Введение

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.

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?