1. Архитектуры, характеристики, классификация эвм

Электронная вычислительная машина (компьютер) – комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

В

Из введения

ычислительная система – взаимосвязанная совокупность средств вычислительной техники, включающая не менее двух основных процессоров либо вычислительных машин. Основным процессором называют составную часть ЭВМ, которая выполняет вычисления, предусматриваемые алгоритмами решаемых задач.

Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.

Под архитектурой ЭВМ понимается общая функциональная и структурная организация машины, определяющая методы кодирования данных, состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

Можно выделить следующие важные для пользователя компоненты архитектуры (см. рис.1.1):

а) функциональные и логические возможности процессора (система команд, форматы команд и данных, способы адресации, разрядность обрабатываемых слов и т. д.);

б) структурная организация и принципы управления аппаратными средствами (центральным процессором, памятью, вводом-выводом, системным интерфейсом и т. д.);

в) программное обеспечение (операционная система, трансляторы языков программирования, прикладное программное обеспечение).

1. Однопроцессорные архитектуры эвм

Исторически первыми появились однопроцессорные архитектуры. Классическим примером однопроцессорной архитектуры является архитектура фон Неймана со строго последовательным выполнением команд: процессор по очереди выбирает команды программы и также по очереди обрабатывает данные. По мере развития вычислительной техники архитектура фон Неймана обогатилась сначала конвейером команд (см. рис. 1.2), а затем многофункциональной обработкой и по классификации М. Флина получила обобщенное название SISD (Single Instruction Single Data – один поток команд, один поток данных).

Рис. 1.1. Основные компоненты архитектуры ЭВМ

Архитектуры класса SISD охватывают те уровни программного параллелизма, которые связаны с одинарным потоком данных.

Параллелизм циклов и итераций тесно связан с понятием множественности потоков данных и реализуется векторной обработкой. В классификации компьютерных архитектур М. Флина выделена специальная группа однопроцессорных систем с параллельной обработкой потоков данных – SIMD (Single Instruction Multiple Data, один поток команд – множество потоков данных).

Ведущие поставщики микропроцессоров ищут пути повышения их производительности и снижения энергопотребления за счет использования многоядерных структур процессоров и многопотоковой обработки команд.

Рис. 1.2. Развитие и классификация однопроцессорных архитектур