Министерство образования Российской Федерации

Томский политехнический университет

А.Д. Чередов организация эвм и систем

Учебное пособие

Томск 2000

УДК 681.3

Чередов А.Д. Организация ЭВМ и систем: Учеб. пособие. — Томск: Изд. ТПУ, 2000. — 136 с.

В учебном пособии рассматриваются основные вопросы, связанные с организацией ЭВМ и систем: архитектуры, характеристики и классификация ЭВМ; функциональная и структурная организация ЭВМ и центрального процессора; принципы организации подсистемы памяти ЭВМ и вычислительных систем; принципы организации подсистемы ввода-вывода; архитектуры и способы организации многопроцессорных вычислительных систем.

Учебное пособие подготовлено на кафедре вычислительной техники ТПУ и предназначено для студентов специальностей 220100 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» и 071900 «Информационные системы (в нефтегазодобыче)» Института дистанционного образования ТПУ.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Томского политехнического университета.

Рецензенты:

В. П. Бондаренко – д.т.н., профессор кафедры комплексной информационной безопасности электронных вычислительных систем, ТУСУР;

В. С. Фофонов – к.т.н., с.н.с., заведующий отделом НИИ АЭМ.

Темплан 2000

Томский политехнический университет, 2000

Введение

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают. АВМ – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой форме), т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения). ЦВМ – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме. Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой, но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. ГВМ – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной в цифровой и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. Гибридные вычислительные машины целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

В последнее время широкое распространение получили ЦВМ с электрическим представлением цифровой информации, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере. В дальнейшем речь будет идти именно о таких вычислительных машинах.

Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается и как единое целое, и как объединенная в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.

Вычислительная система – взаимосвязанная совокупность средств вычислительной техники, включающая не менее двух основных процессоров либо вычислительных машин. Основным процессором называют составную часть ЭВМ, которая выполняет вычисления, предусматриваемые алгоритмами решаемых задач.

Информационная система – взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом для информационных систем. Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.

В дальнейшем под термином «система» будем понимать вычислительную систему.