Технические средства обработки информации. Понятие вычислительной машины и принципы организации ее работы.
Вычислительная машина – универсальный электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки, транспортировки и воспроизведения данных.
Общие принципы работы универсальных вычислительных устройств были
сформулированы известным американским математиком Джоном фон Нейманом:
Любая ЭВМ для выполнения своих функций должна иметь минимальный набор функциональных блоков:
Общая схема устройства эвм.
АЛУ
ЗУ
У вв
Увыв
УУ
блок для выполнения арифметических и логических операций (АЛУ – арифметико-логическое устройство);
блок хранения информации, или память (ЗУ – запоминающее устройство);
устройство для ввода исходных данных (Увв) и устройство вывода
результатов (Увыв);
так как все эти устройства должны работать сообща, ими надо управлять, поэтому в структуре любой ЭВМ есть устройство управления (УУ), заставляющее все другие устройства выполнять в нужные моменты необходимые действия.
Это классическая структура вычислительной машины, на основе которой уже более полувека создаются ЭВМ.
Современные компьютеры, базируясь на тех же принципах, имеют
некоторые отличия: центральные устройства (АЛУ и УУ) объединены
в единый блок – центральный процессор.
Информация кодируется в двоичной форме.
Алгоритм представляется в форме последовательности команд.
Совокупность команд называется программой.
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти.
Характеристика поколений компьютеров.
Один из способов классификации компьютеров, учитывающий
конструктивные элементы.
I поколение (1945-1955). Основной элемент, на котором строилось управление компьютером – электронная лампа. Первая машина для свободной продажи – Юнивак (США) была выпущена в 1951 г. Самым лучшим представителем в СССР была серийная машина М-20 со скоростью 20 тыс. операций в секунду.
II поколение (1955-1965). В середине 50-х годов появились компьютеры с элементной базой на полупроводниках, долговременные запоминающие устройства на магнитных лентах. Начали применять языки программирования высокого уровня, такие как Фортран. Скорость лучшего представителя компьютеров СССР – БЭСМ-2 - 1 млн. операций в секунду.
III поколение (1965-1980). В середине 60-х годов выпущены компьютеры серии IBM-360 (США), на которых вместо разрозненных транзисторов были применены малые интегральные схемы. Появились магнитные диски, правда, очень большие (30 см в диаметре). В СССР типичными представителями стали компьютеры единой системы (ЕС) и системы машин (СМ), которыми и начали оснащаться создаваемые вычислительные центры. Скорость обработки данных у мощных машин достигала 10 млн. операций в секунду.
IV поколение (с 1980 г.) . Появление компьютеров этого поколения связывают с разработкой микропроцессора (1971 г, фирма Intel, США) на базе больших интегральных схем. Созданы персональные компьютеры, которые стали основой компьютеризации общества. Особую роль сыграли IBM – подобные компьютеры. В России IBM – подобные компьютеры выпускаются многими фирмами. Скорость обработки данных у них до 50 млн. операций в секунду.
V поколение. По общепринятому определению, компьютеры V поколения должны были появиться с архитектурой, соответствующей языкам логического программирования. Такую работу взялись выполнить японские ученые в 1990 г. Однако результатов пока нет. Поэтому, компьютеры V поколения – это мультимедийные компьютеры на базе процессоров Pentium, способные обеспечить виртуальную реальность. Скорость обработки – более 100 млн. операций в секунду.
VI поколение. В настоящее время ведутся разработки Нейрокомпьютера, который и станет основой компьютеров VI поколения.