ячейку с адр есом 110. Программа занимает три адреса 1000000000,
1000000001, 1000000010.
Напишите программу для IAS:
А) вычисляющую сумму 1000001 + 1111;
Б) вычисляющую разность 1000001 – 1111.
Распределение памяти принять аналогично рассмотренному примеру. Система команд IAS описана
в разделе 3 темы III «Краткий обзор теоретических основ».
25
15. Какая из двух технических систем более надежна: Система А с коэффициентом надежности 0,99
или Система Б с максимальным временем простоя 1 час в год?
16. Вы купили для своего ПК новый процессор с частотой 3,2 ГГц и заменили (модернизировали)
им более старый работавший на частоте 1,6 ГГц. При этом все прочие компоненты системы остались теми
же. Станет ли компьютер в целом в 2 раза более быстродействующим в связи с такой заменой ( такую замену часто называют «upgrade» или «модернизация») если состав программ, работающий на этом ПК, остался
прежним?
17. Если склеить не внахлёст края четырех листов бумаги формата А4, то площади бумаги какого
формата их общая площадь будет соответствовать?
18. Во сколько раз увеличится производительность кластерной системы, е сли к имеющимся 100
процессорам добавили еще 100, а алгоритмы, которые она выполняет, допускают идеальное распаралл еливание 50% от всех вычислительных задач?
Список индивидуальных данных
Задача 1.
Оценить верхнюю границу пропускной способности интерфейса компьютер(видеоплата) -монитор,
если:
St
- стандарт монитора и видеокарты
r
- разрешение изображения на экране монитора, пикселей;
f
- частота обновления экрана монитора, Гц;
d
- глубина цвета, бит.
Мбайт/с
- размерность результата задачи
Вариант
задания
St
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
CGA
VGA
SVGA
XGA
CGA
VGA
SVGA
XGA
CGA
VGA
SVGA
XGA
CGA
VGA
SVGA
XGA
CGA
QVGA
UXGA
HD 720
CGA
QVGA
UXGA
HD 720
CGA
QVGA
UXGA
HD 720
WSXGA+
QVGA
r
f
d
пиксел
320x200
640x480
800x600
1024x768
320x200
640x480
800x600
1024x768
320x200
640x480
800x600
1024x768
320x200
640x480
800x600
1024x768
640x200
320x240
1600x1200
1280x720
640x200
320x240
1600x1200
1280x720
640x200
320x240
1600x1200
1280x720
1680x1050
320x240
Гц
50
60
70
75
60
75
85
100
60
75
85
100
60
75
100
50
50
60
70
75
50
60
70
100
60
75
85
100
70
75
бит
4
8
16
32
4
8
16
32
2
4
32
16
1
4
16
32
4
8
16
32
4
8
16
32
2
4
32
16
32
8
Задача 2.
26
Оценить верхнюю границу пропускной способности шины памяти при передачи информации пр оцессор-ОЗУ если:
St
- тип памяти
r
- разрядность шины данных, бит;
f
- частота шины памяти, МГц;
Гбайт/с
- размерность результата задачи.
Вариант
задания
St
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
Полупроводниковая статическая (SRAM)
Полупроводниковая динамическая (DRAM)
Ферромагнитная
r
f
бит
16
32
30
8
16
15
8
16
15
64
128
64
16
32
30
8
16
15
8
16
15
64
128
64
16
32
30
8
16
15
МГц
1000
100
1
1000
100
1
1000
100
1
1000
100
1
2333
266
2
2333
266
2
2333
266
2
2333
266
0,5
1333
133
0,5
1333
133
0,5
Задача 3.
Оценить минимально необходимый объем системы хранения данных (СХД) корпоративного сервера
торговой фирмы «Р&К», реализующей товары через Интернет, если :
- потребный размер памяти для регистрации в долговременной памяти СХД одного зак аза, байта;
I1
- потребный размер памяти для для регистрации служебной информации в долговр еI2
менной памяти СХД на один заказ, байт
s
- средняя сумма заказа, руб.
V
- средний объем реализации за один календарный месяц, млн.руб.
T
- длительность хранения данных о заказах, лет
Достаточно ли для хранения информации приобрести СХД объемом 120 Гбайт?
Вариант
задания
1
2
3
4
I1
байт
1024
1024
1024
1024
I2
байт
512
512
512
512
s
руб.
1000
500
200
100
27
V
млн.руб.
