4Е поколение: 1972-1984

Переход на ИМС с большой (1000 тран на кристал) и сверхбольшой степени интеграции (1млн на кристал) При этом стало возможно раместить на 1 ИМС ЦП; основная память и сист ввода вывода. Идея машины с сокращенным набором команд (RISC): сведение набора команд к ниоболее употребит и простейшим командам, что позволяет упростить схемотехнику ЦП и добиться понижения температуры. ЗУ строятся на полупров элементах. На замену большим ЭВМ приходят индивид микро ЭВМ

5Е поколение: втор полов 80-х

Особенности архитектуры современного поколения компьютеров подробно рас­сматриваются в данном учебнике. Кратко основную концепцию ЭВМ пятого по­коления можно сформулировать следующим образом:

1. Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

2. Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, по­зволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сете­вые компьютерные системы.

6Е и последующие поколения эвм

Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, ней­ронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч)микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Классификация вычислительных машин

Рассмотрим один из возможных вариантов классификации ВМ.

• Встроенные компьютеры:

• цена ~ 10$;

• телевизоры, CD-плееры, микроволновые печи и т.д.

• Игровые и карманные компьютеры, сотовые телефоны:

  • цена ~100 $.

• Персональные компьютеры:

  • цена ~ 1000 $;

  • настольные компьютеры и ноутбуки.

• Серверы:

  • цена ~ 10000 $;

  • сетевые серверы.

• Миникомпьютеры, супер-миникомпьютеры (потомки PDP-11):

  • цена ~ 100000 $;

  • научные и технические системы.

• Большие компьютеры, mainframe (потомки IBM-360):

  • цена ~ 1000000 $;

  • крупные компании, большие базы данных, сложные научные задачи.

• Суперкомпьютеры:

  • цена ~10000000 $;

  • ядерная физика, прогноз погоды, космические исследования, …

27.Структуры вычислительных машин

Классическая фон-неймановская архитектура

Подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с принципами Неймана. Он описал, как должен быть устроен компьютер, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации:

1) принцип произвольного доступа к основной памяти. Основная память состоит из ячеек, каждая из которых может содержать упорядоченный набор символов. Принцип состоит в том, что процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка, причем время доступа (чтения или записи информации) одинаково для всех ячеек.

2) принцип хранимой программы. ЭВМ управляется программой. Программа решения задачи хранится в основной памяти наряду с обрабатываемыми данными. Информация в основной памяти не должна иметь признаков принадлежности к определенному типу (число, текст, программа). ЭВМ не различает, что находится в ячейке, что делает ее универсальным средством переработки информации.

3) память ЭВМ должна быть организована иерархически: должна состоять из быстрой и небольшой по объему основной памяти и медленной, сколь угодно большой внешней памяти.

Из принципов вытекает

1) машина должна создаваться на электронной основе

2) должна работать в двоичной СС (команды и данные д. кодироваться двоичными числами)

3) ЭВМ должна иметь структуру:

Процессор – центральный блок компьютера, предназначенный для обработки информации и управления работой компьютера в целом (конструктивно представляет собой микросхему, расположенную на материнской плате).

Характеристики быстродействия процессора:

Разрядность. Показывает количество двоичных разрядов (битов) одновременно обрабатываемых процессором за один такт.

Тактовая частота - Количество тактов в секунду.

Адресное пространство - Мах величина адреса определяет количество ячеек памяти, к которым процессор м. обратиться по адресу.

В состав процессора входит:

АЛУ - арифметико-логическое устройство, производит арифметические и логические операции над данными.

УУ - устройство управления, отдает команды различным устройствам ЭВМ на выполнение в нужные моменты.

+ Собственная процессорная память, ячейки которой называются регистрами. Регистры предназначены для временного хранения информации, обрабатываемой процессором (например, промежуточных результатов).

Память (хранение информации). В составе памяти различают внутреннюю (основную) и внешнюю.

В составе внутренней памяти выделяют:

ОЗУ - оперативно запоминающее устройство, хранит информацию, с которой компьютер работает в данный момент. Работа ОЗУ зависит от источника питания (отключение энергии ведет к потере информации в ОЗУ). ПЗУ - постоянное ЗУ, энергонезависимо. Информация записывается единственный раз на этапе изготовления микросхемы, изменить её пользователь не в состоянии. Программы, «зашитые» в ПЗУ, в частности, обеспечивают начальную загрузку.

Внешняя память предназначена для долговременного хранения информации (различные диски). Свойства: энергонезависимость, большая ёмкость, но время обращения к внешнему носителю больше.

Периферийные устройства:

Устройства. ввода - для ввода информации в ЭВМ (клавиатура, мышь, сканер, цифровые фото и видеокамеры)

Устройства вывода - для вывода информации (монитор, принтер, графопостроитель (вывод на бумагу непрерывных линий), звуковые колонки).

Связь и обмен информацией между устройствами компьютера осуществляется посредством магистрали (системной шины). Магистраль – совокупность проводников, по которым происходит передача данных и управляющих сигналов между устройствами компьютера.

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером.Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами).

Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

Тачпад (англ. touchpad — сенсорная площадка), сенсорная панель - указательное устройство ввода, применяемое, чаще всего, в ноутбуках. Как и другие указательные устройства, тачпад обычно используется для управления «указателем», перемещением пальца по поверхности устройства.

Сканер - устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением.

Монитор – устройство визуального отображения текстовой и графической информации, преобразует цифровую и (или) аналоговую информацию в видеоизображение. По способу формирования изображения мониторы делятся на жидкокристаллические (LCD) и построенные на основе электронно-лучевой трубки (CRT).

Принтер По принципу действия различают матричные, лазерные, светодиодные и струйные принтеры. Лазерные принтеры. Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати, не уступающее, а во многих случаях и превосходящее полиграфическое. Они отличаются также высокой скоростью печати, которая измеряется в страницах в минуту (ррт – page per minute). Как и в матричных принтерах, итоговое изображение формируется из отдельных точек. Матричные принтеры. Это простейшие печатающие устройства. Данные выводятся на бумагу в виде оттиска, образующегося при ударе цилиндрических стержней («иголок») через красящую ленту. Качество печати матричных принтеров напрямую зависит от количества иголок в печатающей головке. Светодиодные принтеры. Принцип действия светодиодных принтеров похож на принцип действия лазерных принтеров. Разница заключается в том, что источником света является не лазерная головка, а линейка светодиодов. Поскольку эта линейка расположена по всей ширине печатаемой страницы, отпадает необходимость в механизме формирования горизонтальной развертки и вся конструкция получается проще, надежнее и дешевле. Струйные принтеры. В струйных печатающих устройствах изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Выброс микрокапель красителя происходит под давлением, которое развивается в печатающей головке за счет парообразования. В некоторых моделях капля выбрасывается щелчком в результате пьезоэлектрического эффекта – этот метод позволяет обеспечить более стабильную форму капли, близкую к сферической.