3. Технические новации вычислительных систем третьего поколения

Технические нововведения

1. Появление индексных регистров. Теперь адрес операнда вычисляется как сумма адресной части команды и содержимого индексного регистра. Это позволяет не менять прежнюю команду, а область операндов охватывать за счёт изменения содержимого индексного регистра. При этом индексный регистр обладает максимально возможным быстродействием. Считается, что регистровая память самая быстрая.

2. Добавление операций с помощью запятой.

3. Появление отдельного процессора ввода-вывода.

4. 1956. Лебедев. Была предложена конвейерная обработка. Естественная последовательность команд, для которой идеально подходит конвейерная обработка, может быть нарушена командой перехода GOTO или IF. Принципиально важно знать, когда в программном коде появится переход. Т к программный код сложен, появляется задача предсказания перехода. (Intel, AMD)

5. Появление первых параллельных вычислительных систем (CDS 6600)

3-е поколение.

ИМС – интегральные микросхемы. 1965-1980. Малой степени интеграции – до 1000 элементов. Большой степени интеграции – больше 1000 элементов (с 1972 года +-)

1958 Роберт Н. Магнитный сердечник ---> полупроводник

IBM на базе полупроводников открывают свою линейку компьютеров mainframe (большая вычислительная система).

DEC PDP-11

ОС UNIX - 01.01.1970

CDS 7600 10 MFlops

Пентагон – сеть ARPANET. 2 сентября 1969.

TCP/IP

Применение конвейерно-векторных вычислений

Разделение АЛУ на операции с фиксированной и плавающей запятой. В дальнейшем – отдельное АЛУ для операции с плавающей запятой. Потом оно получит название арифметический сопроцессор.

Мультипрограммирование. Организация параллельного выполнения нескольких программ. Аналогично разделению по пользователям.

Виртуальные машины – прообраз облачного вычисления. Каждому пользователю выделяется часть вычислительной системы.

Фирма oracle. Концепция: один мощный компьютер и много периферийных. В результате концепция Windows оказалась выигрышной.

1965 глава Intel Гордон Мур сформулировал периферический бизнес закон: число элементов в интегральной микросхеме увеличивается в 2 раза за каждые 2 года, а цена ИМС остаётся неизменной.

Закон Мура имеет много следствий и много аналогов.

Следствия:

• объем оперативной памяти увеличивается в 2 раза за 2 года

• размер постоянной памяти жёсткого диска увеличивается в 2 раза за 2 года

• число пикселей на экране примерно аналогично

• рост вычислительной мощности в 2 раза за 1.5 года

• …

Есть мнение, что закон Мура в настоящее время не выполняется. (Тактовая частота в последнее время не меняется). Несмотря на это меняется число ядер.

Гордон Мур: Ограничитель закона – Программное обеспечение (распухает программное обеспечение). ---> Процесс создания ПО упрощается.

(

Третье поколение (1965 - 1980 годы)

В 1965 году изобрели микросхему.

Большие вычислительные машины приобретаются банками, РЖД. Появляется идея многопользовательского использования.

ЦДС7600 имела уровень производительности – 10 MFlop

Новации третьего поколения:

1) Конвейерная обработка. Идея была предложена в 1956 году Лебедевым. Он разделил процесс выполнения команд на 6 частей. Полный аналог производственного конвейера. Как только заканчивается операция над данными, то загружаются новые данные. Специфика. Операция переходов вычислений условных (if) и безусловных (go to) нарушает работу конвейера, конвейер теряет свою эффективность. Возникает задача предварительного анализа выполнения задачи, которая будет выполняться конвейером (часть программы).

2) Разделение АЛУ для операций с фиксированной и плавающей точкой.

3) Дальнейшее распараллеливание вычислительных систем. Потенциал роста вычислительной мощности.

4) Конвейерно-векторные вычисления.

5) Мультипрограммирование. Несколько программа занимающиеся разными «делами».

6) Эмуляция. Имитация среды одного компьютера на другом.

7) Виртуальные машины. Часть ресурсов выделяется отдельным пользователям.

)