3. Состояние и тенденции развития эвм

ЭВМ – это комплекс технологических средств, предназначенных для автоматической обработки данных.

ЭВМ = computer = вычислитель.

Первоначально эти устройства предназначались для операций над числами, в настоящее время ЭВМ в основном используются для операций над текстом, логикой и графикой.

1. Классификация эвм (признаки)

1. Принцип действия.

2. Этапы развития.

3. Назначение.

4. Функциональные возможности.

1. Принципу действия

По принципу действия ЭВМ делятся на три класса:

1. Цифровые (ЦВМ)

2. Аналоговые (АВМ)

3. Гибридные (ГВМ)

Критерием деления является форма представления информации. При аналоговой форме значение характеристики во времени представлено величиной электрического напряжения U (рис. 4.1.а). При цифровой форме значение характеристики кодируется последовательностью импульсов в моменты тактовой частоты. (рис. 4.1.б).

значение

U U

такты

t

t

значение

АВМ отличаются высокой скоростью и низкой ценой, неустойчивой работой и низкой точностью. При изменении напряжения значение характеристики в АВМ будет иеняться.

В ЦВМ падение напряжения слабо влияет на код характеристики.

Основы построения ЦВМ были заложены в 1946 г. фон Нейманом.

Принципы фон Неймана:

1. Вся информация представляется в двоичной форме.

2. Программа хранится в памяти компьютера, и может быть туда записана.

3. программы могут обрабатываться также как числа.

4. Иерархическая организация памяти.

5. Арифметическое устройство конструируется на основе схемы сложения.

6. Параллельная обработка нескольких разрядов двоичной информации.

7. Иерархическая система машинных действий от базисных команд до составных процедур.

В настоящее время АВМ почти не используются.

Цифровая форма хранения информации сейчас используется в цифровых фотоаппаратах, телевизорах и видеокамерах.

Цифровой принцип ещё называют импульсным, а аналоговый – непрерывным.

2. Этапы создания

Этапы создания ЭВМ связаны с изменением элементной базы, которое в свою очередь сопровождалось уменьшением её размеров, и как следствие – увеличение быстродействия и снижения цены.

По этапам создания ЭВМ делятся на шесть поколений:

1. 50-е годы XX в. Электронные вакуумные лампы.

2. 60-е годы. Полупроводниковые транзисторы.

3. 70-е годы. Полупроводниковые интегральные схемы (1000 транзисторов на схему)

4. 80-е годы. Большие интегральные схемы (1000000 транзисторов на схему)

5. 90-е годы. Многопроцессорные ЭВМ, обрабатывающие параллельно несколько потоков информации.

6. Оптоэлектронные ЭВМ. (ещё не существуют, но разрабатываются)

В настоящее время используются [4] и [5].

3. Назначение

По назначению ЭВМ делятся на три группы:

1. Универсальные.

2. Проблемно-ориентированные.

3. Специализированные.

[1] предназначены для решения широкого круга задач: экономических, инженерных, математических.

[2] решают задачи по управлению техническими объектами (сборочные конвейеры, автомобили, ракеты, самолёты, станки с числовым программным управлением)

[3] решают строго-определённые задачи (калькуляторы, записные книжки)

4. Функциональные возможности

По функциональным возможностям ЭВМ делятся на:

1. Сверхбольшие.

2. Большие

3. Малые

4. Мини ЭВМ

5. Сверхмалые (Микро ЭВМ)

Функциональные возможности ЭВМ определяются следующими техническими характеристиками:

1. Быстродействие, измеряемая усреднённым числом миллионов операций за секунду (MIPS).

2. Разрядность обрабатываемых чисел.

3. Ёмкость и быстродействие основной памяти (Mb/sec.)

4. Ёмкость и скорость доступа к внешним запоминающим устройствам.

5. Пропускная способность узлов ЭВМ и устройств сопряжения.

Супер-ЭВМ обладает большой памятью и характеризуется большим числом параллельно-работающих процессоров (до 100 штук), они используются для управления большими распределёнными компьютерными сетями и для сложных научных расчётов.

Большие ЭВМ исторически появились первыми. Их элементная база прошла путь от электронных ламп до больших интегральных схем. Большие ЭВМ используются для решения научно-технических задач, для работы с большими базами данных, для управления компьютерными сетями.

В семидесятых годах XX века появились мини-ЭВМ.

Мини-ЭВМ содержат только 1 процессор.

Достоинства мини-ЭВМ: модульная архитектура, которая позволяла легко наращивать мощность ЭВМ и подключать дополнительные устройства; высокое отношение производительность/цена; повышенная точность вычислений.

Основные сферы применения ЭВМ:

1. управление технологическими процессами.

2. Автоматизированное проектирование.

3. Моделирование объектов.

4. Научные расчёты.

В настоящее время мини ЭВМ не используются. Их достоинства и сферы применения перешли к микро ЭВМ.

Микро ЭВМ – это ЭВМ на базе микропроцессора. Имеется два направления использования микро ЭВМ:

1. Управление техническими объектами и процессами.

2. Персональные компьютеры.