1) Що вивчає предмет «Архітектура комп’ютерів», що таке комп’ютер (к), опишіть основні напрями використовування к? Опишіть історію виникнення комп’ютерів, і основні покоління еом.
Архитектурой компьютера называется описание совокупности устройств и блоков ЭВМ, а также связей между ними, то есть описание принципа действия ЭВМ.
Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, памяти и периферийных устройств
В более подробное описание, определяющее конкретную архитектуру, также входят:
структурная схема ЭВМ, средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы,
организация и разрядность интерфейсов ЭВМ,
набор и доступность регистров,
организация памяти и способы её адресации,
набор и формат машинных команд процессора, способы представления и форматы данных, правила обработки прерываний.
По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);
По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW (very long instruction word );
По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные;
Компью́тер (англ. computer — «вычислитель») — многозначный термин в современной литературе, наиболее часто употребляется в качестве обозначения программно-управляемого электронного устройства обработки информации.
Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, являются синонимами. Электро́нная вычисли́тельная маши́на (ЭВМ) — вычислительная машина.
Механические компьютеры
0-е поколение ЭВМ
Машина Паскаля
~1652г. Компьютер умел складывать(+) и вычитать(-)
Машина Бебиджа (1824г.) работала на паровой тяге и
могла с точностью до 8-ми знаков вычислять значения
полиномов разностным методом.
с 1929 по конец 1970-х в СССР выпускался самый распространённый арифмометр «Феликс» - настольная (или портативная) механическая вычислительная машина, предназначенная для точного умножения и деления, а также для сложения и вычитания.
Этапы дальнейшего развития компьютеризации
Электронные компьютеры – Большие ЭВМ
2-е поколение ЭВМ – Транзисторные Компьютеры
IBM System/360 (S/360)
Советский аналог
ЕС ЭВМ 8-bit
Анонсирован в 1964 г. Построен в 1946 г
ENIAC представлял собой сложное инженерное сооруж. длинной 30 м, весом 30 т. и пл. 300 м2
ЭВМ содержала 18 тыс. электрических ламп, 1500 реле,
7200 кристаллических диодов.
ЭВМ 3-го поколения характеризуются расцветом операционных систем (ОС), отвечающих за организацию и управление вычислительным процессом. Именно здесь слово “ЭВМ” все чаще стало заменяться понятием “вычислительная система”, что в большей степени отражало усложнение как аппаратурной, так и программной частей ЭВМ. Стоимость программного обеспечения стала расти и в настоящее время намного опережает стоимость аппаратурных средств
Электронные компьютеры – Мини ЭВМ, ПК
Супер компьютеры поколения - S
IBM PC 16-bit, Programmed Data, Processor-11.
2) Опишіть архітектуру комп’ютера як ієрархію віртуальних машин.Дайте визначення термінам: комп’ютер, програма, алгоритм, алгоритм, машинна мова, трансляція, інтерпретація. Що таке віртуальна машина (ВМ), приведіть приклади ВМ та їх параметри? Чим відрізняється ВМ від реальної?
Компьютер — это машина, которая может решать задачи, выполняя данные ей команды. Последовательность команд, описывающих решение определенной задачи, называется программой. Машинный язык — набор команд конкретной вычислительной машины, который интерпретируется на аппаратном уровне или с помощью микропрограмм самой машины. Виртуальной машиной называют программную или аппаратную среду, исполняющую некоторый код, или спецификацию такой системы. Трансляция – замена каждой команды, написанной на языке Я1, эквивалентным набором команд, напис. на языке Я0. При этом перед выполнением программы, происходит ее трансляция на язык более низкого уровня. Интерпретация – это трансляция в динамике выполнения. Т. е. компьютер анализирует команду, написанную на языке Я1, заменяет ее эквивалентным набором команд на яз. Я0 и тут же выполняет ее, то же происходит со след.командой.
Компьютер может выполнять только программы, написанные на его машинном языке Я 0. Но человеку проще разработать новые команды, которые более удобны, чем встроенные машинные команды. Эти новые команды в совокупности формируют язык, который мы будем называть Я 1. Проще представить себе виртуальную машину, для которой машинным языком является язык Я 1. Назовем такую виртуальную машину М 1, а виртуальную машину с языком Я 0 — М 0. Изобретение целого ряда языков, каждый из которых более удобен для человека, чем предыдущий, может продолжаться до тех пор, пока мы не дойдем до подходящего нам языка. Каждый такой язык использует своего предшественника как основу. Язык, находящийся в самом низу иерархической структуры — самый примитивный, а находящийся на самом верху — самый сложный. Т. е. на уровне 0 (ВМ0 и Я0) программы Я0 непосредственно выполн. эл. схемами, на уровне n (ВМN и ЯN) программы на языке Я 1 либо интерпретируются программой-интерпретатором, работающей на машине более низкого уровня, либо транслируются на машинный язык машины более низкого уровня.
Концепция виртуальной машины как совокупности ресурсов, которые эмулируют поведение реальной машины, появилась в Кембридже в конце 1960-х годов как расширение концепции виртуальной памяти манчестерской вычислительной машины Atlas. В целом вычислительный процесс определяется в рамках этой концепции содержимым того рабочего пространства памяти, к которому он имеет доступ. При условии, что конкретная ситуация в этом рабочем пространстве соответствует ожидаемой, процесс не имеет никаких средств для определения того, является ли представленный ему ресурс действительно физическим ресурсом этого типа, или же он имитируется действиями других ресурсов, которые приводят к аналогичным изменениям содержимого рабочего пространства процесса.
Например, процесс не может определить, монопольно ли он использует процессор или же в режиме мультипрограммирования вместе с другими процессами. В виртуальной машине ни один процесс не может монопольно использовать никакой ресурс, и все системные ресурсы считаются ресурсами потенциально совместного использования. Кроме того, использование виртуальных машин обеспечивает развязку между несколькими пользователями, работающими в одной вычислительной системе, обеспечивая определённый уровень защиты данных.