1. Определение вычислительной машины и вычислительной системы. Основные понятия и определения микропроцессорной техники: микропроцессор, микропроцессорная система, микроконтроллер. Технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ.

Вычислительная машина – это комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.

Вычислительная система – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или вычислительных машин, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для подготовки и решения задач пользователей.

Микропроцессорная техника (МПТ) включает технические и программные средства для построения микропроцессоров и микроконтроллеров, а также различных микропроцессорных устройств и систем, в том числе персональных компьютеров.

Микропроцессор (МП) – программно-управляемое устройство, выполняющее процесс обработки цифровой информации и управления им, построенное на одной или нескольких БИС.

Микропроцессорная система (МПС) – функционально законченное изделие, выполненное на основе микропроцессора. Она включает в себя также память, устройства ввода/вывода и ряд других для выполнения заданных функций.

Микроконтроллер (МК) – это функционально законченная микропроцессорная система обработки данных, которая реализована в виде одной БИС. МК объединяет в одном кристалле все основные элементы МПС: центральный процессор, память, устройства ввода/вывода, а также большой набор периферийных устройств. МК предназначены для реализации устройств управления, встраиваемых в разнообразную аппаратуру.

Функциональные возможности ЭВМ обусловлены следующими технико-эксплуатационными характеристиками:

1. быстродействие, измеряемое количеством операций, выполняемых ЭВМ в единицу времени,

2. разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ,

3. состав, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств,

4. состав и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации,

5. типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой (тип внутримашинного интерфейса),

6. способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность),

7. типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в ЭВМ,

8. наличие и функциональные возможности программного обеспечения,

9. способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ),

10. система и структура машинных команд,

11. возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети,

12. эксплуатационная надежность ЭВМ.

2. Основные классы вычислительных машин и их сравнительная характеристика.

По назначению ЭВМ можно разделить на три группы

Универсальные ЭВМ предназначены для решения инженерно-технических, экономических, математических, информационных задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:

- высокая производительность;

- разнообразие форм обрабатываемых данных при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;

- большой набор выполняемых операций;

- большая емкость оперативной памяти;

- развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение различных видов внешних устройств.

Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга задач, связанных с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Проблемно-ориентированные ЭВМ обладают ограниченными, по сравнению с универсальными ЭВМ, аппаратными и программными ресурсами.

Специализированные ЭВМ предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

По этапам создания и элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:

1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).

3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе).

Интегральная схема – электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элементов (диодов и транзисторов).

4-е поколение, 80 – 90-е годы: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах (сотни тысяч - десятки миллионов активных элементов в одном кристалле).

5-е поколение, настоящее время: компьютеры со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

По размерам и вычислительной мощности ЭВМ делятся

Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.

Малые ЭВМ или миниЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов для управления технологическими процессами.

МикроЭВМ – это средства обработки информации, построенные на основе микропроцессорных комплектов БИС.