40
20
10
3
T
лет
10
7
5
2
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1024
1024
1024
1024
1024
1024
2048
2048
2048
2048
2048
2048
2048
2048
2048
2048
4096
4096
4096
4096
4096
4096
4096
4096
4096
4096
512
768
768
768
768
768
768
768
768
768
768
768
768
768
768
768
1024
1024
1024
1024
1024
1024
1024
1024
1024
1024
80
1000
500
200
100
80
1000
500
200
100
80
1000
500
200
100
80
1000
500
200
100
80
1000
500
200
100
80
40
40
20
10
3
40
40
20
10
3
40
40
20
10
3
40
40
20
10
3
40
40
20
10
3
40
Задача 4.
Оценить среднее время обращения Tср к двухуровневой памяти, если :
tc
- время обращения к кэшу, нс.;
tm
- время обращения к более медленной памяти, нс. ;
h
- доля обращений к памяти, удовлетворяемых кэшем ;
1-h
- доля обращений к памяти не удовлетворяемых кэшем .
Вариант заtc
tm
h
дания
нс
нс
%
1
1
10
0,95
2
1
10
0,9
3
1
10
0,85
4
1
10
0,8
5
1
10
0,75
6
2
10
0,95
7
2
10
0,9
8
2
10
0,85
9
2
10
0,8
10
2
10
0,75
11
3
10
0,95
12
3
10
0,9
13
3
10
0,85
14
3
10
0,8
15
3
10
0,75
28
8
10
7
5
2
8
10
7
5
2
8
10
7
5
2
8
10
7
5
2
8
10
7
5
2
8
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
10
10
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
1
1
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,99
0,99
Задача 5.
Оценить стоимость равной по объему и быстродействию (среднему времени обращения)
одноуровневой медленной оперативной памяти при условии,
что увеличение быстродействия оперативной памяти в два раза приводит к росту её стоимости в
три раза.
tc
- время обращения к кэшу, нс.
tm
- время обращения к более медленной памяти, нс.
H
- доля обращений к памяти, удовлетворяемых кэшем
1-h
- доля обращений к памяти не удовлетворяемых кэшем
M
- размер медленной памяти, Гбайт
C
- размер кэша, Мбайт
Цм
- цена медленной памяти, руб/Мбайт
Цк
- цена кэша, руб/Мбайт
Вариант задания
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
tc
нс
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
1
1
1
1
1
2
2
2
tm
нс
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
7
7
7
7
7
7
7
7
h
%
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
M
Гбайт
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4
C
Мбайт
1
2
8
16
1
2
8
16
1
2
8
16
1
2
8
16
1
2
8
16
1
2
8
29
Цм
руб/Мбайт
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,85
0,75
0,75
0,75
Цк
руб/Мбайт
100
90
80
70
100
90
80
70
100
90
80
70
100
90
80
70
100
90
80
70
100
90
80
24
25
26
27
28
29
30
2
2
3
3
3
3
3
7
7
7
7
7
7
7
0,8
0,75
0,95
0,9
0,85
0,8
0,75
4
4
4
4
4
4
4
16
1
2
8
16
1
2
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
0,75
70
100
90
80
70
100
90
Задача 6.
Вариантов нет.
Задача 7.
Оценить максимальное возможное время работы вычислительного кластера от источника бесп еребойного питания
в случае внезапного отключения электроэнергии при условии:
P
P ts
P ибп
t
- каждый процессор потребляет мощность, Вт
- прочие техсредства кластера расходуют на каждый процессор, Вт
- мощность источника бесперебойного пистания, кВт
- работы ИБП от аккумулятора на максимальной мощности, час.
Необходимую информацию о кластере взять из условий за дачи 6.
P
P ts
P ибп
Вариант задания
Вт
Вт
кВт
1
100
150
20
2
100
120
15
3
100
100
10
4
100
80
20
5
100
150
15
6
100
120
10
7
100
100
20
8
100
80
15
9
100
150
10
10
100
120
20
11
100
100
15
12
100
80
10
13
150
150
20
14
150
120
15
15
150
100
10
16
150
80
20
17
150
150
15
18
150
120
10
19
150
100
20
20
150
80
15
21
150
150
10
22
150
120
20
23
150
100
15
24
150
80
10
25
200
150
20
26
200
120
15
27
200
100
10
28
200
80
20
29
200
150
15
30
200
120
10
31
200
100
20
32
200
80
10
30
Задача 8.
Какую максимальную скорость передачи данных обеспечит устройство внешней памяти на ма гнитной ленте, если:
n
- количество дорожек на ленте для одновременной записи, шт.
V
- скорость перемещения ленты, см/с
P
- погонная плотность записи, кБит/см
Вариант задания
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
n
шт.
