2.Технические средства реализации информационных процессов

5. История развития эвм. Понятие и основные виды архитектуры эвм

5.1. Персональные компьютеры относятся к ________поколению ЭВМ.

четвертому

первому

пятому

третьему

Подсказка. Первое поколение компьютеров охватывает период 1946–1956 гг. Элементной базой являлись электронные лампы. Компьютеры были громоздкими, выделяли много тепла и шума.

Элементной базой компьютеров третьего поколения являлись интегральные схемы, а элементная база персональных компьютеров – большие и сверхбольшие интегральные схемы.

Согласно проекту японского Комитета научных исследований в области ЭВМ, опубликованному в 1981 г., предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. Этот проект полностью не завершен до сих пор, хотя некоторые его идеи во многом реализованы в рамках настоящего четвертого поколения.

5.2. К принципам работы вычислительной системы, сформулированным Джоном фон Нейманом, не относится принцип…

однородности памяти

программного управления

разделения памяти программ и данных

адресности

Подсказка. Принцип однородности памяти заключается в том, что программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти: число, текст или команда.

Принцип программного управления заключается в том, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип адресности заключается в том, что структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

5.3. Принципами фон Неймана функционирования компьютера являются следующие …

наличие операционной системы

данные и программы хранятся в одной памяти в двоичном виде

обязательное наличие внешней памяти (винчестера)

каждая ячейка памяти имеет уникальный адрес

Подсказка. Операционная система служит, в частности, для обеспечения удобного пользовательского интерфейса, а это не обязательно для работы компьютера и исполнения им программ. Для управления компьютером достаточно знать систему его команд. Внешняя память: винчестер, флеш-накопители, накопители на CD – не обязательны для работы компьютера с архитектурой Джона фон Неймана. Все исполняемые компьютером программы и необходимые для их работы данные могут храниться и во внутренней энергонезависимой памяти.

5.4. Функциональная схема ЭВМ была предложена … Биллом Гейтсом

Дж. фон Нейманом

Норбертом Винером

Готфридом Лейбницем

5.5. Первым программистом мира является …

Ада Лавлейс

Готфрид Лейбниц

Чарльз Бэббидж

Джон фон Нейман

Подсказка. В 1833 г. английский математик Чарльз Бэббидж пришел к идее создания Аналитической машины. Она должна была не просто решать математические задачи, а выполнять разнообразные вычислительные операции в соответствии с инструкциями, задаваемыми оператором. По замыслу, говоря современным языком, это было не что иное, как первый универсальный программируемый компьютер.

Однако Аналитическую машину невозможно было построить и запустить в работу. В своем окончательном виде машина должна была быть не меньше железнодорожного локомотива.

Первые программы для Аналитической машины Бэббиджа создавала Ада Лавлейс – дочь известного поэта Джорджа Байрона, в честь которой впоследствии был назван один из языков программирования. В 1843 г. Лавлейс составила программу вычисления чисел Бернулли. Она разработала основные принципы программирования, которые остаются актуальными до настоящего момента времени. Ряд терминов, введенных Адой Лавлейс, используется и сейчас, например, «цикл», «рабочие ячейки».

5.6. Укажите, какие из следующих высказываний являются истинными. а) Появление второго поколения ЭВМ было обусловлено переходом от электронных ламп к транзисторам. б) В ЭВМ первого поколения отсутствовало устройство управления. в) В ЭВМ первого поколения отсутствовала оперативная память. г) Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, то есть программно совместимых. д) Компьютер с процессором Intel Pentium III относится к четвёртому поколению ЭВМ.

а, г, д

б, в, д

а, б, г

б, в, г

5.7. Расположите элементные базы ЭВМ в правильной последовательности

полупроводниковые приборы (транзисторы) (2)

интегральные микросхемы (3)

электронно-вакуумные лампы (1)

большие и сверхбольшие интегральные схемы (4)

