Конспект лекций по дисциплине Эксплуатация ЭВМ и систем

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Ю. И. Лебеденко

доцент каф. ЭВМ, к.т.н.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

Эксплуатация ЭВМ и систем

Специальность: 230101 "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети"

Формы обучения: очная, очно-заочная

Тула 2010 г.

Рассмотрено на заседании кафедры ЭВМ

факультета кибернетики

протокол № 15 от "_18_"____мая_____ 2010 г.

Зав. кафедрой _______________________ В.С. Карпов

Содержание
Введение 3

Лекция 1. Общие положения. Эксплуатационные характеристики 4

Лекция 2. Инструментальные средства для разработки

мультимедийных программных продуктов 10

Лекция 3. Использование программного интерфейса MCI

для работы с устройствами мультимедиа 22

Лекция 4. Команды интерфейса управляющих строк MCI 27

Лекция 5. Управляющие сообщения MCI 30

Лекция 6. Программный интерфейс окна класса MCI 39

Лекция 7. Программный интерфейс низкого уровня 43

Лекция 8. Запоминающие устройства на оптических дисках 62

Лекция 9. Дисководы CD-ROM 68

Лекция 10. Записывающие дисководы для CD 78

Лекция 11. DVD 85

Лекция 12. Дисководы DVD 90

Лекция 13. Основы цифровой обработки звука 97

Лекция 14. Сжатие звуковых данных 111

Лекция 15. Воспроизведение трехмерного звука в

мультимедийном компьютере 117

Лекция 16. Технология создания позиционируемого 3D звука 124

Лекция 17. Синтез музыки на компьютере 133

Лекция 18. Стандарт сжатия MPEG 145

Лекция 19. Программирование трехмерной графики в OpenGL 157

Библиографический список 165

ВВЕДЕНИЕ
Выпускники специальности «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» в своей практической деятельности могут сталкиваться с самыми различными задачами в области вычислительной техники. Однако, как показывает реальный опыт, в современных условиях наиболее востребованной специализацией инженеров данной специальности является эксплуатационная. Широта охвата этого поля деятельности огромна. В неё включаются как проведение пуско-наладочных, ремонтных и профилактических работ, так и повседневное администрирование работы обслуживающего персонала ЭВМ. При эксплуатации отечественных и зарубежных средств вычислительной техники необходимо:

владеть информацией о контрольно-измерительной и другой эксплуатационной аппаратуре, применяемой на вычислительных центрах;
изучить основные принципы построения и функции подразделений, занимающихся эксплуатацией;
быть способным выбрать структуру и организовать работу подразделений, проводящих пусковые, профилактические и ремонтные работы при эксплуатации отечественных и зарубежных средств вычислительной техники.

Основной задачей изучения дисциплины «Эксплуатация ЭВМ и систем» является овладение методологией и средствами проведения организационно-технических мероприятий при пуске и эксплуатации ЭВМ. Однако достижение поставленных задач невозможно без изучения основных физических принципов функционирования узлов и деталей ЭВМ, периферийных устройств, а также методологических научных подходов к вопросам надежности и помехозащищенности. Поэтому указанным проблемам в курсе лекций также уделено серьезное внимание.

Лекция 1

Общие положения. Эксплуатационные характеристики

План лекции:

Цель и задачи курса. Библиография.
Основные понятия
Эксплуатационные характеристики ЭВМ

Цель и задачи изучения дисциплины

Целью изучения дисциплины является формирование у студентов знаний, умений и навыков ведения пусковых, ремонтных и профилактических работ при эксплуатации отечественных и зарубежных средств вычислительной техники.

Основной задачей изучения дисциплины является овладение методологией и средствами проведения организационно-технических мероприятий при пуске и эксплуатации ЭВМ.

В результате изучения курса студенты должны

иметь представление о контрольно-измерительной и другой эксплуатационной аппаратуре, применяемой на вычислительных центрах;
знать основные принципы построения и функции подразделений, занимающихся эксплуатацией;

уметь выбрать структуру и организовать работу подразделений, проводящих пусковые, профилактические и ремонтные работы при эксплуатации отечественных и зарубежных средств вычислительной техники.

Основные понятия

Эксплуатация ЭВМ заключается в использовании машины для решения возложенных на нее задач. Для эффективного использования и поддержания ЭВМ в работоспособном состоянии производится техническое обслуживание.

Особенности ЭВМ как объекта эксплуатации:

А) ЭВМ – сложная техническая система;

Б) ЭВМ – совокупность аппаратных и программных средств;

В) ЭВМ – универсальный преобразователь информации;

Г) ЭВМ – человеко-машинная система;

Д) ЭВМ – объект, функционирующий в условия воздействия случайных факторов;

Е) ЭВМ –объект со сложным техническим описанием и большим количеством (или полным отсутствием) технической документации;

Ж) персональная ЭВМ – вариативно реализуемая система в рамках общеприняты стандартов.
Таким образом, эксплуатацию можно разделить на эксплуатационное использование и эксплуатационное обслуживание.

