1. Понятие “Архитектура” вс

ВС – система обработки данных, настроенная на конкретное решение задач конкретной области применения, работает с данными. Часто говорят об архитектуре в широком смысле слова и в узком.

• в узком – система (набор) команд

• в широком – система команд + аппаратные средства +программное обеспечение

Компоненты: система памяти, процессоры (кол-во), орг-ия ввода/вывода, интерфейсные каналы, которые между этими компонентами.

Существуют различные варианты уровней и их функционального назначения.

Многоуровневая система:

1. уровень разделения вычислительных средств: и человек, и внешние процессы.

2. Взаимодействие программных уровней

3. Уровень программного обеспечения и аппаратного

Структура Аппаратных средств(6 уровней)

5-Ур ЯВУ

4-ур Assembler

3-ур ОС (отвечает за использование ресурсов)

2-ур Архитектуры команд (команды пересылки, сложение, вычитания, может относиться и к программным(микро программное управление) и к аппаратным средствам )

1-ур Микроархитектуры (набор функцинальных устройств)

0-ур Цифровой схемотехники (Интегральные схемы)

Многоуровневая организация носит иерархический характер.

В ВС требуется гармоническое взаимодействие, функционирование всех уровней.

Пример архитектур:

1)ГАРВАРДСКАЯ раздельная память (Команды и данные хранятся раздельно, читаются по разным шинам. Параллельность. Вып-ся 1 команда, читается след. команда.)

2 )ПРИНСТОНСКАЯ общая память-эта архитектура позволяет программировать в широком смысле слова (процессор отдельно, отдельно ЗУ. Проц читает из памяти команды из запомин. устр-ва, распознаётся команда и данные могут меняться местами. Неизбежна последовательная обработка.)

CPU, RAM, I/O соединены шинами. Разрядность магистралей 18,16,32,64,256…

Архитектура по Фо-Нейману:

Одновременно команды и данные передаваться не могут Информация и данные хранятся в общей памяти (ЗУ) – двойственность информации. Один канал между CPU и ЗУ. Команды и данные передаются поочередно.

Элемент параллелизма Архитектура с различной памятью команд и данных. Возможно независимое чтение потока команд и данных.

Архитектура более-менее реальная:

(в общем случае 3 типа блоков – CPU, ОЗУ, I/O) М1, М2, М3 – мосты / AGP – 64 разрядная / PCI – 32(64) разрядная , 33 МГц / ISA.

Смысл – получить сбалансированную структуру с оптимальным быстродействием(нет конфликтов, быстрота работы)

архитектура системы команд:

CISC – Complete Instruction Set Computer – полный набор команд (можно писать мощные программы, но операции требуют много ресурсов)

RISC – Reduced Instruction Set Computer – ограниченный набор команд (команды все примерно одинаковые, их проще реализовывать, это обеспечивает более быструю работу)

2. Классификация компьютеров

ЭВМ- программируемое функциональное устройство состоящее из одного или нескольких взаимосвязанных ЦП, Периферийных устройств и управления всем посредством программ, расположенных в ОЗУ и способных производить большой оббьем вычислений.

По поколениям:

1 – 1-е поколение 40-е гг. ламповые ЭВМ (электронная лампа) – громоздкая, энергоемкая, но радиационно-стойкая Ч.Бебидж (предложил устройство сост из памяти и Устойства управлении (УУ)- первое программируемое устройство

2 – 2-е транзисторные, применение ОС(автоматизация В\В) до этого были перфокарты, появились многомашинные комплексы, рабочая станция, компы стали многозадачными.

3 – 3- ЭВМ на микросхемах многопроцессорные устройства разрядность с 16 до 32, параллельность. Конвеиреизация.

4 – микропроцессоры (Intel 4004- 4 разряда, 8080- 8 разрядов)

5 – предполагается искусственный интеллект не было реализовано.

По производительности

• выс. произв.

• широкого применения выс. произв.

• широкого применения малой произв.

MIPS–миллиолы команд в секунду для целочисленной арифметики

«+»легко понять. «–«зависит от набора команд, меняется от программы к программе, иногда неверно.

MFLOPS–миллионы чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в сек., или миллионах элемент. арифм. операций над числами с плав. точкой, выполненных в секунду.

высокой производительности – супер-ЭВМ – биллионы операций в секунду

По мобильности

1 – стационарные

2 – мобильные

По потребляемой мощности

По надежности

1 – обычные

2 – повышенной надежности

По степени универсальности

1 – универсальные (скалярные)

2 – специализированные (векторные)

3 – сигнальные процессоры

По архитектуре

1 – Фон-Неймановская (принстонская)

2 – гарвардская

По взаимодействию потоков команд и потоков данных (Классификация по Флину)

1 – SISD

2 – SIMD

3 – MISD

4 – MIMD