1. Понятие и поколения ЭВМ. ЭВМ – это совокупность технических средств и программных продуктов. Предназначенных для выполнения различных арифметических, логических и аналитических задач. Часто ЭВМ называют компьютером (от лат. сomputo – считаю, вычисляю). Под поколением понимают все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторско-техническими коллективами, но построенных на одних и тех же научных и технических принципах. Первое поколение. (1946 – середина 50-х гг.). была создана ламповая вычислительная машина (Особенности: - элементная база электронно-вакуумные лампы; - габариты – в виде шкафов и занимали машинные залы;- программирование осуществлялось в машинных командах, а отладка за пультом управления; - данные вводились с помощью перфокарт и магнитных лент с хранимыми программами; - быстродействие – 10 – 100 тыс. оп./с.) Второе поколение (средина 50 – середина 60 г.г.) стали выпускаться компьютеры на транзисторах. (Особенности: элементная база – транзисторы; габариты – однотипные стойки, требующие машинный зал; быстродействие – сотни тысяч – 1 млн. оп./с; понижено энергопотребление; повысилась надежность; появилась память на магнитных дисках; появились первые операционные системы; программирование осуществлялось с использованием языков высокого уровня (фортран, бейсик, алгол и д.р.);структура эвм – микропрограммный способ управления; эксплуатация – упростилась.) Третье поколение (60 – 70 г.г.). Особенности: элементная база – интегральные схемы, большие интегральные схемы (ИС, БИС); габариты – однотипные стойки, требующие машинный зал; единая архитектура, то есть программно совместимые;быстродействие – сотни тысяч – миллионы оп./с; эксплуатация – оперативно производится ремонт; программирование – подобен II поколению; обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ; структура ЭВМ – принцип модульности и магистральности; появились дисплеи, магнитные диски; задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. Четвертое поколение (70 – по н/в) В 1971 г. был создан первый микропроцессор Intel 4004. Он состоял из 2300 транзисторов на площади 15 мм кв. и с тактовой частотой 108 КГц мог выполнять 45 различных команд и обладал такой вычислительной мощью как первый электронный компьютер, занимавший целую комнату. Быстродействие таких машин составляет тысячи миллионов операций в секунду. Пятое поколение. В настоящее время ведутся работы по созданию ЭВМ пятого поколения. Программа разработки, таких ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. В компьютерах пятого поколения произойдет качественный переход от обработки данных к обработке знаний.

2. Классификация вычислительных машин. По области применения:

- универсальные, предназначены для решения самых разных задач во всех сферах деятельности;

- проблемно-ориентированные, предназначены для решения более узкого круга задач, обычно связанных с технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных;

- специализированные, предназначенные для реализации заранее строго определенных функций, чтобы снизить сложность и стоимость таких машин.

По принципам действия ЭВМ:

- аналоговые, вычислительные машины непрерывного действия, которые работают с информацией, представленной в аналоговой форме;

- цифровые, вычислительные машины дискретного действия, предназначенные для работы с информацией в цифровой форме;

- гибридные, вычислительные машины комбинированного действия, работающие с информацией, представленной в аналоговой и цифровой форме.

По вычислительной мощности:

- супер-ЭВМ – уникальные сверхпроизводительные многопроцессорные вычислительные машины, разработанные для решения определенных особо сложных задач (NEC Earth Simulator);

- большие ЭВМ – универсальные системы общего назначения первых трех поколений, предназначенные для решения сложных научных, технических и экономических задач;

- мини-ЭВМ – вычислительные машины четвертого поколения, рассчитанные на решение широкого круга задач. К подомным машинам относят персональные компьютеры;

- микро-ЭВМ – мелкие вычислительные машины, создаваемые на основе специализированных микропроцессоров.

Современная классификация компьютеров:

- карманные компьютеры КПК (PocketPC);

- портативные компьютеры (Laptop);

- настольные компьютеры (BasePC);

- рабочие станции (workstation) (более дорогостоящие чем рассмотренные ранее ПК, предназначенные для использования в специальных областях, например работа с графикой. По производительности находятся между настольным ПК и сервером);

- серверы (Server) (специальные высокопроизводительные компьютеры, способные обслуживать несколько одновременно подключенных к ним компьютеров для выполнения определенных задач. Бывают высокоуровневые, среднеуровневые, низкоуровневые.);

- суперкомпьютеры (Super Computer);

- кластерные системы (Cluster System) (объединение машин, являющееся единым целым для операционной системы, прикладных программ и пользователя. Компания DEC разработала идеологию кластерной системы).

3. Понятие архитектуры и структуры ЭВМ. Принципы Фон Неймана. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. К архитектуре относятся следующие принципы построения ЭВМ: структура памяти ЭВМ; способы доступа к памяти и внешним устройствам; возможность изменения конфигурации; система команд; форматы данных; организация интерфейса. Принципы фон Неймана:

1. Принцип программного управления – программа состоит из набора команд, автоматически выполняющихся процессором в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. СК – это регистр процессора, последовательно увеличивающий хранимый в нем адрес очередной команды.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти (число, текст или команда). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

3. Принцип адресности. Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек, каждая из которых доступна процессору в произвольный момент времени. Отсюда следуют возможность давать имена областям памяти так, чтобы впоследствии можно было обращаться к запомненным в них значениям с использованием присвоенных имен.