Техническое обслуживание - комплекс мероприятий, предназначенных для обеспечения эффективной эксплуатации ЭВМ, т.е. поддержания ее в работоспособном состоянии.

Работоспособным называется такое состояние объекта, в котором он способен выполнять заданные функции в пределах, установленных технической документацией.

В общем случае вычислительная машина может быть восстанавливаемой или невосстанавливаемой, обслуживаемой или необслуживаемой.

Эксплуатационные характеристики ЭВМ

К качественным характеристикам относятся:

работоспособность - это способность ЭВМ обеспечивать технические характеристики, указанные в документации.

безотказность - способность ЭВМ сохранять работоспособность в течение заданного интервала времени при заданных условиях эксплуатации.
ремонтопригодность - приспособленность машины к ремонту (удобство доступа к блокам, удобство монтажа узлов, диагностики и т.п.).
долговечность - свойство ЭВМ сохранять работоспособность при условии соблюдения правил эксплуатации и сроков планово-предупредительных ремонтов.
надежность работы - свойство безотказно функционировать при заданных условиях обслуживания и эксплуатации.

Для оценки перечисленных качеств служат количественные характеристики, получаемые на базе статистической информации, получаемой о ЭВМ.

Основные показатели надежности:

1. Коэффициент использования:

, ,

где: t_вкл - время, в течение которого машина находилась во включенном состоянии;

t_расч - ресурсы рабочего времени за заданный период t ( для группы ЭВМ).

Коэффициент технического использования:

где: t₀ , t_у - обнаружение и устранение неисправности;

t_сб – время на сбои;

t_пот - потери по организационным причинам (нехватка материалов, оборудования и т.д.);

t_проф - время на профилактические работы;

t_пр - время полезной работы. Для группы ЭВМ:

Коэффициент готовности.

где: Т_о - время безотказной работы ЭВМ за рассматриваемый период;

Т_о = t_пр+t_пот

Т_в - общее время восстановления работоспособности ЭВМ за тот же период.

Т_в= t₀+ t_у+t_сб.

Этот коэффициент характеризует долю времени правильного функционирования ЭВМ и не включает время, израсходованное на проведение профилактических мероприятий. Для каждой i –й машины в группе ЭВМ из N машин

Пусть - число сочетаний из N элементов по m;

Из комбинаторики известна формула:

- номер сочетания;

- индекс элемента внутри сочетания;

- индекс элемента вне сочетания.

Коэффициент для готовности в точности m машин из N:

Коэффициент готовности одной (любой) машины из N:

Коэффициент готовности всех машин:

4. Коэффициент эффективности профилактики:

где: n_проф - количество неисправностей, выявленных при профилактическом обслуживании;

n₀ - количество прочих отказов за рассмотренный период времени;

К_проф - выявляет вероятность появления неисправностей при профилактике.

5. Надежность напрямую количественно оценивается показателем MTBF – middle time between failures (среднее время между отказами или «наработка на отказ»).

Среднее время безотказной работы определяется по формуле:

где: t_пр - время полезной работы;

t_проф - время профилактики.

Для группы ЭВМ:

А качестве меры ремонтопригодности можно использовать среднее время восстановления

где: t_вi - время восстановления i-той неисправности:

Для группы из N ЭВМ:

,

где: Т_всрi - среднее время восстановления неисправности i-той ЭВМ.

В качестве критериев производительности ЭВМ используются:

1. Критерий Найта.

, (1.1)

где: t_n - среднее время простоя на одной операции;

М- емкость памяти;

t_с- среднее выполнение операций.

2. Критерий Гибсона:

, (1.2)

где: - удельный вес i-той операции в процессе вычисления;

t_i - время вычисления этой операции.

Результаты оценки производительности ЭВМ по разным методикам и в разных задачах могут существенно отличаться.

Для приведения оценок производительности к единой системе различные независимые организации предлагают свои комплексы тестовых программ. Одним из примеров является SPEC.

На практике оценка производительности по формулам (1.1) или (1.2) часто затруднена большим объемом вычислений, поэтому принято измерять производительность компьютеров с помощью тестовых программ. Ими могут быть и специально подобранные прикладные программы. Подбором таких приложений занимается некоммерческая организация под названием System Performance Evaluation Corporation (SPEC). Она публикует списки программ для разных областей и результаты тестирования имеющихся на рынке компьютеров. Для отдельной задачи вычисляется SPEC-коэффициент как отношение времени выполнения приложения на эталонном компьютере ко времени выполнения на тестируемом компьютере. В итоге для n программ SPEC-коэффициент определяется по формуле

где n – количество программ в тестовом наборе.

Эффективность эксплуатации ЭВМ в целом можно оценить по формуле:

где Р – производительность, оцененная по одному из критериев;

С_ЭВМ – стоимость приобретения ЭВМ.

С_экспл – стоимость эксплуатации, вычисляемая как произведение стоимости единицы времени эксплуатации С’_экспл на время эксплуатации t_экспл.

Лекция 2

Принципы организации эксплуатации

План лекции:

Виды и операции технического обслуживания
Организация эксплуатации ЭВМ

3. Классификация неисправностей ЭВМ