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
V
см/с
100
100
100
100
100
100
100
100
200
200
200
200
200
200
200
200
300
300
300
300
300
300
300
300
400
400
400
400
400
400
400
400
P
кБит/см
102,4
102,4
102,4
102,4
204,8
204,8
204,8
204,8
409,6
409,6
409,6
409,6
819,2
819,2
819,2
819,2
1638,4
1638,4
1638,4
1638,4
102,4
102,4
102,4
102,4
204,8
204,8
204,8
204,8
409,6
409,6
409,6
409,6
Задача 9.
Заполните приведенную ниже таблицу упрощенными оценками значений характеристических п араметров для систем RAID разного уровня, если:
N
- количество дисков в массиве
C
- стоимость одного диска, руб.
M
- емкость одного диска, Гбайт
V
- средняя скорость передачи данных с каждого диска, Мбайт/сек
Вариант задаN
C
M
V
ния
шт.
руб.
Гбайт
МБайт/с
1
2
3
4
10
12
8
20
1800
2200
2800
4000
250
500
750
1000
31
40
40
40
40
5
24
6
4
7
10
8
12
9
8
10
20
11
24
12
4
13
10
14
12
15
8
16
20
17
24
18
4
19
10
20
12
21
8
22
20
23
24
24
4
25
10
26
12
27
8
28
20
29
24
30
4
31
10
32
12
Таблица для заполнения:
Уровень Объем полезной информаRAID
ции, Гбайт
2000
2500
3600
5000
2500
3000
5000
6000
1800
2200
2800
4000
2000
2500
3600
5000
2500
3000
5000
6000
1800
2200
2800
4000
2000
2500
3600
5000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
Пропускная способность,
Мбайт/сек
60
60
60
60
80
80
80
80
40
40
40
40
60
60
60
60
80
80
80
80
40
40
40
40
60
60
60
60
Стоимость хранения 1
Гбайт информации,
руб.
0
1
5
Задача 10.
Какое минимальное время t1 займет копирование файлов с
одного на другой такой же жесткий диск персонального компьютера, если
S
- объем файлов, Гбайт
V d-m
средняя скорость передачи данных диск -ОЗУ составляет 40 Мбайт/сек.?
V c-m
- скорость передачи информации ЦП-ОЗУ, Мбайт/с
Для расчета принять структуру ЭВМ аналогичной модели фон Неймана.
Какое минимальное время t2 займет копирование файлов того же объема в пределах одного жестк ого диска?
V d-m
V c-m
S
t1
t2
Вариант задания
МБайт/с
МБайт/с
Гбайт
c
c
1
10
1800
250
?
?
2
12
2200
500
?
?
3
8
2800
750
?
?
4
20
4000
1000
?
?
32
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
24
4
10
12
8
20
24
4
10
12
8
20
24
4
10
12
8
20
24
4
10
12
8
20
24
4
10
12
2000
2500
3600
5000
2500
3000
5000
6000
1800
2200
2800
4000
2000
2500
3600
5000
2500
3000
5000
6000
1800
2200
2800
4000
2000
2500
3600
5000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
250
500
750
1000
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
Задача 11.
Оценить затраты мощности на одно переключение с тактовой частотой одного транзистора в пр оцессоре. Технические характерстики процессора следующие:
n
количество транзисторов на кристалле процессора, млн. штук;
f
тактовая частота процессора, ГГц.
P
потребляемая процессором мощность, Вт.
%
средняя доля одновременно переключающихся транзисторов процессора – 10 %.
Вариант
n
f
P
%
задания
млн.шт.
ГГц
Вт
1
100
1
20
5
2
100
1,2
20
5
3
100
1,4
20
5
4
100
1,6
20
5
5
100
1,8
20
10
6
100
2
20
10
7
100
2,2
20
10
8
100
2,4
20
10
9
100
1
30
15
10
100
1,2
30
15
11
100
1,4
30
15
12
100
1,6
30
15
13
100
1,8
30
20
14
100
2
30
20
15
100
2,2
30
20
16
100
2,4
30
20
17
200
1
40
5
18
200
1,2
40
5
19
200
1,4
40
5
20
200
1,6
40
5
33
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
1,8
2
2,2
2,4
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
40
40
40
40
50
50
50
50
50
50
50
50
10
10
10
10
15
15
15
15
20
20
20
20
Задача 12.
Размер файла V в зависимости от порядкового номера варианта N рассчитать по формуле: V = N *
100 [Гбайт], где N = 1..32.
Задача 13.
n
t
с
с_t
c_p
Вариант
задания
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
Рассчитать TCO копировальным аппаратом при следующих условиях:
- количество изготовляемых копий в месяц, шт.;
- максимальный срок эксплуатации, лет (при нагрузке 10000 копий в месяц на протяжении всего срока эксплуатации)
- стоимость копировального аппарата, руб.;
- стоимость тонера на 120 тыс. копий вместе с услугами по замене барабана, руб.;
- стоимость 10000 листов бумаги формата А4, руб.
