К. Хамахер, З. Вранешич, С. Заки - Организация ЭВМ - 5-е издание (2003) (1114649), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Согласно этой концепции, программы и их данные, как и сейчас, располагались в одной и той же области памяти. Для написания программ использовался язык ассемблера, который затем транслировался в машинный язык для выполнения. Для реализации логических функций применялась технология вакуумных ламп, обеспечивавшая выполнение базовых арифметических операций за несколько миллисекунд. По сравнению с механическими и электромеханическими машинами на основе реле скорость вычислений увеличилась в в сотни и даже тысячи раз. В компьютерах первого поколения поначалу использовалась память на основе линий задержки, а функции ввода-вывода выполнялись устройствами, похожими на печатные машинки.
Затем появилась память на магнитных сердечниках и устройства хранения на магнитных лентах. 1.8.2. Второе поколение Первые транзисторы были разработаны сотрудниками АТв Т Ве!1 1.аЬогагопез в начале 1940-х годов. Применение транзисторов, которые очень быстро заменили вакуумные лампы, ознаменовало появление компьютеров второго поколения. 1.8.
Историческая справка 45 В этих компьютерах уже использовались память на магнитных сердечниках и накопители на магнитных барабанах. Появились языки высокого уровня, и в частности ГОКТКАй1, значительно облегчившие разработку прикладного программного обеспечения. Со временем бььти изобретены компиляторы для трансляции программ с языков высокого уровня на язык ассемблера, который, в свою очередь, транслировался в машинные коды. В это же время были созданы и процессоры ввода-вывода, функционирующие параллельно с выполнявшим программы центральным процессором, за счет чего увеличивалась общая производительность компьютера.
В этот период ведущим производителем компьютерной техники стала компания 1ВМ. 1.8.3. Третье поколение С появлением технологии объединения множества транзисторов на одном кремниевом чипе, названной технологией интегральных схем, стало возможным создание недорогих, но быстрых процессоров и элементов памяти. Интегральные схемы памяти заменили память на магнитных сердечниках.
Начался отсчет эры компъютеров третьего поколения. В этот период было создано множество программных технологий, широко используемых до настоящего времени: микропрограммирование, параллелизм, конвейерная обработка. Программное обеспечение операционных систем позволило совместно использовать ресурсы компьютера несколькими пользовательскими программами. Были разработаны кэш и виртуальная память. Кэш-память представляет основную память для процессора более быстрой, а виртуальная память — намного большей, чем она есть на самом деле.
Доминирующими коммерческими продуктами третьего поколения стали мэйнфреймы Яузтеш 360 от 1ВМ и линия миникомпьютеров РВР от 01я1Га1 Ецшршепт Согрогаг!оп. 1.8.4. Четвертое поколение В начале 1970-х годов развитие технологии производства интегральных схем достигло того этапа, когда стало возможным интегрировать в одном чипе все компоненты процессора и большие фрагменты основной памяти малых компьютеров.
Речь идет о технологии производства чипов, содержащих десятки тысяч транзисторов, получила название Ч1.51 (Ъ'егу?.агяе Яса1е 1п1ейга11оп — очень крупномасштабная интеграция). Ч1.61 позволяет создавать процессоры, состоящие из единственного чипа. Их также называют микропроцессорами. Лидерами этой технологии стали компании 1п1е1, Ханопа1 Яеш1сопбпс1ог, Магоге!а, Техаз 1пз1гпшевтз и А<Ь'апсеб М1сго 1)еч1сез. В производстве современных компьютерных систем используются такие архитектурные концепции, как параллельная обработка, конвейерная обработка, кэширование и виртуальная память.
Портативные компьютеры, настольные персональные компьютеры и рабочие станции, соединенные локальными и глобальными сетями, а также Интернет стали основными средствами решения различных вычислительных задач. Мэйнфреймы теперь применяются для централизованных вычислений преимущественно в бизнес-приложениях больших компаний. 46 Глава 1. Базовая структура компьютеров 1.8.5. После четвертого поколения Иногда самые современные, управляемые с помощью приложений компьютеры называют компьютерами следующего поколения.
