1. Базовый принцип конструирования и конструктивные модули. (ктоп)

Понятие "конструкция" распространяется обычно на материальные объекты, имеющие законченные формы и выполняющие заданные служебные функции в установленных эксплуатационных условиях. При любой степени сложности конструкции ЭВМ первичными элементами их являются материальные тела - детали, радиоэлектронные и другие компоненты - модули ЭВМ. Конструкция характеризуется определенными параметрами. Так, например, к ним следует отнести: тип ЭВМ (параллельного или последовательного действия), систему счисления, систему команд, быстродействие, разрядность команд и чисел и др. Оптимальной с точки зрения технологии является такая конструкция, которая отвечает всем эксплуатационным требованиям и обеспечивает ее наиболее экономичное изготовление.

Перспективу развития конструирования необходимо рассматривать с учетом главной цели этого процесса - создавать малогабаритную, высокоэффективную и надежную ЭВМ; производство и эксплуатация которой требует ограниченного расхода трудовых, энергетических и материальных ресурсов. Для достижения этой цели требуется решить 3 основные задачи:

• комплексная миниатюризация;

• охлаждение;

• повышение технологичности.

Решение задачи комплексной миниатюризации начинают с конкретной четкой формулировки технологических требований к ЭВМ в отношении максимального достижения снижения габаритов, массы и энергопотребления. В конструкторском плане подлежат решению 3 главных вопроса: о структуре конструкции ЭВМ, материалах и элементной базы.

Оптимальная структура - необходимо переходить к элементам 5-го поколения.

Выбор материалов - выбор облегченных высокопрочных материалов.

Наиболее объемным и сложным вопросом является вопрос о выборе элементной базы.

Особое место в составе ЭВМ будут занимать цифровые микропроцессоры и аналоговые комплекты.

Вторая задача - охлаждение ЭВМ. Эта задача возникла как побочное следствие миниатюризации. Задача охлаждения разбивается на 2 части: теплоотвод внутренний и теплоотвод внешний.

Третья задача - технологичность. Технологичность решается конструктором в первую очередь на основе унификации и стандартизации. Избыточное разнообразие существует в настоящее время конструкторских и схемотехнических решений, что резко снижает технологичность, порождает мелкосерийность и многономенклатурность. Оттеснение вопросов технологичности и стандартизации на второй план приводит к передаче в производство нетехнологичных конструкций (для серийного производства).

2. Традиционная архитектура мпс по принципам фон Неймана. (мпс)

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера.

Наличие жёстко заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Их можно использовать для математических расчётов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно. Впрочем, перепрограммирование ранних компьютерных систем всё-таки выполнялось, однако требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.

Всё изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени её появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций, и представление вычислительного процесса как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к рассмотрению данных и инструкций сделал лёгкой задачу изменения самих программ.

Принципы фон Неймана

1. Принцип программного управления. - Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности.

2. Принцип однородности памяти. - Как программы, 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.

3. Принцип адресуемости памяти. - Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.