Прочих затрат нет.
n
t
c
c_t
c_p
шт.
лет
руб.
руб.
руб.
10000
3
30000
10000
2000
11000
2
20000
12000
2000
12000
1
30000
14000
2000
13000
3
20000
8000
2000
14000
2
30000
10000
2000
15000
1
20000
12000
2000
16000
3
30000
14000
2000
17000
2
20000
8000
2000
18000
1
30000
10000
2000
19000
3
20000
12000
2000
20000
2
30000
14000
2000
21000
1
20000
8000
2000
22000
3
30000
10000
2000
23000
2
20000
12000
2000
24000
1
30000
14000
2000
25000
3
20000
8000
2000
26000
2
30000
10000
2500
27000
1
20000
12000
2500
28000
3
30000
14000
2500
29000
2
20000
8000
2500
30000
1
30000
10000
2500
31000
3
20000
12000
2500
32000
2
30000
14000
2500
33000
1
20000
8000
2500
34000
3
30000
10000
2500
35000
2
20000
12000
2500
36000
1
30000
14000
2500
37000
3
20000
8000
2500
38000
2
30000
10000
2500
34
30
31
32
39000
40000
41000
3
2
1
20000
30000
20000
12000
14000
8000
2500
2500
2500
Задача 14.
Простейшая программа сложения двух ч исел расположенная в памяти компьютера IAS выглядит
так:
а
b
ОП
с = а ОП b
Вариант задания
Напишите программу для IAS, если:
- первое число
- второе число
- операция над числами a и b
- порядок расчета.
a
b
ОП
1
2
101
100
3
4
+
3
99
5
/
4
98
6
-
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
97
96
95
94
93
92
91
90
89
88
87
86
85
84
83
82
81
80
79
78
77
76
75
74
73
72
71
70
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
+
/
+
/
+
/
+
/
+
/
+
/
+
/
+
/
+
/
+
Задача 15
Какая из двух технических систем более надежна: система А или система Б, если:
Кн
- коэффициент надежности
Тп
- максимальное время простоя, час/год
А
Б
Вариант задания
Кн
Тп
Кн
Тп
1
0,9
1
35
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
0,99
0,999
0,9999
0,9
0,99
0,999
0,9999
0,9
0,99
0,999
0,9999
1
1
1
10
10
10
10
0,1
0,1
0,1
0,1
1
1
1
1
10
10
10
10
0,1
0,1
0,1
0,1
0,9
0,99
0,999
0,9999
0,9
0,99
0,999
0,9999
0,9
0,99
0,999
0,9999
0,9999
0,9
0,99
0,999
0,9999
10
0,1
0,1
0,1
0,1
1
1
1
0,9
0,99
0,999
Задача 16.
Индивидуальных вариантов нет.
Задача 17.
Если склеить (не внахлёст) края четырех N листов бумаги формата X,
то площади бумаги какого формата их общая площадь будет соответствовать?
n
X
Вариант задания
листов
формат
1
2
A6
2
8
A5
3
4
A4
4
2
A3
5
4
A2
6
16
A4
7
2
A1
8
2
B5
9
8
B4
10
4
B3
11
2
B2
12
4
B1
13
16
A6
14
2
A5
15
2
A4
16
8
A3
17
4
A2
18
2
A1
36
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
4
16
2
2
8
4
2
4
16
2
2
8
4
2
A5
B5
B4
B3
B2
B1
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A3
B5
Задача 18.
Во сколько раз увеличится производительность кластерной системы, если к имеющимся N процессорам добавили еще M, а алгоритмы, которые она выполняет, допускают идеальное распара ллеливание X % от всех вычислительных задач?
N
M
X
Вариант задания
шт
шт
%
1
100
200
50
2
90
270
60
3
80
240
70
4
70
210
90
5
60
180
95
6
50
200
96
7
40
240
97
8
30
180
98
9
20
60
99
10
10
50
100
11
100
300
10
12
90
270
20
13
80
240
30
14
70
210
40
15
60
180
50
16
50
200
60
17
40
240
70
18
30
180
90
19
20
60
95
20
10
50
96
21
100
200
97
22
90
270
98
23
80
240
99
24
70
210
100
25
60
180
10
26
50
200
20
27
40
240
30
28
30
180
40
29
20
60
50
30
10
50
60
31
100
50
70
32
90
145
90
Образцы решения задач, подсказки, ссылки
37
Задача 1
Для правильного решения следует иметь представление о способах формирования изображения на
экране монитора: 1) растровый способ – все изображение делится на элементы-пиксели, которые представляют собой прямоугольную матрицу, в этом случае последовательно отображаются все «точки» в строке,
все строки в матрице; вся матрица отображается с некоторой частотой. Каждый пиксел может иметь собственный цвет (это глубина цвета). 2) векторный способ – все изображение представляет собой множество
прямых отрезков с координатами начала и конца; монитору последовательно передается все множество о трезков заданных координатами; электронные луч монитора последовательно отображает каждый отрезок
из множества; все множество отрезков выводится с некотрой частотой на экран. М онитор стандарта VGA
работает по первому способу.
