Тема 3. Технические средства реализации информационных процессов Лекция 4. Классификация эвм. Тенденции развития вычислительной техники. Архитектура эвм.

План лекции:

ЭВМ, как машина для обработки данных. Аналоговые и цифровые ЭВМ. Принципиальная схема фон Неймана. Поколения электронных вычислительных машин. Базовый физический элемент.

Компьютерные системы. Классификация компьютерных систем. Майнфреймы и суперкомпьютеры, миникомпьютеры, персональные компьютеры и рабочие станции, портативные компьютеры, встроенные компьютеры и компьютеры специального назначения. Серверы, виды и назначение серверов. Производительность, быстродействие, размеры памяти, габариты, энергопотребление, интеграция и сферы использования. Архитектура компьютера.

Краткий конспект лекции

Компьютер- любая машина для обработки данных, которая принимает структурированный ввод, обрабатывает его согласно предписанным правилам и представляет результаты как вывод.

В 1946 годутрое учёных —Артур Бёркс (Arthur Burks),Герман Голдстайн (Herman Goldstine) иДжон фон Нейман — опубликовали статью «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства».

1. Принцип двоичного кодирования.

2. Принцип однородности памяти.

3. Принцип адресуемости памяти.

4. Принцип последовательного программного управления.

5. Принцип жесткости архитектуры.

Подход, описанный в этом документе, стал известен как архитектура фон Неймана - компьютер включает

• Устройство управления

• Арифметико-логическое устройство

• Устройство хранения данных (Память)

В ЭВМ схемы фон Неймана происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством - счетчиком команд в УУ.

Типы компьютеров:

• Цифровые компьютеры - сохраняют данные в дискретных единицах и выполняют арифметические и логические операции с очень высокой скоростью

• Аналоговые компьютеры - не имеют памяти и медленнее; имеют непрерывный ввод; широко используются в лабораторном оборудовании, чтобы контролировать текущие, непрерывные изменения и записывать/чертить их.

Типы компьютерных систем

Сервер- компьютер, работающий под управлением серверной программы и предоставляющий свои ресурсы для совместное использования в сети.

Файл сервер обеспечивает доступ к файлам для всех рабочих станций в локальной сети (LAN).

Сервер вычислений - компьютер, специально выделенный для выполнения сложных вычислений.

Сервер приложений - файл-сервер, предназначенный для решения специфических задач, таких, как передача информации или загрузка сетевых приложений на ПК клиентов.

Сервер базы данных - любое приложение для работы с базами данных, реализующее архитектуру клиент/сервер.

HTTP сервер поддерживает страницы WWW.

FTP сервер поддерживает файлы посредством

Почтовый сервер обеспечивает прием, хранение и передачу электронной почты и прикрепленных файлов. Использует протоколы: SMTP, POP3, IMAP.

Поколения ЭВМ определяются изменением (совершенствованием) элементной базы - элементов, составляющих электронную схему и сопровождаются созданием программного обеспечения.

Поколения ЭВМ	Год создания	Наименование ЭВМ	Элементная база
1	1946	ENIAC	Электронные лампы и реле
2	1951	IBM-701, PDP-8 фирмы DEC Минск32, БЭСМ6, М220,Урал16	Транзисторы
3	1965	IBM-360 СМ-4, СМ-1400, ЕС-1020…1066 ДВК, БК, УКНЦ - аналоги миниЭВМ типа PDP-11 фирмы DEC	Интегральные схемы (ИC) время доступа до 2х10-9 с
4	1970 1978 1982 1985 1989	игровые PC IBM PC ХТ IBM PC АТ IBM PC 386 IBM PC 486	Большие ИС (БИС) INTEL 4004 INTEL 8088 INTEL 80286 INTEL 80386 INTEL 80486
Появление 32 разрядных процессоров, многопроцессорных ЭВМ, резкое увеличение производительности ЭВМ. Графический интерфейс.
5	1993	Pentium	Сверхбольшие ИС (СБИС) Pentium (INTEL), K5 (AMD)
	1996	Pentium Pro, Pentium II	Pentium Pro, Celеron
	2000	Pentium IV	Pentium IV

Архитектура ВМ - логическая структура, дающая общее представление о входящих в ВМ устройствах и взаимосвязях между ними.

Принцип открытой архитектуры заключается в опубликовании конструкции микросхем и команд для их обслуживания.

Основной перечень наиболее общих принципов построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:

• структурная схема ЭВМ,

• средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы

• организация и разрядность интерфейсов ЭВМ,

• набор и доступность регистров,

• организация памяти и способы её адресации,

• набор и формат машинных команд процессора,

• способы представления и форматы данных,

• правила обработки прерываний.

RISC-архитектура основана на предпосылке: большинство кодируемых и исполняемых компьютером команд являются простыми.

CISC процессоры построены на базе микрокода. Микрокод - это последовательность шагов, которые должен выполнить процессор для выполнения одной команды.

VLIW - архитектура процессоровс несколькимивычислительными устройствами. Характеризуется тем, что одна инструкция процессора содержит несколько операций, которые должны выполняться параллельно.