Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (2002) (1186248), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Двв формы представления информации в машинах ЙВМ вЂ” цифровые вычислительные машины или вычислительные машины дискретного действия — работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой форме. ггВМ вЂ” аналоговые вычислительные машины или вычислительные машины непрерывного действия — работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего злектрического напряжения). г ИМ- гибридные вичислительные машины или вычислительные машины комбинированного действия — работают с информацией, представленной и в цифровой, 44 Глава 2.
Архитектура информационно-вычислительных систем и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами. ПРИМЕЧАНИЕ АВМ весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения их на этих машинах, как правило, не трудоемкое. Скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погреш ность до 2-5 ОА). На АВМ эффективно решаются математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. В экономике (да и в науке и технике) получили подавляющее применение ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации — электронные цифровые вьюг(с чительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.
По этапам создания и элементной базе компьютеры условно делятся на поколения: 1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах. ш 2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах). гз 3-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни — тысячи транзисторов в одном корпусе). ПРИМЕЧАНИЕ Интегральная схема — электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элементов (диодов и транзисторов).
сз 4-е поколение, 80-90-е годьк компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых — микропроцессор (сотни тысяч — десятки миллионов активных элементов в одном кристалле). ПРИМЕЧАНИЕ Большие интегральные схемы столь плотно упаковывают активные элементы, что все электронное оборудование компьютера 1-го поколения (монстра, занимавшего зал площадью 100 — ! 50 кв, м) размещается сейчас в одном микропроцессоре площадью 1,5 — 2 кв.
см, Расстояния между активными элементами в сверхбольшой интегральной схеме составляют 0,15-0,25 микрона (для сравнения, толщина человеческого волоса составляет несколько десятков микрон). ь! 5-е поколение, настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы. дрхитектурные особенности вычислительных систем различных классов 45 6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
ПРИМЕЧАНИЕ Каждое следующее поколение компьютеров имеет по сравнению с предшествующим ему существенно лучшие характеристики. Так, производительность компьютеров и емкость всех запоминающих устройств увеличивается, как правило, больше чем на порядок. По назначению компьютеры можно разделить на три группы (рис. 2.6): сз универсальные (общего назначения); сз проблемно-ориентированные; СЗ специализированные.
Рис. 2.б. Классификация компьютеров по назначению Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и т. д. задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и других мощных вычислительных комплексах. е Характерными чертами универсальных компьютеров являются: сз выт окая производительность; З разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления; сз обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логи- ческих, так и специальных; гз большая емкость оперативной памяти; развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств. ироблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по сравнительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными, по сравнению с универсальными компьютерами, аппаратными и программными ресурсами.
46 Глава 2. Архитектура информационно-вычислительных систем Сиециалиэироваииые компъютеры цредиаэиачспы для решения определенного узкого круга задач или реализации строго опрсдслсииой группы функций. Такая узкая ориентация компьютеров позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохрвиеиии высокой производительности и надежности их работы.
К специализированным компьютерам можно отиссти, например, программируемыее микропроцессоры спсциадьиого и азиачеиия; адаптеры и коптродлсры, выло тияющис логические функции управления отдсльиыми иссложиыми техническимии устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжсиия работы узлов вычислительных систем. Пл равиерам и вычистите тьмой мощности компьютеры можно разделить (рис. 2 7) ив саертбольшие(суперкомпьютеры,суцерЗВЫ), большие,.мапнв,снсужмитые(микрокомпьютеры или микроЭВМ' ). Рмс.
2.1. Классификации компьютеров по размерам н вычислительной мощности Фуикциомальиые вазможности компьютсрон обусловлены такими важнейшими технико-экспдуатациоииымн характеристиками, как: сэ быстродействие, измеряемос усрсдиеииым количеством операций, выполняе- мых машиной за единицу времени); сэ разрядность и цюрмы представлсиия чисел, с которыми опсрирует компьютер; сз номенклатура, емкость и бмстродействис всех запоминающих устройств; сэ иомсикдатура и технико-экоиомическне характеристики виешиих устройств храпения, обмена и ввода-вывода информации; а типы и цропускиая сцособиость устройств связи и сонряжеиия узлов компью- тера между собой (тпц виутримашиииого интерфейса); и способность компьютера одновременно работать с несколькими пользователя- ми и выполнять одиовремсиио несколько программ (миогопрограмьшость); а типы и техцико-эксплуатационные характеристики операциоииых систем, ис- пользуемых в мвшиие; н иадичие и фуикциоиальиые нозможиости программного обеспсчсиия; а сиособиость выполнять программы, иаиисвииые для других типов компьюте- ров (программная совместимость с другими типами компьютеров); Не путать с клвсснфнкьннсй по друпь< параметрам.
тчк ккк ьспкрокоьщькп срами нлн мнкроЭИЛ! часто ньвынвкп нес компьютеры нв Основе мнкрннрннссснров. — Примеч. ред. д хитекту ные особенности вычислительных систем различных классов гз система и структура машинных команд; г3 возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети; сг эксплуатационная надежность компьютера; г1 коэффициент полезного использования компьютера во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики, таблица 2.2. Сравнительные параметры классов современных компьютеров Класс компьютера Параметры СУпер- компьютевы Большие Малые Микрокомпьютеры компьютеры компьютеры 10-100 32-512 10-50 32-128 10-1000 128-2048 1000-1000000 100-10000 2000-100000 512-10000 Производительность, М1РЯ Емкость ОП, Мбайт Емкость ВЗУ, Гбайт Разрядность, бит 500-50000 64-256 100-10000 20-500 64-128 32-128 ПРИМЕЧАНИЕ М!РЗ вЂ” миллион операций в секунду над числами с фиксированной запятой.
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции. Первая большая Э ВМ ЭНИАК (Е!есггоп!с Хшпепса! 1пгейгагог апг! Сошрцгег) была создана в 1946 году. Эта машина весила более 30 тонн; имела быстролействие несколько сотен операций в секунду; оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал, площадью около 150 кв.
м. Производительность больших компьютеров оказалась недостаточной для ряда задач (прг гнозирования метеообстановки, управления сложными оборонными комплексами, биологических исследований, моделирования экологических систем и др ). Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперкомпьютеров, самых мощных вычислительных систем, интенсивна развивающихся и в настоящее время. Появление в 70-х годах малых компьютеров обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой — избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений, Малые компьютеры используются чаше всего для управления технологическими процессами.
Они более компактны и существенно дешевле больших компьютеров. дальнейшие успехи в области элементной базы и архитектурных решений привели к возникновению супер мини-компьютера— вычислительной машины, относящейся по архитектуре, размерам и стоимости к классу малых компьютеров, но по производительности сравнимой с большой ЭВМ. Изобретение в 1969 году микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х годах еше одного класса компьютеров — микрокомпьютеров. Именно наличие МП Некоторые сравнительные параметры названных классов современных компью- теров показаны в табл. 2,2, 48 Глава 2. Архите ра информационно-вычислительных систем послужило первоначально определяющим признаком микрокомпьютеров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
