Обобщенная структура эвм. Принцип программного управления. Параметры эвм.
Принцип программного управления
Структура и архитектура простейшей ЭВМ.
Понятие ВС – комплекс аппаратных и программных средств обработки информации.
Современные машины - класс Фон Неймона.
В 1946г он разработал доклад о принципах построения ЭВМ (в 1947-49 Лебедев построил МЭС).
Обрабатываемая информация представляется в машине двоичным кодом.
Вся информация разбивается на данные и команды, которые хранятся в общей памяти.
Память имеет линейную структуру (ячейки с различными адресами)
Команда задает элементарный акт обработки информации и указывает на операцию и адреса операндов и результатов в памяти.
Команды реализуются в естественном порядке, т.е. в порядке возрастания номеров ячеек памяти их хранящей. Для нарушения естественного порядка используются специальные команды.
Закон 80-20:
80% - стоимость ПО;
20%- стоимость железа.
Параметры ЭВМ
Мощность (производительность)
n – количество команд в системе команд;
p – вероятность использования данной команды в задаче;
τ - время выполнения данной команды;
Разработаны смеси. Например, смесь Гибсона. Процессоры CISC и RISC. CISC – более мощная, но менее производительная, чем RISC.
Разрядность – максимальная разрядность кода данных, обрабатываемая одной командой.
Емкость памяти (в байтах)
Ширина выборки – количество данных, считанных или записанных в ОЗУ за одно обращение.
Н
адежность
Наработка на отказ:
Интенсивность отказов:
I – много отказов
III – физическое старение
Масса и габариты
Стоимость
Структура процессора
АЛУ – обеспечивает непосредственно исполнение арифметической или логической операции;
СОЗУ – сверхоперативная память. Высокая скорость обработки данных.
УУ – устройство управления. Извлечение, хранение команды, дешифрация и управление всеми остальными устройствами.
РК – регистр команд. Код команды в данный момент.
СК – счетчик команд. Адрес следующей команды.
ВК – выборка команды. УУ обращается к команде по адресу из СК. Обращение к памяти, считывание, запись в РК. Модификация СК, увеличение.
ДК – дешифрация команды. УУ разбирает код команды
АП – указывает адрес операндов.
Обрабатываются одновременно несколько команд, но в разных фазах!
ВО – выборка операнда (несколько). Процессор вычисляет адрес операнда, происходит обращение к памяти.
ИК – исполнение команды. АЛУ
ЗР – запись результата
Переход к следующей команде и ее 1-ой фазе.
Цикл продолжается до команды HALT или до сигнала прерывания (между ЗР и ВК). Сигнал прекращает выполнение программы, сохраняет состояние процессора. ВК и ДК присутствуют постоянно, остального может не быть! Возможна еще одна фаза DMA. В гарвардской машине память и данные разнесены (8051 - Intel).
Классификация машин
Однокристальная МЭВМ – микроконтроллер. Вся машина на 1-м кристалле (процессор, память, порты) I8048.
Персональная ЭВМ – обработка информации не сложная, офисная. IBMPC, MACOS.
Рабочие станции – для профессиональных применений, сложные расчеты. Память больше в 2 раза.
Mainframe – “большая” машина.
IBM,
SIEMENS
Промышленные машины – повышенная надежность.
Многомашинные сети.
Кластеры (вычислительные комплексы – каждая машина со своей ОС, своей задачей, но связаны общей памятью, повышенная надежность и производительность).
Многопроцессорные системы - класс супер-ЭВМ.