21.История развития вычислительной техники в электромеханическом периоде.
Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет - от первого табулятора Г. Холлерита (1887 г.) до первой ЭВМ ENIAC (1946 г.).
Предпосылками создания проектов данного этапа явились как необходимость проведения массовых расчетов (экономика, статистика, управление и планирование, и др.), так и развитие прикладной электротехники (электропривод и электромеханические реле), позволившие создавать электромеханические вычислительные устройства.
22. История развития вычислительной техники в электроном периоде.
С начала 1990-х годов термин "компьютер" вытеснил термин "электронная вычислительная машина" (ЭВМ), которое, в свою очередь, в 1960-х годах заменило понятие "цифровая вычислительная машина" (ЦВМ). Все эти три термина в русском языке считаются равнозначными. Само слово "компьютер" является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель. Английское понятие "computer" гораздо шире, чем понятие "компьютер" в русском языке. В английском языке компьютером называют любое устройство, способное производить математические расчеты, вплоть до логарифмической линейки, но чаще в это понятие объединяют все типы вычислительных машин, как аналоговые, так и цифровые.
Еще не так давно, всего три десятка лет назад, ЭВМ представляла собой целый комплекс огромных шкафов, занимавших несколько больших помещений. А всего и делала-то, что довольно быстро считала. Нужна была буйная фантазия журналистов, чтобы увидеть в этих гигантских арифмометрах думающие агрегаты, и даже пугать людей тем, что ЭВМ вот-вот станут разумнее человека.
23.Классификация ЭВМ по элементной базе и этапам создания.
1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронно-вакуумных лампах;
2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах); 3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных микросхемах с малой и средней степенью интеграции (сотни, тысячи транзисторов в одном корпусе);
4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах-микропроцессорах (десятки тысяч — миллионы транзисторов в одном кристалле); 5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы; 6-е и последующие поколения: оптоэлектронных ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой — с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
24. Классификация ЭВМ по назначению.
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: – универсальные (общего назначения), Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных технических задач: экономических, математических, информационных и других задач – проблемно-ориентированные. Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; –специализированные. Специализированные ЭВМ используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций
25. Классификация ЭВМ по принципу действия. Электронная вычислительная машина, компьютер — комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: *аналоговые (АВМ) вычислительные машины непрерывного действия,
*цифровые (ЦВМ) вычислительные машины дискретного действия
*гибридные (ГВМ). вычислительные машины комбинированного действия.
26. Архитектура ЭВМ 1-2 поколения. Принципы фон – Неймана. Классическая схема взаимодействия основных блоков ЭВМ.
* Архитектура компьютеров первого поколения - это типичная фон-Неймановская архитектура. Команды и данные представляются в двоичном коде. Выполняемая программа и оперативные данные выполняемой программы хранятся в оперативной памяти (ОЗУ). Постояное запоминающее устройство (ПЗУ) используется для хранения постоянных данных и программ.
* Второе поколение ЭВМ создавалось в период с 1955 по 1964гг. Успехи полупроводниковой технологии и связанные с этим возможности совершенствования структуры ЭВМ, расширения выполняемых функций и усложнения решаемых задач привели к смене элементной базы. Запоминающие устройства на магнитных сердечниках , магнитных барабанах и магнитных лентах вытеснили полностью запоминающие устройства на электронно-лучевых трубках и ртутных ультразвуковых линиях задержки, применяемых в ЭВМ первого поколения
В архитектуре ЭВМ второго поколения можно отметить следующие особенности:
* применение специальных устройств преобразования адресов;
*использование индексного регистра;
*применение иерархической структуры памяти;
*обособленное управление вводом / выводом;
*использование системы прерываний для работы с устройствами ввода/вывода;
*использование принципов микропрограммного управления;
*В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом:
Принцип программного управления - программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти - программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными!
Принцип адресности - основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек.
27. Архитектура ЭВМ 3-4 поколения. Причины изменения классической структуры ЭВМ. Структура современных ЭВМ. Прямой доступ к памяти.
*Третье поколение ЭВМ разрабатывалось с 1964 по 1974год на новой элементной базе, осуществился переход к интегральной технологии. Совершенствование технологии позволило усложнить микросхемы, появились микросхемы средней интеграции (СИС). Затем из всего многообразия микросхем были выделены функционально - полные комплекты интегральных схем, предназначенные для построения контроллеров и вычислительных машин. Для вычислительной техники характерно использование большого количества однотипных логических элементов, особенно в устройствах памяти. Технология изготовления интегральных схем памяти проще, отличается повторяемостью соединений, поэтому первыми большими интегральными схемами стали БИС памяти. БИС содержали от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч элементов на кристалле
Основные изменения в архитектуре:
,* многофункциональность центрального процессора;
*усложнение структуры иерархии памяти;
*введение мультиплексных и селекторных каналов;
*развитие устройств ввода/вывода (периферии).* Многофункциональность центрального процессора - центральный процессор включает в себя несколько сопроцессоров ( для вычислений с удвоенной точностью, для работы с символьной информацией). В таком процессоре возможна оптимизация вычислительного процесса за счет совмещения операций, выполняемых в разных устройствах. В устройстве управления центрального процессора появляется устройство формирования адресов для обеспечения многопользовательского режима работы. Усложнение структуры иерархии памяти - вводится дополнительная память между внешним запоминающим устройством и оперативной памятью, что обеспечивает организацию обращений к единой памяти (виртуальной памяти, появляется возможность распределять виртуальные ресурсы между пользователями, организовать работу в многопользовательском режиме, когда каждый пользователь имеет в распоряжении свою виртуальную машину) Введение мультиплексных и селекторных каналов.Мультиплексный канал обеспечивает обмен с однородными устройствами (терминалами). Обслуживается несколько медленных устройств одновременно. Селекторный канал служит для скоростного обмена между основной памятью и быстродействующими внешними устройствами. Особенно важно организовать быстрый обмен с видеосистемой компьютера при обработке графической информации. Селекторный канал работает в монопольном режиме и обслуживает только одно устройство. Развитие системы устройств ввода/вывода.Разработаны устройства внешней памяти с увеличенной скоростью и емкостью, введены стандарты на связь с внешними устройствами (интерфейсы), широкое применение получили терминальные устройства, обеспечившие доступ к компьютеру широкого числа пользователей. Основная концепция: совместное использование ресурсов и введение принципов виртуального распределения ресурсов, ресурсы предоставляются пользователю по его потребностям.
