- •1. История цвм, поколения цвм.
- •2. Классификация эвм.
- •3. Принципы работы цвм по Фон-Нейману, основные определения.
- •4. Понятия об архитектуре и структуре цвм.
- •5. Основные технические характеристики цвм.
- •Установка охлаждения;
- •Уменьшение размеров;
- •Оптимизация алгоритмов вычисления.
- •10. Формат числа с плавающей запятой, его особенности.
- •11. Двоично-десятичный формат числа.
- •12. Прямой, обратный и дополнительный коды двоичных чисел, упрощенные правила перевода чисел в обратный и дополнительный коды.
- •13. Модифицированные коды двоичных чисел, их реализация в цвм.
- •27. Система команд процессора, формат команды.
- •28. Упрощенная структурная схема типового 16-разрядного процессора, назначение его частей.
- •31. Понятия о cisc и risc архитектуре процессора, отличия.
- •32. Организация прерываний вычисления в типовом процессоре.
- •34. Поколения процессоров фирмы Intel: характеристики, отличия, основные тенденции.
- •35. Классификация современных процессоров.
- •36. Классификация запоминающих устройств.
- •37. Принципы построения постоянного и оперативного запоминающих устройств.
- •38. Назначение и принципы построения кеш-памяти.
- •39. Принципы построения внешних запоминающих устройств.
- •40. Понятие об интерфейсах современных аппаратных средств вычислительной техники.
- •41. Классификация многопроцессорных вычислительных систем по взаимодействию команд и данных.
- •42. Классификация многопроцессорных вычислительных систем по распределению оперативной памяти.
- •43.Основные методы обслуживания средств вычислительной техники
1. История цвм, поколения цвм.
В 1946 году в США под руководством Дж. Маучли и Дж. Эккерта была построена первая ЦВМ «ЭНИАК» на электронных лампах: 18.000 электрических ламп, 1500 электромеханических реле, общий вес – 30т, производительность - 5000 операций в секунду.
В СССР первая ЭЦВМ (малая электронная счетная машина АН СССР) была создана в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева. Этим же коллективом в 1953 году была создана ЦВМ типа БЭСМ (большая электронная счетная машина).
2. Классификация эвм.
Классификация ЭВМ по форме представления данных (по принципу действия):
аналоговые вычислительные машины (АВМ) − данные представляются в виде непрерывных физических величин (в основном, в виде электрических напряжений или токов);
электронно-цифровые вычислительные машины (ЭЦВМ или ЦВМ) – данные представляются в виде дискретных физических величин (в цифровой форме);
аналого-цифровые вычислительные машины.
По назначению (степени специализации):
ВМ общего назначения;
специализированные ВМ;
проблемно-ориентированные ВМ.
По физическому эффекту, используемому для представления, кодирования и обработки двоичной информации:
электронные ВМ;
магнитные ВМ;
механические ВМ;
электромеханические;
криогенные ВМ;
оптические ВМ;
пневматические ВМ;
гидравлические ВМ и др.
По количеству вычислительных устройств и степени распределенности:
автономные ВМ;
вычислительные системы;
вычислительные комплексы;
вычислительные сети.
По производительности и назначению ЭВМ:
СуперЭВМ – для решения крупномасштабных вычислительных задач, для
обслуживания крупнейших информационных банков данных. Примеры:
BlueGene/L – лидер списка Top500 (содержит более 130 тыс. процессоров,
производительность ок. 400 Tflops), Cray J90, Convex C38XX, IBM SP2.
Большие ЭВМ (mainframe – по типу процессорной стойки), которые представляют собой многопользовательские машины с центральной обработкой, с большими возможностями для работы с базами данных, с различными формами удаленного доступа – предназначены для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров. Производительность 1-2 порядка ниже предыдущего класса. Примеры серий ЭВМ: IBM 360/370 (середина 60-х), ЕС ЭВМ (отечественный аналог IBM 360), IBM S/390, IBM System Z9 (последняя – новейшая серия, появилась в 2002 г.).
