Архитектура эвм и вычислительных систем

1 Архитектура эвм и вычислительных систем

1. Понятия об архитектуре эвм Основные типы эвм и их особенности

ЭВМ – это универсальное устройство для обработки информации. История развития ЭВМ началась с 1617 года, когда была создана логарифмическая линейка. Различают следующие поколения ЭВМ.

Нулевое – до 1940 года. Вычислительный элемент – механический. Машина выполняла простейшие арифметические операции. К этому поколению относятся арифмометры и механические счетные машины.

1 поколение. 1940 – 1950 годы. Вычислительный элемент – электронные лампы. Набор команд был ограничен, схемы достаточно просты, программное обеспечение практически отсутствует. Для ввода информации использовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты. Быстродействие 10 – 20 тысяч операций в секунду. Программы пишутся на языке конкретной машины К этому поколению относятся БЭСМ, Урал, М-20.

2 поколение. 1950 – 1964 годы. Вычислительный элемент – транзистор. Оперативная память построена на магнитных сердечниках. Для ввода – вывода информации появились устройства на магнитных лентах (НМЛ), магнитные барабаны (НМБ) и первые магнитные диски. Быстродействие до сотен тысяч операций в секунду, емкость памяти – до нескольких десятков тысяч слов. Появляются языки высокого уровня и специальные программы трансляторы, переводящие с языка высокого уровня на машинный язык. Машинам этого поколения свойственна программная несовместимость, которая затрудняла создание крупных информационных систем.

3. поколение. 1964 – 1971 годы. Вычислительный элемент – микросхемы. Быстродействие - до миллионов операций в секунду. Машины имеют развитые операционные системы. Появилась возможность параллельного выполнения нескольких программ. К поколению относятся машины семейства IBM-360, СМ ЭВМ, т.е. малые машины. Емкость оперативной памяти достигает несколько сотен тысяч слов.

4 поколение. 1971 год – наши дни. Вычислительный элемент – микропроцессор. Быстродействие – до нескольких десятков миллионов операций в секунду, емкость оперативной памяти – сотни мегабайт. С точки зрения структуры ЭВМ машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, использующие общую память и общее поле внешних устройств. Для поколения характерны: применение персональных компьютеров, компьютерных сетей, систем управления базами данных.

5 поколение. Здесь характерно использование нанотехнологий. Должны появиться компьютеры на основе атомов и молекул, интеллектуальный интерфейс, осуществляющий связь с пользователем. Быстродействие – миллиарды операций в секунду.

По сферам применения ЭВМ можно разделить на следующие группы.

Суперкомпьютер. Назначение – высокоскоростное выполнение прикладных процессов. Может иметь один или несколько процессоров. Использует параллельную обработку информации. Работает со специальным программным обеспечением. Для суперкомпьютеров разрабатываются эффективные операционные системы.

Базовый компьютер. Назначение – многопультовые вычислительные системы. Используется в больших информационных сетях, работает с большой скоростью. По производительности уступает суперкомпьютеру, но охватывает более широкий круг решаемых задач. Имеет многопроцессорную архитектуру, позволяющую подключение до нескольких сот терминалов.

Мини-компьютер. Назначение – работа в системах управления предприятиями. Характеризуется однопроцессорной архитектурой, разветвленной сетью периферийных устройств. По сравнению с базовым компьютером, мини-компьютер работает со словами меньшей длины, имеет ограниченную оперативную память и относительно небольшое быстродействие. К его достоинствам относятся небольшая стоимость и размеры. Этот термин применяли, когда не было ПК. Сейчас название мини-компьютер применяется реже, уступая понятиям рабочая станция и персональный компьютер.

Рабочая станция. Назначение – системы автоматического проектирования, индустриальные процессы, системы управления. Характеризуется высоким быстродействием процессора, емкостью оперативной памяти порядка 64 Мбайт, специализированной системой периферийных устройств, многозадачностью.

Персональный компьютер. Назначение – индивидуальное обслуживание пользователей. Это недорогие компьютеры, имеющие центральный блок с одним или несколькими процессорами, монитор, акустическую систему, электронное перо, принтеры, жесткие диски, оптические диски и т.д Они могут быть настольными, портативными, блокнотными, карманными. В зависимости от исполнения, меняется объем памяти, состав периферийных устройств.

Независимо от выполнения ЭВМ ( компьютер) обладает следующими отличительными свойствами.

1. Выполнение операций с любой заданной точностью, определяемой числом разрядов.

2. Последовательное выполнение операций, для чего составляется программа последовательности действий.

3. Для хранения исходных данных и результатов используется память. (так как все действия выполняются последовательно)

4. Дискретный характер вычислений и наличие памяти позволяют организовать одновременное выполнение на ЭВМ нескольких независимых программ.

5. Универсальность – на одной ЭВМ можно решать разнообразные программы.