Содержание

Лист

Электронно-вычислительные машины 2

Приблизительная классификация ЭВМ: 2

Основные показатели ЭВМ 2

Классификация ЭВМ 2

Основные принципы концепции фон Неймана 4

5

Структура ЭВМ 5

Основная память 5

Внешняя память 5

Устройство ввода 5

Устройство вывода 6

Цикл команд 6

Арифметико-логические устройства (АЛУ) 6

Базис целочисленных ОПУ 7

Выполнение операции целочисленного сложения 7

Выполнение операции вычитание 7

Структура ОПУ для сложения и вычитания целых чисел 8

Организация операции умножения целых чисел в АЛУ 9

Умножение по алгоритму сдвига вправо 10

Структура ОПУ для выполнения операции умножения по алгоритму сдвига вправо 11

Выполнение операции умножения по алгоритму сдвига влево 12

Структура ОПУ для реализации умножения по алгоритму сдвига влево 13

Методы ускорения операции умножения 14

Выполнение операции целочисленного деления 14

Алгоритм выполнения операции деления с восстановлением остатка и неподвижным делителем 14

Структура ОПУ реализующая алгоритм деления без восстановления остатка 15

Запоминающее устройство 16

ОЗУ 16

ОЗУ Динамического типа 17

Структура БИС динамического ОЗУ 19

Виды и способы регенерации 20

Постоянное запоминающее устройство 21

Структура БИС динамического ОЗУ 22

Структура БИС динамического ОЗУ 22

Электронно-вычислительные машины

Электронно-вычислительные машины - это совокупность технических средств предназначенных для автоматизированной обработки данных по заданному алгоритму.

Алгоритм – конечный набор предписаний, определяющий решение задачи посредством конечного количества операция.

Программа – упорядоченная последовательность команд подлежащая обработке.

Приблизительная классификация эвм:

1. Одноразовые ЭВМ.

2. Встроенные ЭВМ.

3. Игровые.

4. Персональные.

5. Серверы.

6. Рабочая станция.

7. Большие ЭВМ.

8. Супер ЭВМ.

Основные показатели эвм

1. Быстродействие.

2. Ёмкость памяти

3. Производительность.

4. Стоимость.

5. Надёжность.

Быстродействие подразделяется на 2 вида: Номинальное и среднее.

Номинальное – характеризует возможности ЭВМ при выполнении стандартной операции.

Vном = 1/t_сл

Где tсл – время выполнения операции сложения.

Среднее быстродействие – характеризует скорость вычислений при выполнении стандартного алгоритма Vср = N/t_сл

Где N – количество операция в алгоритме, а tсл – время выполнения алгоритма.

Под производительностью понимается количество эталонных алгоритмов выполненных за единицу времени.

П = N_э/t_э

Производительность более универсальная характеристика, чем быстродействие.

Классификация эвм

ЭВМ могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. По принципу действия.

Условно можно разделить на 3 группы: цифровые, аналоговые, гибридные.

Критерием является форма представления информации.

2. По этапам создания и элементной базе.

Первое поколение – 1950е годы, ЭВМ на электронных лампах.

Второе поколение – 1960е годы, появление транзисторов.

Третье поколение – 1970е годы, появление интегральных микросхем средней степени интеграции.

Четвёртое поколение – 1980е годы, большие интегральные схемы (БИС), СБИС, микропроцессоры (МП).

Пятое поколение – настоящее время, сверхсложные микропроцессоры с паралельно-векторной структурой, одновременно выполняющая десятки последовательных команд программы.

Шестое поколение – будущее время, электронные и оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой, с распределённой сетью большого числа не сложных микропроцессоров (десятки тысяч), моделирующих структуру нейронных биологических систем.

3. По назначению ЭВМ.

Делиться на 3 группы:

Универсальные – решение самых различных инженерно – технических задач, математических, информационных и экономических задач, отличающихся сложностью алгоритмов и объёмом данных.

Проблемно – ориентированные – решение более узкого круга задач связанных, как правило, управлением технологическими процессами.

Специализированные – решение узкого круга задач или реализации строго определённой группы функций. (Например программирование микропроцессоров специального назначения, адаптеры, котроллеры).

4. По способу организации вычислительного процесса.

5. По размерам и вычислительной мощности.

- Суперкомпьютеры – сверхбольшие

- Большие

- Малые – ЭВМ ПК

- Сверхмалые – микрокомпьютеры.

6. По функциональным возможностям.

Возможности ЭВМ определяются следующими технико-эксплуатационными характеристиками:

- Быстродействие или производительность.

- Разрядность и формы представления чисел.

- Номенклатура, ёмкость и быстродействие запоминающих устройств.

- Номенклатура и характеристики внешних устройств.

- Типы и пропускная способность внутримашинного интерфейса.

- Способность одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять параллельно несколько программ (многозадачность).

- Типы и характеристики операционной системы.

- Наличие и возможности программного обеспечения.

- Программная совместимость с другими типами ЭВМ.

- Система и структура машинных команд

- Возможность подключения к вычислительной сети.

- Эксплуатационная надёжность.

- Коэфицент полезного использования ЭВМ.

На роль первой в истории ЭВМ претендовали следующие разработки:

1. 1942г. Джон Атанасофф, Клиффорд Берри – Специализированный электронный калькулятор ABC. Предназначен для решения систем линейных уравнений (до 29 уравнений с 29 неизвестными).

2. 1943г. Алан Тьюринг, Макс Ньюмен – вычислитель Collosus. Создан для расшифровки кодов немецкой шифровальной машины ENEGMA.

3. 1946г. Джон фон Нейман, Джон Мочли – программируемый электронный компьютер общего назначения ENIAC. Использовался при разработке водородной бомбы. Вес – 30 тонн, 18 000 ламп, 5000 операций сложения в секунду.

В 1947 году под руководством С.А. Лебедева начаты работы по созданию малой электронной счётной машины (МЭСМ).