Содержание дисциплины

ВВЕДЕНИЕ.

Студент должен:

иметь представление:

- о задачах дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем».

знать:

- понятия ЭВМ, вычислительной системы;

- классификацию ЭВМ и вычислительных систем.

Задачи, изучаемые дисциплиной. Понятия: ЭВМ и вычислительная система.

Классификация ЭВМ и вычислительных систем.

Архитектура ЭВМ – единый замысел, определяющий модель, общую организационную структуру, выполняемые функции, взаимосвязь устройств, методы кодирования обрабатываемых данных в ЭВМ.

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

Вычислительная система – совокупность одного или более компьютеров или процессоров, программного обеспечения и периферийного оборудования, организованная для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов.

Вычислительные машины могут быть классифицированы по ряду признаков:

- принцип действия или форма представления информации;

- этапы создания и элементная база;

- назначение;

- размер и вычислительная мощность и т.д.

По принципу действия или форме представления информации машины

делятся на три класса:

- аналоговые вычислительные машины (АВМ);

- цифровые вычислительные машины (ЦВМ);

- гибридные вычислительные машины (ГВМ).

Цифровые вычислительные машины или вычислительные машины дискретного действия – работают с информацией представленной в дискретной (цифровой) форме.

Аналоговые вычислительные машины или вычислительные машины непрерывного действия – работают с информацией представленной в непрерывной (аналоговой) форме.

Гибридные вычислительные машины или вычислительные машины комбинированного действия – работают с информацией представленной и в цифровой и в аналоговой форме.

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

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

- 2-е поколение, 60 годы: ЭВМ на отдельных полупроводниковых приборах;

- 3-е поколение, 70 годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи элементов в корпусе); Интегральная схема – электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число элементов (диодов, транзисторов, резисторов, конденсаторов и т. Д.);

- 4-е поколение, 80-90 годы: компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых – микропроцессор (сотни тысяч – десятки миллионов элементов в одном кристалле);

- 5-е поколение, настоящее время: компьютеры со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

- 6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой (компьютеры с нейронной структурой могут искать нужные решения посредством само программирования).

По назначению компьютеры можно разделить на три группы:

- универсальные (общего назначения);

- проблемно-ориентированные;

- специализированные.

Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных инженерно – технических, математических, информационных и т.д. задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в мощных вычислительных комплексах.

Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объёмов данных; выполнением расчетов по сравнительно несложным алгоритмам.

Специализированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач и реализации строго определённой группы функций. Узкая ориентация этих компьютеров позволяет чётко специализировать структуру машины, снизить сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надёжности их работы.

По размерам и вычислительной мощности компьютеры можно разделить

на сверхбольшие (суперкомпьютеры, супер-ЭВМ), большие (за рубежом их называют «мэйнфреймами»), малые, сверхмалые (микрокомпьютеры, микро-ЭВМ).

В этой классификации ЭВМ отличаются по следующим параметрам:

- производительность (измеряется в MIPS – миллион операций в секунду);

- емкость основной памяти (измеряется в Мбайтах);

- емкость жесткого диска (измеряется в Гбайтах и Тбайтах);

- разрядность (измеряется в битах).

Персональный компьютер относится к микро-ЭВМ и по своим параметрам приближается к малым ЭВМ.