計算機系統配置

計算機系統配置包括硬件和軟件。根據應用的需要研究計算機系統配置，是計算機廠家設計計算機和用户建立計算機應用系統所必須解決的課題。

在計算機發展過程中,用户要求計算機的專用性(滿足其特定應用的需要)和廠家要求計算機的通用性(適於少品種大批量生產),一直是矛盾着的兩個方面。人們謀求通過計算機通用化、系列化、標準化、模塊化和計算機系統配置的研究，來解決這一矛盾。計算機發展初期，一般是針對應用的需要來研製特定的計算機系統。50年代，廠家為適應多方面需要，發展通用機，影響了專用性。各個用户對計算機系統有不同的要求。60年代出現系列機，部分地適應不同的要求。70年代以來，計算機的應用領域日益廣泛，發展了標準化和模塊化結構，更便於用户選用，以組成適合需要的計算機系統配置，較好地解決了計算機系統的系列和型號的有限性同用户實際需要的多樣性之間的矛盾。

要求和內容用户對於計算機系統配置的要求，一般從性能和價格兩方面考慮。要求計算機系統的軟、硬件配置能夠滿足應用的需要,操作使用方便,可靠性、可維性和可用性好，具有擴展性，而且價格便宜，具有高的性能價格比。計算機廠家為滿足計算機系統配置的需要，在設計計算機系列時，通過型號分檔和採用標準化、模塊化結構，在各型機的基本配置的基礎上，經過擴展和組合，以覆蓋一定範圍內各種應用的需要。

根據應用的要求，計算機系統配置的內容主要有機型選擇、硬件和外圍設備選擇、系統軟件和應用軟件選擇等方面。

機型選擇首先明確處理類型。大型科學計算一般是批量處理；計算機輔助設計、情報檢索或訂票系統等屬交互式處理；生產過程控制為實時處理。其次根據處理類型選擇機型，主要考慮字長、數據類型、指令系統、運算速度、存儲容量、通道類型與傳輸率、軟件類型與功能等。如用户已有計算機或應用軟件，則須考慮程序兼容或程序移植問題。

硬件和外圍設備的選擇根據需要和對性能的要求，一般選擇以下部件：存儲器擴充模塊的容量，各類通道數量，接口類型（如串行接口、並行接口、通信接口和專用接口等）與數量，部件選件（如浮點加速部件、可寫控制存儲器等），外圍設備類型、性能與數量，以及供電系統類型等。有的應用除聯機系統外，還配置脱機系統，如繪圖系統、縮微照相輸出系統或預處理系統等。

系統軟件和應用軟件選擇根據處理類型選擇操作系統。有時為適應多種應用環境，可選配多種操作系統。此外根據需要選擇程序設計語言、實用瞅、數據庫管理系統、通用與專用程序包以及各種應用程序。

設計步驟和方法根據應用系統的任務和要求，明確計算機系統在應用系統中的地位和作用，提出計算機系統配置設計任務説明書。其中包括應用範圍、工作負載特徵和吞吐量、信息流分析和其他要求。

根據任務説明書的要求，採用系統工程的方法進行系統分析,研究系統工作流程和工作負載,根據各種計算機系統和設備的性能，設計計算機系統配置。在系統分析過程中,既要考慮計算機硬件和軟件的合理配置,又要考慮系統投資和經濟效益。設計者必須對擬採用的計算機系統的軟件硬件結構、功能和性能有深入的瞭解，並具備有關應用的專業知識。配置方案應包括系統配置圖、硬件和軟件系統的組成與性能説明、可擴充性與選件的説明等。為了便於比較和選擇，一般可設計幾個配置方案。對各種計算機系統配置方案進行性能評價，經過分析比較，選擇滿足應用需要的、性能價格比最好的系統配置。

性能評價，對計算機系統配置的性能評價方法有:技術評價法；模型、模擬與分析法；標準檢查程序測試法。

技術評價法把計算機應用系統的工作負載轉換為對計算機設備性能的要求，如中央處理器運算速度、主存儲器容量、磁盤容量、通道傳輸率、外圍設備的種類與數量以及軟件的類型與功能。依照所設計的計算機系統配置所組成的設備的功能和性能指標，分析其處理能力，以此進行性能評價。這種方法最簡單，但準確程度較低。

模型、模擬與分析法用模擬模型描述所配置的計算機系統和實際應用的工作負載，編制程序在計算機上運行，得出模擬結果，以此衡量所配置的計算機系統是否滿足工作負載的要求。必要時還可調整計算機系統配置，再次模擬。準確度決定於模擬模型是否真實反映計算機系統配置和工作負載。模擬中央處理器硬件性能比較簡單，要模擬完整的計算機系統則比較困難，這裏涉及輸入輸出、環境條件、操作系統和編譯程序的效率等。

標準檢查程序測試法用一組有代表性的、能反映用户典型應用的程序和數據，在所設計的計算機系統配置的實際環境條件下運行，測試有關數據，包括給定工作負載情況下的作業運行時間、命令響應時間和系統吞吐量等，以此評價所配置的計算機系統是否滿足應用的需要。這種方法密切結合實際，能反映整個計算機應用系統實際運行的情況，不僅能測試硬件系統的性能，也能測試軟件系統的性能，因而比較準確，但必須具備能滿足各種系統配置和測試的實驗條件。

隨着計算機技術的迅速發展，多處理機系統、分佈計算機系統和計算機網的推廣應用，計算機應用系統的規模越來越大，系統更加複雜，對計算機系統配置的研究格外重要，進一步研究複雜系統的設計和性能評價的理論與方法將成為重要的課題。