Задача 2
Для расчета можно применить формулу Найквиста.
Следует учитывать, что:
- формула Найквиста верна для синусоидального сигнала. Для цифрового сигнала в форме меандра
(прямоугольного) коэффициент 2 в формуле должен быть заменен на коэффициент 1. Смотри пункт 1.1. о
взаимосвязи пропускной способности канала и его полосы пропускания (Тема III «Краткий обзор теоретических основ»);
- передача данных ведется одновременно по нескольким линиям (разрядность шины данных).
Задача 3
Задача не предсталяет трудности для успешно защитивших четвертую лабораторную работу. Учтите: 1) на регистрацию одного заказа в базе д анных выделяется память для хранения информации о заказе и
дополнительно для хранения служебной информации; 2) количество заказов за период можно оценить как
отношение объема реализации к средней сумме одного заказа за тот же период.
Задача 4
Пример работы кэш-памяти разобран в пункте 2.1.3. «Устройства памяти» , Тема IV. Общая характеристика и классификация средств вычислительной техники .
Задача 5
Пример работы кэш-памяти разобран в пункте 2.1.3. «Устройства памяти» , Тема IV. Общая характеристика и классификация средств вычислительной техники .
Задача 6
При решении задачи следует учитывать: а) один процессор Xeon содержит несколько ядер (колич ество их указано в спецификации кластера) ; б) пиковая вычислительная мощность кластера равна сумме
мощностей всех процессоров кластера. Топологическая структура кластера определяется в данном случае
интерконнектом (системной сетью) построенной по технологии Gigabit Ethernet. О топологиях сетей см.
пункт 2.3. Тема VI. «Компьютерные сети». О сети Ethernet см. пункт 9 той же темы.
Задача 7
Сначала следует определить полную электрическую мощность P_к, потребляемую кластером. Из
уловия задачи 6 следует, что ИБП способен отдавать мощность Р_ибп = 20 кВт в течении одного часа, а п осле этого отключает питание кластера. Часы ра боты кластера от ИБП в аварийном режиме можно оценить
как t = P_к/P_ибп.
|
Задача 8
Информация считывается одновременно со всех дорожек. Скорость считывания информации I с дорожки определяется скоростью протяжки ленты V и плотностью записи информации P на дорожке: I=VP
[бит/с].
Задача 9
Подсказка:
Уровень
Объем полезной информации,
RAID
Гбайт
0
1000
1
500
5
900
Пропускная способность,
Мбайт/сек
400
38
Стоимость хранения 1
Гбайт информации, руб.
1,5
3
15/9
См. сведения о массивах RAID – раздел четвертый Темы VIII «Устройства хранения информации»
лекций.
Задача 10
Следует учитывать, что по интерфейсу одного жесткого диска в одно и тоже время может перед аваться лишь один поток данных. Задержкой передачи данных ЦП-ОЗУ можно пренебречь. Рекомендуем
сделать рисунок архитектуры Фон Неймана и рассмотреть потоки передачи данных.
Задача 11
В задаче производится оценка затрат мощности на одно переключение транзистора последовател ьно по состояниям 0-1-0 (или 1-0-1). Современные транзисторы, составляющие ЦП, потреб ляют мощность
только в моменты переключения состояний. Затраты мощности на переключение элементарного транз истора является важнейшим показателем развития полупроводниковой технологии.
Попробуйте оценить, какую мощность мог бы потреблять гипотетический проц ессор, составленный
из техже транзисторов, если бы их количество было увеличено до 1 млрд., а тактовая частота процессора
составляла 10 ГГц. Сравните эту расчетную мощность с мощностью потребления самых быстрых сег одняшних процессоров, которая состаляет ок оло 150 Вт. Сделайте вывод.
Задача 12
Следует учитывать пропускную способность сегментов сети и интерфейса передачи данных ОЗУ диск. Задержкой передачи данных ЦП-ОЗУ можно пренебречь. Рекомендуем сделать рисунок архитектуры
Фон Неймана и рассмотреть потоки передачи данных.