Средние ЭВМ широкого назначения – для управления сложными
технологическими производственными процессами. ЭВМ этого типа могут
использоваться и для управления распределенной обработкой информации в
качестве сетевых серверов на уровне корпоративной информационно-
вычислительной сети.
Примеры: PDP-11,VAX.
Персональные и профессиональные ЭВМ – предназначенные для удовлетворения
индивидуальных потребностей пользователей. Наиболее распространенными ПЭВМ являются производства IBM (с 2004 г. Фирма продала лицензию в КНР, сейчас занимается разработкой мощных компьютерных систем. Считает это более перспективным: рынок ПЭВМ насытился, ПЭВМ по совокупным затратам более дорогое обеспечение вычислительных запросов). Сейчас наибольшее производство ПЭВМ в азиатских странах. Гонка производительности увеличением тактовой частоты стабилизировалась на уровне 4 ГГц, размер элементов 30-40 нм. Дальнейшее развитие – внедрение многоядерности процессоров. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня.
Промышленные компьютеры и программируемые логические контроллеры
(ПЛК) – небольшие управляющие ЦВМ, предназначенные для управления
станками, установками, оборудованием.
Мобильные и карманные компьютеры, карманные персональные компьютеры
(КПК, наладонники) – это ноутбуки и нетбуки (ноутбук малых размеров),
планшетные ПК, сотовые телефоны, смартфоны, КПК и пр. Они получили в настоящее время бурное развитие в силу мобильности (всегда при себе), удобства использования и объединения многих важных функций: мобильная связь, вычислительные возможности с производительностью среднего компьютера, электронная записная книжка, органайзер (напоминание событий, ведение графика,
калькулятор и т.п.), фото- видеокамера, чтение электронных книг, мультимедиа,
выход в интернет, использование GPS-навигации (Global Positioning System),
считывание шрих-кода, игры и пр.
Встраиваемые микропроцессоры – для автоматизации управления отдельными
устройствами и механизмами. Они используются: в бытовой технике: в телефонах, телевизорах, микроволновых печках, электронных часах и пр.; в городском хозяйстве: энерго-, тепло-, водоснабжении, регулировании транспортом и пр.; на производстве: в управлении технологическими процессами, в робототехнике и пр.; в военной технике и т.п.
По роли ЭВМ в вычислительной сети:
Большие машины и системы – это супер-ЭВМ, специализированные на обслуживание мощных информационных потоков и хранилищ информации.
Кластерные структуры – многомашинные распределенные вычислительные системы, объединяющие под единым управлением несколько серверов. Они позволяют гибко управлять ресурсами сети, обеспечивая путем перестроения необходимую производительность, надежность и др. характеристики.
Серверы – ЭВМ и системы, управляющие определенным видом ресурсов сети: файл-серверы (общий доступ к файлам), серверы приложений (Matlab-сервер), почтовые серверы (организуют обмен электронными почтовыми сообщениями), Web-серверы (хранят сайты, Web-страницы, порталы организаций и частный лиц), поисковые серверы (помогают производить поиск информации в сети).
Сетевые компьютеры – специализированные ЭВМ, работающие только в рамках сети и выполняющие определенные сетевые функции: классификация сообщений, защита передаваемых данных, переадресация, управление передачей данных по назначенным протоколам (маршрутизаторы, коммуникаторы, шлюзы, мосты).
Рабочие станции – пользовательские ЭВМ работающие в среде сети ЭВМ (в отличие от работающих автономно).
По количеству процессоров в ВМ:
однопроцессорные;
многопроцессорные ВМ.
По способу управления:
ВМ, управляемыми потоком инструкций (команд) – традиционные (фон- Неймановские);
ВМ, управляемых потоком данных (потоковые архитектуры), редукционные ЭВМ и др.