1. 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).

1. Обрабатываемая информация представляется в машине двоичным кодом.

2. Вся информация разбивается на данные и команды, которые хранятся в общей памяти.

3. Память имеет линейную структуру (ячейки с различными адресами)

4. Команда задает элементарный акт обработки информации и указывает на операцию и адреса операндов и результатов в памяти.

5. 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

1. 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.

2. Разрядность – максимальная разрядность кода данных, обрабатываемая одной командой.

3. Емкость памяти (в байтах)

4. Ширина выборки – количество данных, считанных или записанных в ОЗУ за одно обращение.

5. Н адежность

Наработка на отказ:

Интенсивность отказов:

I – много отказов

III – физическое старение

6. Масса и габариты

7. 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

1. Однокристальная МЭВМ – микроконтроллер. Вся машина на 1-м кристалле (процессор, память, порты) I8048.

2. Персональная ЭВМ – обработка информации не сложная, офисная. IBMPC, MACOS.

3. Рабочие станции – для профессиональных применений, сложные расчеты. Память больше в 2 раза.

4. Mainframe – “большая” машина.

IBM, SIEMENS

5. Промышленные машины – повышенная надежность.

6. Многомашинные сети.

7. Кластеры (вычислительные комплексы – каждая машина со своей ОС, своей задачей, но связаны общей памятью, повышенная надежность и производительность).

8. Многопроцессорные системы - класс супер-ЭВМ.