1.Развитие архитектуры Вычислительных устройств
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. Например, в ПЗУ
хранятся служебные программы,
обеспечивающие взаимодействие
пользователя с компьютером при помощи
устройств ввода-вывода (УВВ) и устройства
управления (УУ). При вводе и выводе данных
в компьютерах первого поколения процессор
простаивает. Среди устройств ввода-вывода
важное место занимает пульт управления,
предназначенный для оператора. Оператор
может прервать выполнение программы,
внести необходимые изменения, и вновь
выполнить программу или перейти к
решению другой задачи. Пульт управления
связан с процессором при помощи устройства
управления, формирующего необходимые
управляющие сигналы. 
Архитектура компьютеров второго поколения.
Второе поколение ЭВМ создавалось в период с 1955 по 1964гг. Запоминающие устройства на магнитных: сердечниках , барабанах и лентах вытеснили ЭВМ первого поколения. Быстродействие и надежность машин повысилась в несколько раз. Переход к полупроводниковой технологии позволил значительно уменьшить габариты и потребляемую ЭВМ мощность. В структуру ЭВМ второго поколения был введен специализированный процессор, управляющий обменом данных между устройствами ввода/вывода и основной памятью. Это управление осуществляется программой ввода/вывода, которая считывается из основной памяти и выполняется процессором ввода/вывода автономно. Для обеспечения возможности совместной работы процессора ввода/вывода и центрального процессора были введены прерывания работы центрального процессора по сигналу от процессора ввода/вывода об окончании операции.
В архитектуре ЭВМ второго поколения можно отметить следующие особенности:
• применение специальных устройств преобразования адресов;
• применение иерархической структуры памяти;
• обособленное управление вводом / выводом;
• использование системы прерываний для работы с устройствами ввода/вывода;
• использование принципов микропрограммного управления;
Сущность микропрограммного управления состоит в том, что любая машинная операция выполняется как последовательность микроопераций, вместо аппаратного формирования управляющих сигналов используется микропрограмма. Для передачи сигналов управления используется специальная шина - шина управления.
Среди ЭВМ второго поколения появились и первые суперкомпьютеры, предназначенные для решения сложных задач, в них были применены методы параллельной обработки, увеличивающие число операций, выполняемых в единицу времени - конвейеризация команд, во время выполнения одной команды вторая считывается из памяти и готовится к выполнению и параллельная обработка нескольких программ. ЭВМ, выполняющие параллельно несколько программ при помощи нескольких микропроцессоров, получили название мультипроцессорных систем.
Архитектура компьютеров 3-го поколения:
Третье поколение ЭВМ с 1964 по 1974год на новой элементной базе, внедрение интегральной технологии. появились микросхемы средней интеграции (СИС). Затем были выделены функционально - полные комплекты интегральных схем, предназначенные для построения контроллеров и вычислительных машин. В вычислительной технике используют большое количество однотипных логических элементов. Технология изготовления интегральных схем памяти проще, поэтому первыми большими интегральными схемами стали БИС памяти. Они содержали огромное количество элементов на кристалле. В ЭВМ третьего поколения появился расширенный набор внешних устройств. Первые устройства внешней памяти на магнитных дисках появились в начале 60-х годов. Появились устройства ввода графической информации с чертежа, оптические читающие устройства, графопостроители, устройства для чтения перфокарт или перфолент.
В начале 70-х годов были выпущены первые машины класса мини-ЭВМ, предназначенные для управления технологическими процессами объединенные единой архитектурой , с не очень высокой производительностью и ценой. Эта архитектура стала образцовой в классе мини-ЭВМ.
особенности архитектуры компьютеров 3-го поколения:
Это, прежде всего введение системы совместимых ЭВМ, реализация программной совместимости и аппаратной совместимости.
Основные изменения в архитектуре:
• многофункциональность центрального процессора;
• усложнение структуры иерархии памяти;
• 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
Усложнение структуры иерархии памяти - вводится дополнительная память между внешним запоминающим устройством и оперативной памятью, что обеспечивает организацию обращений к единой памяти
Развитие системы устройств ввода/вывода.
Разработаны устройства внешней памяти с увеличенной скоростью и емкостью, введены интерфейсы, широкое применение получили терминальные устройства, обеспечившие доступ к компьютеру широкого числа пользователей.
Архитектура компьютеров 4-го поколения.
Четвертое поколение компьютеров создавалось на БИС и СБИС. Быстрыми темпами развивалась технология производства больших интегральных схем. В 1971 году фирма Intel выпустила первый 4-разрядный микропроцессор, выполненный на одном кристалле, в то время его называли компьютером на одном кристалле.
быстродействие, надежность, малая стоимости, уменьшили размеры компьютеров, а быстродействие было порядка сотен миллионов операций в секунду. Появился новый класс машин - микро-ЭВМ.
Впервые была применена концепция открытой архитектуры, пользователи смогли добавлять новые компоненты к их компьютерам без замены всего устройства.
Начался сетевой бум.
Подведем итог:
• Компьютеры 4-го поколения строятся на СБИС
• расширется многофункциональность процессора
• вводится буферная память (кэш 1-го уровня) между регистровой памятью процессора (СОЗУ) и оперативной памятью (ОЗУ);
• используется модульный принцип построения вычислительных систем, позволяющий наращивать их мощность;
• используются сети ЭВМ ;
• используется режим мультипрограммирования, многозадачности
• разрабатываются новые архитектуры многомашинных и многопроцессорных систем.
Можно сказать, что процесс развития вычислительных систем четвертого поколения продолжается, и намечается переход к вычислительным системам пятого поколения.
ЭВМ 5-го поколения имеют развитую периферийную систему, различают звуковую, зрительную, сенсорную информацию и обрабатывают ее по законам деятельности человеческого мозга. Для перехода к таким ЭВМ было определено требование к новой технологической базе. Фактически перехода к новой технологической базе не произошло.