Третье поколение эвм (1963 – 1965)

ω = 10⁷ опер/с

ν = 10⁸ бит

υ = 10³ час

σ = 10^-1 дол/(опре*с^-1)

В ЭВМ 3-его поколения использовано разное формирование конфигурации.

Характеристика 3-его поколения ЭВМ:

В 3-ем поколении сохранился последовательный способ обработки информации. При этом в архитектуру ЭВМ внедряются мультипрограммные режимы:

• Пакетная обработка

• Разделение времени

Пакетная обработка появилась еще во втором поколении и заключалась в такой реализации набора последовательности команд, когда пользователь оказывался пассивным и не мог вмешиваться в вычислительный процесс.

Режим разделения времени давал возможность нескольким пользователям осуществлять в диалоговом режиме реализацию последовательности программ. Режим разделения времени предоставлял каждому пользователю квант процессорного времени в соответствии с принятыми детерминированными правилами.

У каждого пользователя создавалось впечатление, что он постоянно имеет своем распоряжении часть ресурсов ЭВМ с определенной архитектурой и техническими характеристиками, которые не превосходили ресурсов реальной ЭВМ. В связи с реализацией этого режима возникло понятие виртуальной машины, у которой все ресурсы были виртуальными. Режим разделения времени увеличил производительность за счет уменьшения простоев процессора и несоответствия между быстродействием и скоростью работы пользователя.

О новшествах в машинах 3-его поколения

В машинах третьего поколения появились специальные процессоры, оптические устройства для ввода и вывода информации, накопители на магнитных лентах и дисках больших ёмкостей.

Все устройства выполнялись в виде модулей.

Структурной особенностью 3-его поколения явился единый ресурс, с помощью которого происходило взаимодействие между процессором и другими устройствами: спецпроцессорами, памятью, устройствами ввода-вывода.

В пределах каждого семейства ЭВМ допускалось ручное формирование с помощью переключателей и разъемов.

Для ЭВМ 3-его поколения наряду с процедурным способом вычислений внедряются элементы структурного способа, заключающегося в возможности автоматической настройки структурных схем и устройств ЭВМ для адекватной реализации алгоритмов обработки данных.

В третьем поколении допускалась модификация системы команд ЭВМ с заменой одной модели ЦП на другую и с помощью микропрограммирования.

Любую операцию можно было представить в виде микропрограммы и дополнительного введения во внутреннюю структуру ЭВМ микропрограммного запоминающего устройства.

Для третьего поколения характерны последовательно-параллельные алгоритмы управления вычислительными процессами, обладающие возможностью адаптации к конфигурации ЭВМ, которая создавалась вручную с помощью переключателей.

Системное программное обеспечение состояло из ОС и систем автоматизированного программирования. ОС обеспечивала функционирование ЭВМ в основных режимах обработки данных: пакетная обработка, разделение времени, работа в реалном масштабе времени, удаленная обработка.

Системы программирования включают: универсальные и ориентированные языки с компиляторами, интерпретаторами и др.

В состав программных средств, предоставляемых с ЭВМ входили комплексы средств технического обслуживания.

Элементная база третьего поколения базировалась на интегральной технологии. Были разработаны комплексы интегральных схем, существенно упростивших работу. Производство ЭВМ стало серийным и автоматизированным.

В качестве семейств 3-его поколения можно назвать IBM, EC, HP, DEC, «Электроника».

Все ЭВМ 1-3 поколений являлись комплексами аппаратурно-программных средств, стоимость которых оценивается распределением стоимости между компонентами аппаратного и программного обеспечения.

Наблюдается рост стоимости системного ПО и уменьшение стоимости оборудования для ЭВМ.

Имеют место абсолютные увеличения ПО от поколения к поколению.

• 1 поколение – 4*10^4 Кбайт

• 2 поколение – 6*10^5 Кбайт

• 3 поколение – 6*10^6 Кбайт

Для ЭВМ третьего поколения затраты труда на разработку системного ПО составили 5000 чел*лет, а его стоимость оценивается в 50000000$.

ЭВМ с не Фон-Неймановской структурой не были вытеснены с рынка, однако архитектура современных ЭВМ имеет заметное отличие от нее.

Существующие архитектурные концепции

В настоящее время существует большое количество универсальных микропроцессоров (МП), имеющих разумную внутреннюю архитектуру. Также имеется ряд вычислительных систем со множеством процессоров, в составе которых присутствуют два и более процессорных элемента (ПЭ), которые могут обращаться как и к локальной, так и к общей памяти, а сами ПЭ могут соединяться внешними коммуникативными каналами, через которые передаются данные и программы.

Архитектура ЭВМ

Архитектура конкретной ЭВМ определенна:

1) Архитектурными принципами, заложенными во внутреннюю архитектуру простого или сложного универсального процессора.

2) Архитектура процессора определенна конкретными конструктивно-технологическими решениями, использующимися в конкретном процессорном элементе (ПЭ) или микропроцессоре (МП).

3) Архитектура ЭВМ определяется возможностями языка программирования низкого уровня Assembler.

Архитектурные принципы

Элементарной базой современного этапа развития ЭВМ является сверхбольшая интегральная схема (СБИС).

Интегральная схема (ИС) - кристалл или плёнка с электронной схемой, на которой расположены все устройства.

Микросхема (МС) — ИС, заключённая в корпус.

СБИС характеризуется сверхвысокой степенью активных элементов на кристалле.

Вычислительные архитектуры на СБИС

1) Память

2) Логика + память

3) Систолическая

4) Мультимикропроцессорная

5) Универсальная

6) Нейровычислительная

ВА Память

Реализуется на БИС и СБИС. Представляет алгоритм (стек, очередь) доступа к оперативно запоминающему устройству (ОЗУ) и программируемому постоянно запоминающему устройству (ППЗУ).

Память может быть как общей, так и локальной.

рис. однопортовые ОЗУ, 2-х портовые ОЗУ, изолированные блоки ОЗУ

ВА Логика + память

Реализуется на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). Реализация алгоритмов обрабатывается в специально создаваемой вычислительной системе из стандартных вычислительных блоков.

В отличие от обычных интегральных схем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования. При программировании в память ПЛИС записывается двоичный код, с помощью которого создается требуемая конфигурация из элементов, которые имеются в ПЛИС.

Кроме операций доступа к памяти могут выполняться логические операции, операции ввода вывода, обработка данных в регистрах. С помощью этой ВА можно сделать вычислительную систему, лишенную избыточности.

Альтернативой ПЛИС являются заказные БИС и СБИС, которые существенно дороже, и компьютеры (микроконтроллеры), которые из-за программного способа реализации алгоритмов медленнее ПЛИС.