В последние годы появилась тенденция при именовании каждой новой компьютерной технологии использовать уже не номер поколения, а название, определяющее ее функции. Например: системы с элементами искусственного интеллекта, машины с высокой степенью параллелизма, сильно распределенные системы. Пожалуй, наиболее важной особенностью развития современной компьютерной индустрии является увеличение мощи и доступности настольных компьютеров и широчайшее использование информационных ресурсов Интернета.
1.8.6. Эволюция производительности Переход от механических и электромеханических устройств к электронным устройствам на вакуумных лампах привел к сто- и даже тысячекратному увеличению скорости вычислений, которая стала измеряться не в секундах, а в миллисекундах. Когда лампы заменили транзисторами, скорость вычислений увеличилась еще в 1000 раз.
Эта технология продолжает развиваться, а одним из последних нововведений в архитектуре компьютеров стало использование кеша и конвейеров, значительно повышающих производительность системы. 1.9. Резюме В этой главе было затронуто множество аспектов структуры и функционирования компьютеров. Были введены основные термины, необходимые для обсуждения поставленных вопросов, и представлены важнейшие архитектурные концепции.
В последующих главах мы рассмотрим все эти концепции в более полном объеме. Упражнения 1.1. Перечислите шаги, необходимые для выполнения машинной команды АсЫ 1.ОСА,КО для компьютера, архитектура которого представлена на рис. 1.2.
Предполагается, что сама команда хранится в памяти по адресу 1ХЯТК и что этот адрес уже находится в регистре РС. Первые два шага по выполнению команды можно определить так: + пересылка содержимого регистра РС в регистр МАК; выдача в память сигнала Кеао с последующим ожиданием, пока запрошенное слово не будет переслано в регистр МРВ. Не забудьте о том, что регистр РС необходимо обновить и для выборки следующей комапды заменить в нем значение 1ХБТК значением 1ХЯТК+1.
Упражнения 47 1.2. Повторите задачу 1.1 для машинной команды АИ К1,К2,КЗ обсуждавшейся в разделе 1.б.З. 1.3. а) Приведите краткую последовательность машинных команд, необходимую для выполнения такой задачи; «Прибавить содержимое памяти, находящейся по адресу А, к содержимому памяти, расположенной по адресу В, и поместить результат в память по адресу С». Для пересылки данных между памятью и регистрами общего назначения К1 могут использоваться только две следующие команды: 1лао 1 ОС,К1 Итоге К1Д.ОС Команды сложения описаны в разделах 1.3 и 1.5.3. Не уничтожайте содержимое ячеек А и В. б) Предположим, компьютер поддерживает команды Моче и А<Ы формата Моче~АсЫ 1лсат1оц1,1лсат1оп2 Команда Моче перемещает копию операнда, расположенного по первому адресу, в память по второму адресу, а команда А<Ы прибавляет копию операнда, расположенного по первому адресу, к содержимому памяти по второму адресу.
При этом обе команды перезаписывают содержимое памяти по второму адресу. Адрес Еосатюш может указывать либо на некоторое место в основной памяти, либо на регистр процессора. Можно ли выполнить задачу 1.3, а с помощью меньшего количества команд? Если да, приведите необходимую для этой цели последовательность команд. 1.4. а) В разделе 1.5 рассматривался процесс параллельного выполнения шагов набора программ (рис. 1.4) с целью сокращения общего времени их реализации.
Предположим, гго каждый из шести интервалов времени, в течение которых выполняются программы операционной системы, равен 1 единице времени, каждая дисковая операция занимает 3 единицы, а каждый интервал, в течение которого выполняется прикладная программа, — 2 единицы времени. Вычислите отношение между временем параллельного выполнения и временем последовательного выполнения для последовательности программ. Начальные и конечные операции пересылки информации не учитывайте. б) В разделе 1.5 указывалось, что программа может выполняться одновременно с операциями ввода-вывода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