Задача 13
См. лабораторную работу №4.
Задача 14
Задача повышенного уровня сложности. Рекомендуем изучить пункт 3 «Модель фон-Неймана и организация машины на уровне ассемблера » Темы III. «Краткий обзор теоретических основ».
Пример решения задачи приведен в ее условии.
Задача 15
См. пункт 6.1 «Надежность информационных систем» и пункт 6.2. «Способы повышения надежности» темы III.«Краткий обзор теоретических основ».
Задача 16
Проанализируйте факторы, влияющие на производительность ПК вце лом. См. лабораторную работу
№2.
Задача 17
Изучите пункт 2.1.4.«Устройства ввода -вывода» темы IV.«Общая характеристика и классификация
средств вычислительной техники» в части рассмотрения основных характеристик принтеров.
Задача 18
См. пункт 5.3.»Вычислительные системы» в части рассмотрения «Принципа распараллеливания
вычислений» темы III. «Краткий обзор теоретических основ», а также пункт 3.«Разновидности вычислительных систем и суперкомпьютеры», пункт 4.«Кластерная технология» где сформулирован закон Ам дала,
иллюстрирующий ограничение роста производительности вычислительной системы с увеличением количества вычислителей.
39
Приложения
Приложение 1. Титульный лист лабораторной работы
40
Приложение 2. Пример оформления перечня условных сокращений
Приложение 3. Краткие сведения о файловой системе
ЭВМ, как правило, имеет несколько дисков. Каждому диску присваивается имя, которое задается
латинской буквой с двоеточием, например, А:, В:, С: и т.д. Стандартно принято, что А: и В: – это накопители на гибких магнитных дисках, а диски C:, D: и т.д. – жесткие диски, накопители на оптических дисках
или электронные диски.
Электронные диски представляют собой часть оперативной памяти, которая для пользователя в ыглядит как ВЗУ. Скорость обмена информации с электрон ным диском значительно выше, чем с электром еханическим внешним запоминающим устройством. При работе электронных дисков не происходит износ
электромеханических деталей. Однако после выключения питания информация на электронном диске не
сохраняется.
Физически существующие магнитные диски могут быть разбиты на несколько логических дисков,
которые для пользователя будут выглядеть на экране так же, как и физически существующие диски. При
этом логические диски получают имена по тем же правилам, что и физически су ществующие диски. Логический диск – это часть обычного жесткого диска, имеющая собственное имя.
Диск, на котором записана операционная система, называется системным (или загрузочным) ди ском. В качестве загрузочного диска чаще всего используется жесткий дис к С:.
В операционных системах DOS и Windows каждому диску можно дополнительно давать имена
(label – метка), которые отражают их содержание, например: Системный, Графика, Музыка, Тексты, и т.д.
Рис. 1.
Рис. 2.
Рис. 3.
Для того чтобы на новый магнитный диск можно было записать информацию, он должен быть
предварительно отформатирован. Форматирование – это подготовка диска для записи информации.
Во время форматирования на диск записывается служебная информация (делается разметка), кот орая затем используется для записи и чтения информации, коррекции скорости вращения диска. Разметка
производится с помощью электромагнитного поля, создаваемого записывающей головкой дисковода.
Запись информации осуществляется по дорожкам, причем каждая дорожка разбивается н а секторы,
например, по 1024 байта. Дискета диаметром 3,5 дюйма объемом 1,44 Мбайта содержит 80 дорожек и 18
секторов. Число дорожек и секторов на жестком диске значительно больше, чем на гибком диске.
Для жесткого диска характерно еще одно понятие: цилинд р.
Цилиндром винчестера называется совокупность дорожек с одинаковыми порядковыми номерами,
расположенных на разных дисках винчестера.
41
На рис.4 видны два цилиндра, образованные равноудаленными дорожками на трех дисках винч естера. При работе винчестера несколько головок одновременно считывают информацию с дорожек одного
цилиндра.
В процессе форматирования на диске выделяется системная область, которая состоит из трех ча стей: загрузочного сектора, таблицы размещения файлов и корневого каталога.
Загрузочный сектор (Boot Record) размещается на каждом диске в логическом секторе с номером 0.
Он содержит данные о формате диска, а также короткую программу, используемую в процедуре начальной
загрузки операционной системы.
Загрузочный сектор создается во время формати рования диска. Если диск подготовлен как систе мный (загрузочный), то загрузочный сектор содержит программу загрузки операционной системы. В пр отивном случае он содержит программу, которая при попытке загрузки с этого диска операционной системы
выводит сообщение о том, что данный диск не является системным.