Подсказка. Развитие вычислительной техники в послевоенное время принято рассматривать с точки зрения смены поколений компьютеров. Каждое поколение в начальный момент развития характеризуется качественным скачком в росте основных характеристик компьютера, вызванным обычно переходом на новую элементную базу, а также относительной стабильностью архитектурных и технологических решений. Под поколением естественно понимать модели ЭВМ, которые характеризуются одинаковыми технологическими и программными решениями (элементная база, логическая архитектура, программное обеспечение). Разбиение поколений компьютеров по годам весьма условно. В то время, как начиналось активное использование компьютеров одного поколения, создавались предпосылки для возникновения следующего. Кроме элементной базы используются следующие показатели развития компьютеров одного поколения: быстродействие, архитектура, программное обеспечение, уровень развития внешних устройств. В соответствии с этими показателями выделяют четыре реальных поколения ЭВМ. Первую электронно-вакуумную лампу создал Ли Де Форест в 1906 г. В 1948 г. в американской фирме Bell Telephone Laboratories физики Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин создали транзистор. В 1956 г. за это достижение им была присуждена Нобелевская премия. В 1954 г. компания Texas Instruments объявила о начале серийного производства транзисторов, а в 1956 г. ученые Массачусетского технологического института создали первый полностью построенный на транзисторах компьютер TX-Q. В 1958 г. инженер компании Texas Instruments Джек Килби предложил идею интегральной микросхемы – кремниевого кристалла, на который монтируются миниатюрные транзисторы и другие элементы. Первый образец такой микросхемы занимал чуть больше одного квадратного сантиметра площади и был несколько миллиметров толщиной. В 1964 г. компания IBM выпустила компьютер IBM System 360, построенный на основе интегральных микросхем. В 1969 г. компания «Intel» выпустила микропроцессор, представляющий собой микросхему, на которой сосредоточено обрабатывающее устройство с собственной системой команд. Практически сразу микропроцессоры получили широкое применение в различных системах управления от космических аппаратов до бытовых приборов. Появились большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы, включающие сотни тысяч и даже миллионы элементов на один кристалл. Это позволило продолжить уменьшение размеров и стоимости компьютеров, повысить их производительность и надежность.

5.8. Согласно классификации параллельных архитектур по Флинну ЭВМ, построенные по принципам фон Неймана, относят к типу …

MISD – множественный поток команд и одиночный поток данных

MIМD – множественный поток команд, множественный поток данных

SISD – один поток команд, один поток данных

SIMD – одиночный поток команд и множественный поток данных

Подсказка. MISD – разновидность многопроцессорной архитектуры. Часто такую архитектуру сопоставляют с конвейером, где каждый процессор одновременно с другими может выполнять свою операцию над выходными данными предыдущего. MIМD – разновидность многопроцессорной архитектуры. Каждый процессор здесь функционирует под управлением собственного потока команд, то есть MIMD компьютер может параллельно выполнять совершенно разные программы. Современные суперкомпьютеры, как правило, строятся по данной архитектуре. SIMD – разновидность многопроцессорной архитектуры, в которой все процессоры выполняют одну и ту же команду, но каждый над своими данными из своей локальной памяти. Такую архитектуру часто называют векторной.

5.9. Данные входят в состав команд компьютера в виде:

функций

операндов

инструкций

предикатов

5.10. Расположите прообразы современных вычислительных устройств, появившиеся в механический период, в правильной последовательности.

Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа

Разностная машина Чарльза Бэббиджа

устройство, позволяющее выполнять все четыре арифметических действия, Готфрида Лейбница

суммирующая машина Блеза Паскаля

Подсказка. Изобретенный Паскалем принцип связанных колес явился основой, на которой строилось большинство вычислительных устройств на протяжении следующих трех столетий, а Аналитическая машина Бэббиджа, говоря современным языком, была не что иное, как первая универсальная программируемая вычислительная машина – прообраз современных компьютеров.

5.11. Лучшей отечественной ЭВМ 2-го поколения считается…

Феликс

МЭСМ

Стрела

БЭСМ-6

Подсказка. «Феликс» – это механический арифмометр. Он был самым известным и распространенным калькулятором в Советском Союзе и выпускался с 1929 по 1978 г. на заводах в Курске, Пензе и Москве. Первая отечественная ЭВМ «МЭСМ» (Малая Электронная Счетная Машина), созданная в 1950–1951 гг. под руководством крупнейшего советского конструктора вычислительной техники Сергея Александровича Лебедева, относится к I поколению ЭВМ. Элементной базой ЭВМ I-го поколения были электронные лампы. Она содержала около 6000 электровакуумных ламп и потребляла 15 кВт. Машина могла выполнять около 3000 операций в секунду.

