Ульяновский государственный университет
Опубликован: 18.05.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 4239 / 1373 | Оценка: 4.05 / 4.02 | Длительность: 15:15:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 1:

Введение

Лекция 1: 12 || Лекция 2 >

Принципы построения ЭВМ

Основные из традиционных принципов построения ЭВМ, сформулированные фон Нейманом, следующие:

  • наличие единого вычислительного устройства, включающего процессор, средства передачи информации и память;
  • линейная структура адресации памяти, состоящей из слов фиксированной длины;
  • двоичная система исчисления;
  • централизованное последовательное управление;
  • хранимая программа;
  • низкий уровень машинного языка;
  • наличие команд условной и безусловной передачи управления;
  • АЛУ с представлением чисел в форме с плавающей точкой.

Кроме машин фон Неймана существуют потоковые и редукционные ЭВМ. Дж. Деннис в 1967 г. сформулировал принципы построения потоковых ЭВМ - должны выполняться все команды, для которых есть данные, независимо от их места в программе; управление вычислительным процессом переходит от программы к данным.

В 1971-1974 гг. исследованы принципы создания машин, управляемых заданиями, в которых выполнение операций определяется потребностью в результате, и единообразно хранятся любые объекты: данные, программы, файлы, массивы - редукционные ЭВМ.

Поколения ЭВМ

В основе выделения поколений ЭВМ лежит элементная база процессора. Эта и другие характеристики ЭВМ разных поколений приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Поколения ЭВМ
Характеристики Первое 1951-1954 гг. Второе 1958-1960 гг. Третье 1965-1966 гг. Четвертое Пятое
1976 - 1979 гг. 1985 г.
1. Элементная база ЦП Электронные лампы Транзисторы Интегральные схемы БИС СБИС СБИС + опто - и крио - электроника
2. Элементная база ОЗУ Электронно-лучевые трубки Ферритовые сердечники Ферритовые сердечники БИС СБИС СБИС
3. Maксимальная емкость ОП в байтах 102 103 104 105 107 108
4. Максимальное быстродействие ЦП в ОС 104 106 107 108 109 + многопроцессорность 1012 + многопроц
5. Языки программирования Машинный код + ассемблер + процедурные языки высокого уровня (ЯВУ) + новые процедурные ЯВУ + непроцедурные ЯВУ + новые непроцедурные ЯВУ
6. Средства связи пользователя с ЭВМ Пульт управления, перфокарты Перфокарты, перфоленты Алфавитно-цифровой терминал Монохромный графический дисплей, клавиатура Цветной графический дисплей, клавиатура, "мышь" и т.д. + устройства голосовой связи с ЭВМ

Классификация ЭВМ

Одна из общепринятых классификаций ЭВМ приведена Б.С. Богумирским. Нам она представляется приемлемой и на сегодняшний день.

  1. Большие ЭВМ (mainframe) IBM 360/370, ЕС ЭВМ, ES/9000, IBM S/390.
  2. Супер-ЭВМ (Cray J90, Convex C38XX, IBM SP2, SGI POWER CHALLENGE, системы MPP, Электроника СС-100, Эльбрус-3).
  3. Мини-ЭВМ (PDP-11, VAX, СМ ЭВМ).
  4. Микро-ЭВМ:
    • АРМ;
    • встроенные;
    • ПЭВМ.

С точки зрения взаимодействия команд и данных, интересна классификация ЭВМ по Флинну:

  1. ОКОД (SISD) - "одиночный поток команд, одиночный поток данных". Традиционная архитектура фон Неймана + КЭШ + память + конвейеризация.
  2. ОКМД (SIMD) - "одиночный поток команд, множественный поток данных".
  3. МКМД (MIMD) - "множественный поток команд, множественный поток данных", мультипроцессорные системы (несколько устройств управления и АЛУ).

Основные модели ПЭВМ

Основные модели ПЭВМ, представленные на рынке:

  1. ЭВМ фирмы IBM и их аналоги. Характерен принцип открытости архитектуры.
  2. ЭВМ фирмы Apple собираются на базе микропроцессоров фирмы Motorola, представлены двумя семействами: Apple и Macintosh. Основное отличие от ЭВМ фирмы Intel -замкнутость архитектуры.
  3. ЭВМ независимых фирм производителей.

Вопросы

  1. Сформулируйте традиционные принципы построения ЭВМ.
  2. Какие еще принципы построения ЭВМ вы знаете?
  3. По какому признаку выделяют поколения ЭВМ?
  4. К какому поколению относятся первые мини-ЭВМ?
  5. Какие выделяют классы ЭВМ?
  6. Какие существуют типы ЭВМ с точки зрения взаимодействия команд и данных?
  7. Какие модели ПЭВМ представлены сегодня на рынке?
Лекция 1: 12 || Лекция 2 >
Виктория Монахова
Виктория Монахова
Евгений Коваленко
Евгений Коваленко