Каждый жесткий диск может быть разбит на несколько логических дисков. На жестком диске им еется область, которая называется главной загрузочной записью MBR (Master Boot Record) или главным з агрузочным сектором. В MBR указывается, с какого логического диска должна производиться загрузка оп ерационной системы.
Таблица размещения файлов (File Allocation Table – сокращенно FAT) располагается после загр узочного сектора и содержит описание порядка расположения все х файлов в секторах данного диска, а также информацию о дефектных участках диска. За FAT -таблицей следует ее точная копия, что повышает н адежность сохранения этой очень важной таблицы.
Корневой каталог (Root Directory) всегда находится за копией FAT. В кор невом каталоге содержится перечень файлов и директорий, находящихся на диске. Непосредственно за корневым каталогом расп олагаются данные.
Запись информации на диск ведется частями. Наименьшее место, которое могут занимать на диске
записываемые данные, составляет один кластер. Кластер может состоять из одного или нескольких сект оров.
Данные и программы хранятся на носителях информации в виде файлов (от англ. File – досье, подшивка).
Файл – это набор взаимосвязанных данных, воспринимаемых компьютером как еди ное целое,
имеющих общее имя, находящихся на магнитном или оптическом дисках, магнитной ленте, в оперативной
памяти или на другом носителе информации.
Рис. 4. Схематическое изображение трех вращающихся
дисков-носителей информации, закрепленных на одном
шпинделе. Вся система помещена в корпус одного
НЖМД.
Рис. 5. Пример структуры вложенных
папок.
Файл обычно отождествляют с участком памяти (ВЗУ, ОЗУ, ПЗУ), где размещены логически св язанные данные, имеющие общее имя. Файл хранится на носителе информаци и в двоичной системе счисления, и для ОС он представляется как совокупность связанных байтов.
В файлах могут храниться тексты программ, документы, данные и т.д.
На рис.3 показаны два файла, расположенные последовательно друг за другом. Первый файл зан имает два сектора, а второй файл – десять секторов. Если кластер состоит из двух секторов, то можно ск азать, что первый файл состоит из одного кластера, а второй файл – из пяти кластеров. Легко заметить, что
второй файл располагается на двух дорожках. Если фа йл большой, то он может занимать несколько дор ожек.
42
При записи информации на новый (чистый) диск файлы располагаются последовательно друг за
другом: от первой дорожки до последней.
Файлы всегда занимают целое число кластеров, поэтому в одном кластере не мо гут одновременно
размещаться два даже небольших файла. Если документ состоит всего из одной буквы, то файл все равно
занимает на диске один отдельный кластер.
Имена файлов регистрируются на магнитных и оптических дисках в папках, каталогах (или дире кториях). Термин «каталог» используется в операционных системах семейства DOS, термин «папка» – в
операционных системах семейства Windows. Учитывая, что большинство пользователей работают под
управлением операционной системы Windows, а не под DOS, в дальнейшем бу дем преимущественно использовать терминологию операционной системы Windows. Если в папке (каталоге) хранится имя файла, то
говорят, что файл размещается в папке (каталоге).
Таким образом, папка – группа файлов, объединенных по какому -либо признаку. На каждом диске
может быть несколько папок. В папках могут размещаться не только файлы, но и другие папки. Таким о бразом, папки образуют дерево (файловую систему).
На рис.5 показано дерево папок одного из дисков. Из рисунка видно, что в корневом каталоге им еется четыре папки: A, B, C и D. При этом внутри папки A находятся папки A1 и A2. В папке C располаг аются папки C1 и C2. В папке A1 находится папка A11, а в последней – папка A111. Крестик на дереве говорит о том, что внутри соответствующих папок находятся друг ие папки (внутри папок D и А12 находятся
папки, которые не видны). На этом рисунке не видны файлы, которые могут находиться как в корневом к аталоге, так и в любой папке.
Если бы файлы всегда хранились в последовательно расположенных кластерах, то для указа ния
места расположения файла на диске (с помощью FAT -таблицы) достаточно было указать номер первого
сектора (где располагается начало файла) и число занятых кластеров.
Рис.6. Три файла расположенные в непоследовательных секторах диска (фрагментированн ые
файлы).
Рис.7. Три файла расположенные в последовательных секторах диска (после дефрагмент ации).
При многократной перезаписи и удалении файлов происходит фрагментация (дробление, раздел ение) дискового пространства. В результате файл может оказаться раз орванным и располагаться в кластерах,
находящихся на относительно большом расстоянии друг от друга. Считывание таких файлов существенно
замедляется, так как дисководу необходимо дополнительное время для перемещения головок. Причина
возникновения фрагментации состоит в том, что все файлы имеют, как правило, разную длину. Поэтому
после удаления какого-то файла новый файл не может точно вписаться в освободившееся на диске место.