«Стрела» – первая советская серийная ЭВМ, производилась с 1953 г. на Московском заводе счётно-аналитических машин. «Стрела» относится к классу больших универсальных ЭВМ I-го поколения с трехадресной системой команд. ЭВМ имела быстродействие 2000–3000 операций в секунду. В качестве внешней памяти использовались два накопителя на магнитной ленте емкостью 200000 слов, объем оперативной памяти – 2048 ячеек по 43 разряда. Компьютер состоял из 6200 ламп, 60000 полупроводниковых диодов и потреблял 150 кВт энергии.

Наилучшей отечественной ЭВМ 2-го поколения считается ЭВМ «БЭСМ-6», созданная в 1966 г. В архитектуре БЭСМ-6 впервые был широко использован принцип совмещения выполнения команд (до 14 одноадресных машинных команд могли находиться на разных стадиях выполнения). Механизмы прерывания, защиты памяти и другие новаторские решения позволили использовать БЭСМ-6 в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени. ЭВМ имела 128 Кб оперативной памяти на ферритовых сердечниках и внешнюю память на магнитных барабанах и ленте. БЭСМ-6 работала с тактовой частотой 10 МГц и рекордной для того времени производительностью – около 1 миллиона операций в секунду. Всего было выпущено 355 ЭВМ.

5.12. Принципами фон Неймана функционирования компьютера являются следующие …

данные и программы хранятся в одной памяти в двоичном виде

обязательное наличие внешней памяти (винчестера)

наличие операционной системы

каждая ячейка памяти имеет уникальный адрес

Подсказка. Внешняя память: винчестер, флеш-накопители, накопители на CD – не обязательны для работы компьютера с архитектурой Джона фон Неймана. Все исполняемые компьютером программы и необходимые для их работы данные могут храниться и во внутренней энергонезависимой памяти. Операционная система служит, в частности, для обеспечения удобного пользовательского интерфейса, а это не обязательно для работы компьютера и исполнения им программ. Для управления компьютером достаточно знать систему его команд.

Архитектура Джона фон Неймана: Принцип использования двоичной системы счисления для представления данных и команд.   Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности.   Принцип однородности памяти. Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления – чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.   Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

5.13. Первая в континентальной Европе ЭВМ называлась:

МЭСМ

Z1

MARK-1

КОЛОСС

5.14. В основу построения большинства компьютеров положены следующие принципы, сформированные Джоном фон Нейманом: принцип программного управления, принцип однородности памяти и принцип…

адресности

структурности

системности

транляции

5.15. В 1896 г.__________ основывает фирму по производству табуляционных машин, которая в 1924 г. после серии слияний и переименований превратилась в знаменитую фирму ИБМ (IBM? International Business Machines Corporation).

Клод Шеннон

Алан Тьюринг

Герман Холлерит

Конрад Цузе

5.16. Идею механической машины с идеей программного управления соединил

Блез Паскаль

Билл Гейтс

Чарльз Беббидж

Джон фон Нейман

5.17. Целью создания «пятого поколения ЭВМ» являлось (-лась)

создание единого человека-машинного интеллекта

создание дешевых компьютеров

достижение сверхвысокой производительности компьютеров

реализация возможности моделирования человеческого интеллекта

5.18. Свое современное название фирма IBM получила в _______году.

1943

1911

1981

1924

5.19. В 1974 г. Эдвард Робертс создал микрокомпьютер «Альтаир», явившийся, по сути, первым коммерчески реализуемым персональным компьютером. В 1975 г. Билл Гейтс и ___________ создали для него интерпретатор языка Бейсик, заработанные средства от которого стали стартовым капиталом фирмы Microsoft Corporation

Эдвард Робертс

Джон фон Нейман

Пол Аллен

Стивен Джобс

5.20. Архитектура персонального компьютера, основными признаками которой является наличие общей информационной шины, модульное построение, совместимость новых устройств и программных средств с предыдущими версиями по принципу «сверху-вниз», носит название

иерархической

суперскалярной

открытой

конвейерной

5.21. Фирма IBM первоначально занималась…

созданием механических вычислительных устройств, способных решать сложные дифференциальные уравнения

выпуском электрического оборудования

статистической обработкой данных

разработкой устройств, способных производить арифметические операции с двоичными числами

5.22. Среди архитектур ЭВМ выделяют…

звезду, шину, кольцо

однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные

цифровые, аналоговые, электронные

ламповые, транзисторные, микропроцессорные