Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
УМК информатика последний.doc
Скачиваний:
51
Добавлен:
06.11.2018
Размер:
11.12 Mб
Скачать

Раздел 2. Вычислительная техника

При работе с данным разделом Вам предстоит:

1) Изучить две темы:

а. Электронные вычислительные машины,

основные устройства, этапы и тенденции развития;

б. Базовая аппаратная конфигурация персонального

компьютера.

2) Ответить на вопросы рубежного теста № 2.

2.1. Электронные вычислительные машины, основные устройства, этапы и тенденции развития

Изучаемые вопросы:

  • Основные сведения об устройстве ЭВМ;

  • Качественные характеристики ЭВМ;

  • Тенденции развития ЭВМ.

После изучения материалов темы Вам следует ответить на вопросы

теста текущего контроля № 3.

2.1.1. Основные сведения об устройстве ЭВМ

Электронной вычислительной машиной (ЭВМ) называется устройство, выполняющее следующие операции:

  • ввод информации;

  • обработку информации по заложенной в ЭВМ программе;

  • вывод результатов обработки в форме, пригодной для восприятия человеком.

За каждое из названных действий отвечает специальный блок ЭВМ: устройство ввода, центральный процессор (ЦП), устройство вывода. Все они достаточно сложны и, в свою очередь, состоят из отдельных более мелких устройств [1]. В частности, в центральный процессор могут входить: арифметическо-логическое устройство, управляющее устройство, оперативное запоминающее устройство. Таким образом, укрупненная структурная схема ЭВМ приобретает вид, показанный на рис. 2.1.

Отметим, что устройство ввода представлено, как правило, не одной конструктивной единицей. Виды вводимой информации разнообразны, источников тоже может быть несколько (клавиатура, дискета, CD-ROM, сканер, видеомагнитофон и т. д.), так что слова «устройство ввода» следует понимать в собирательном смысле. То же относится к устройству вывода (монитор, принтер, дискета, CD-ROM и так далее).

Арифметическо - логическое устройство (АЛУ) служит для преобразования данных в соответствии с командами программы, выполняет арифметические действия над числами, преобразования кодов, сравнения кодов, сравнение слов и прочее.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для размещения программ, а также для временного хранения промежуточных результатов.

Управляющее устройство (УУ) осуществляет координацию работы всех агрегатов. В определенной последовательности оно извлекает из оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) команду за командой.

2.1.2. Качественные характеристики ЭВМ

Качество ЭВМ характеризуется многими показателями. Это и набор инструкций (команд), которые ЭВМ способна понимать и выполнять, и скорость работы (быстродействие) центрального процессора, и количество устройств ввода-вывода («периферийных устройств»), которые можно присоединить к ней одновременно, и потребление электроэнергии, и многое другое [1]. Но главной, как правило, характеристикой является быстродействие, то есть количество операций, которое центральный процессор способен выполнить в единицу времени.

Для повышения производительности созданы многопроцессорные ЭВМ, в которых несколько процессоров работают одновременно и, значит, производительность машины равна сумме производительностей процессоров. В этом случае говорят о многопроцессорной архитектуре. В особо мощных ЭВМ (такие машины могут, например, моделировать ядерные реакции со скоростью естественного процесса) число процессоров достигает нескольких десятков [1].

Скорость работы ЭВМ существенно зависит от скорости работы ОЗУ. Поэтому постоянно ведутся поиски элементов для ОЗУ, которые требовали бы как можно меньше времени на операции чтения - записи. Однако вместе с быстродействием растет (и очень резко) стоимость элементов памяти, Эта коллизия разрешена путем построения многоуровневой памяти. ОЗУ складывается из двух – трех частей: основная часть, большой емкости, строится на относительно медленных (но зато более дешевых) элементах, а дополнительная часть (ее называют кэш-памятью) состоит из быстродействующих элементов. Те данные, к которым АЛУ обращается наиболее часто, содержатся в кэш – памяти; больший же объем оперативной информации хранится в основной памяти. Распределением информации между основными частями ОЗУ управляет специальный блок центрального процессора. Объем ОЗУ и кэш – памяти принадлежит к числу важнейших характеристик ЭВМ.

2.1.3. Тенденции развития ЭВМ

В истории развития ЭВМ принято выделять несколько поколений вычислительных машин.

Первое поколение (ЭВМ на электронных лампах) было распространено в начале 50-х годов прошлого столетия. Ламповые ЭВМ занимали очень большие площади (например, ЭВМ «Урал» занимала площадь около 40 м2). Из-за наличия огромного количества электронных ламп они сильно нагревались, что летом, при высоких температурах, приводило к сбоям в работе.

ЭВМ первого поколения предназначались в основном для проведения программных научных расчетов, управлялись одним оператором.

Второе поколение (ЭВМ на транзисторах) было распространено в 60-х годах прошлого столетия.

Использование транзисторов позволило уменьшить габариты ЭВМ (например, М220) и повысить их быстродействие, но по-прежнему обрабатывалась только программная информация и только в режиме оператора.

Третье поколение (ЭВМ на интегральных схемах) - начало 70-х годов двадцатого века. Кроме уменьшения габаритов и повышения быстродействия по сравнению с двумя предыдущими поколениями, появилась возможность построения графиков, а также пакетный режим работы (одновременно загружались несколько программ, а процессор организовывал их параллельное выполнение). Но доступ к ЭВМ по-прежнему имел только один оператор (ЭВМ М6000).

Четвертое поколение (на больших интегральных схемах) было создано в 70-х годах. Характеризовалось многопользовательским режимом работы - к одной ЭВМ подключалось несколько мониторов (например, ЭВМ ЕС 1020).

Пятое поколение (персональные компьютеры и большие ЭВМ на сверхбольших интегральных микросхемах) используется сегодня.

В 1979 г. мировой лидер в производстве средств вычислительной техники (ВТ), корпорация IBM, отреагировала на появление «персоналки» с некоторым запаздыванием, но в 1980 г. вышла на рынок со своим IBM РС, самой важной особенностью которого была так называемая открытая архитектура. Это означает, во-первых, возможность реализации принципа взаимозаменяемости, то есть использования для сборки ПК узлов от разных производителей (лишь бы они соответствовали определенным соглашениям), и, во-вторых – возможность доукомплектования ПК, наращивание его мощности уже в ходе эксплуатации.