Практически обязательно либо останется свободный участок диска, либо заполняются с екторы, расположенные в другом месте диска (например, расположенные через несколько секторов или на других доро жках).
В составе операционных систем есть специальные программы, осуществляющие дефрагментацию
диска. Задача таких программ – расположить тело файла в соседних секторах. Это ускоряет считывание
информации (не нужно переходить на другие дорожки, пропускать чужие секторы) и уменьшает износ ди сковода.
Приложение 4. Пример структуры TCO
Согласно Interpose, Inc. каждый компьютер под управлением операци онной системы Microsoft
Windows NT Workstation 4.0, как правило, обходится организации в 6515 дол. ежегодно (При осмыслении
данного факта следует иметь ввиду: 1) оценка стоимости компьютера в год производилась для у словий не
типичных для России (стоимость оборудования, лицензии на ПО, зарплата персонала и т.д.); 2) информ ация отражает ситуацию 1999 года; 3) ОС NT Workstation 4.0 по состоянию на 2007 год является устаре вшей).
При этом капитальные затраты на аппаратно-программные средства составляют всего лиш ь 26%
общей стоимости развертывания и владения компьютерами. Большая часть затрат связана с администрир о43
ванием и технической поддержкой, которые ведутся специалистами информационной системы, а также со
скрытыми расходами на управление и поддержку компьютер ных систем самими пользователями. Модель
совокупной стоимости владения информационной системой позволяет разобраться в структуре этих расх одов и открывает широкие перспективы для их сокращения, так как они в основном связаны с трудозатрат ами на управление процессами, обучение и операции с соответствующими инструментальными средствами.
При анализе структуры расходов часто упускают из виду тот факт, что рост затрат ведет к пропорционал ьному повышению эффективности работы сотрудников и гибкости, а чрезмерная э кономия (например, на
обучении), напротив – к увеличению времени простоев и числа обращений за технической поддержкой.
Рис. Усредненное распределение затрат для Windows NT Workstation 4.0
(Источник данных: Interpose, Inc., цитируется по изданию «Компьютерпресс», №1, 1999 CD-ROM.)
Содержание
6. Контрольные вопросы к защите .......16
7. Способ оценки результатов ...............16
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. ВЫБОР
ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ...............................................17
1. Требования к содержанию,
оформлению и порядку выполнения .....................17
2. Теоретическая часть ..........................17
3. Общая постановка задачи..................18
4. Пример выполнения работы...............18
5. Контрольные вопросы к защите .......19
6. Список индивидуальных данных.........19
7. Способ оценки результатов ...............23
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. ЗАДАЧИ...........23
Условия задач ...........................................23
Список индивидуальных данных.............26
Образцы решения задач, подсказки,
ссылки......................................................................37
ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................40
Приложение 1. Титульный лист
лабораторной работы ..........................................40
Приложение 2. Пример оформления
перечня условных сокращений ..............................41
Приложение 3. Краткие сведения о
файловой системе..................................................41
Приложение 4. Пример структуры TCO
..................................................................................43
СОДЕРЖАНИЕ .................................................44
ПРАКТИКУМ (ЛАБОРАТОРНЫЙ)............ 1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
ИНФОРМАЦИИ ................................................................ 1
1. Требования к содержанию,
оформлению и порядку выполнения ....................... 1
2. Общая постановка задачи ................... 2
3. Теоретическая часть............................ 2
4. Список индивидуальных данных .......... 6
5. Пример выполнения работы ................ 7
6. Контрольные вопросы к защите......... 7
7. Способ оценки результатов ................ 8
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ОЦЕНКА
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ДИСКОВОЙ ПОДСИСТЕМЫ ПК.
СТРУКТУРА И СОСТАВ ПК. МОДЕЛЬ ФОН-НЕЙМАНА... 9
1. Требования к содержанию,
оформлению и порядку выполнения ....................... 9
2. Теоретическая часть............................ 9
3. Общая постановка задачи ................... 9
4. Список индивидуальных данных ........ 10
5. Пример выполнения работы .............. 10
6. Контрольные вопросы к защите....... 12
7. Способ оценки результатов .............. 12
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ОЦЕНКА
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СЕГМЕНТА КОМПЬЮТЕРНОЙ
СЕТИ. СТРУКТУРА И СОСТАВ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ.
МОДЕЛЬ OSI. ............................................................... 12
1. Требования к содержанию,
оформлению и порядку выполнения ..................... 12
2. Теоретическая часть.......................... 13
3. Общая постановка задачи ................. 13
4. Список индивидуальных данных ........ 14
5. Пример выполнения работы .............. 14
44