Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем (2005) (1186253), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Вычислительные приборы и устройства...1.2. Классы вычислительных машинЭлектронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер —комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительныхи информационных задач.ЭВМ можно классифицировать по ряду признаков, в частности:• физическому представлению обрабатываемой информации;• поколениям (этапам создания и элементной базе).• сферам применения и методам использования (а также размерам и вычислительной мощности).Физическое представление обрабатываемой информацииЗдесь выделяют аналоговые (непрерывного действия); цифровые (дискретного действия); гибридные (на отдельных этапах обработки используются различные способы физического представленияданных).АВМ — аналоговые вычислительные машины, или вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией,представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.
е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чашевсего электрического напряжения):ЦВМ — цифровые вычислительные машины, или вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией,представленной в дискретной, а точнее, цифровой форме В силууниверсальности цифровой формы представления информацииЭВМ является более универсальным средством обработки данных.ГВМ — гибридные вычислительные машины, или вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.Они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.Поколения ЭВМИдея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что завремя короткой истории своего развития компьютерная техникапроделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др ), так и в смысле изменения ее211.2.
Классы вычислительных машинструктуры, появления новых возможностей, расширения областейприменения и характера использования (табл 1.2).Таблица I 2 Этапы развития компьютерных информационных технологийIПериод, годыПараметр50-е60-е70-е80-еНастоящеевремяЦ/эль использо- Научно-техвания компью- ническиерасчетытераТехнические иэкономическиерасчетыУправление,Управление ипредоставлеэкономичение информаские расчетыцииРежим работыкомпьютераОднопрограммныйПакетнаяобработкаРазделениевремениПерсональнаяработаСетеваяобработкаИнтеграцияданныхНизкаяСредняяВысокаяОченьвысокаяСверхвысокаяРасположениепользователяМашинныйзалОтдельноепомещениеТерминальный залРабочий столПроизвольное мобильноеТиппользователяПрофессиональИнженеПрограмры-програм- ные программистымистымистыТип диалогаРаботаза пультомкомпьютераИнтерактивОбмен перфононый (черезсителями и маклавиатуру ишинограммамиэкран)Телекоммуникации,информационноеобслуживаниеПользователи собщей компью- Мало обученныетерной подгопользователитавкойИнтерактивный Интерактивный экс жесткимранный типаменю«вопрос - ответ»1К первому поколению обычно относят машины, созданные нарубеже 50-х гг.
и базирующиеся на электронных лампах Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести только крупные корпорации иправительства. Лампы потребляли значительное количество электроэнергии и выделяли много тепла (рис. 1.1).Набор команд был ограничен, схемы арифметико-логическогоустройства и устройства управления достаточно просты, программное обеспечение практически отсутствовало Показатели объемаоперативной памяти и быстродействия были низкими.
Для ввода-вывода использовались перфоленты, перфокарты, магнитныеленты и печатающие устройстваБыстродействие порядка10—20 тыс. операций в секундуПрограммы для этих машин писались на языке конкретной машины Математик, составивший программу, садился за пульт управ-22Глава 1. Вычислительные приборы и устройства...Рис. 1.1. Электронная лампа (а), компьютер «Эниак» (б). Первое поколениеления машины, вводил и отлаживал программы и производил поним счет.
Процесс отладки был весьма длительным по времени.Несмотря на ограниченность возможностей эти машины позволили выполнить сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета.
Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивной разработки средств автоматизации программирования, создания систем обслуживающих программ,упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективностьее использования. Это, в свою очередь, потребовало значительныхизменений в структуре компьютеров, направленных на то, чтобыприблизить ее к требованиям, возникшим из опыта эксплуатациикомпьютеров.Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малаяэлектронная счетная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М-20.Второе поколение компьютерной техники — машины, сконструированные в 1955—65 гг. Характеризуются использованием в них какэлектронных ламп, так и дискретных транзисторных логическихэлементов (рис. 1.2).
Их оперативная память была построена намагнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазонприменяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами(НМЛ), магнитные барабаны (НМБ) и первые магнитные диски(табл. 1.3).Таблица 13. Основные характеристики отечественных ЭВМ второго поколенияПервая очередьВторая очередьПараметрАдресностьФорма представленияданныхРаздан-2БЭСМ-4М-220Урал-1 1Минск-22Урал- 16Минск-32М-222БЭСМ-62331211 и231С плавающейзапятой, символьнаяС плавающейзапятой,символьнаяС плавающей С плавающей С плавающейзапятойзапятойзапятойС плавающей и С плавающей иС фиксирован- С фиксированфиксированной фиксированной запятой,ной запятой,ной запятой,запятой, симсимвольнаясимвольнаявольнаясимвольнаяДлина машинного слова (двразр)364545243748374548Быстродействие(оп /с)5 тыс20 тыс20 тыс14- 15 тыс5 тыс100 тысДо 65 тыс27 тыс1 млнОЗУ, тип, емкость (слов)Ферритовыйсердечник2048Ферритовыйсердечник8192Ферритовыйсердечник4096- 16384Ферритовыйсердечник4096-16384Ферритовыйсердечник8192Ферритовыйсердечник8192-65536ФерритовыйФерритовыйФерритовыйсердечниксердечниксердечник16384-65636 16384-32768 32768-131 071ВЗУ, тип, емкость (слов)НМЛ120 тысНМЛ8 млнНМЛ16 млнНМЛ8 млнНМЛ до 5 млнНМЛ 12 млнНМБ130тысНМЛ до 16 млнНМЛ до 32 млнНМБдо1 92 тысНМЛ 32 млнНМБ512тыс£о§Is§24Глава 1.
Вычислительные приборы и устройства...абРис. 1.2. Память на магнитных сердечниках (а), транзистор (6)Эти машины характеризуются быстродействием до сотен тысячопераций в секунду, емкостью памяти — до нескольких десятковтысяч словПоявляются языки высокого уровня, средства которых допускаютописание всей необходимой последовательности вычислительныхдействий в наглядном, легко воспринимаемом видеПрограмма, написанная на алгоритмическом языке, непонятнакомпьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд Поэтому специальные программы, которые называютсятрансляторами, переводят программу с языка высокого уровня намашинный язык.Появился широкий набор библиотечных программ для решенияразнообразных задач, а также мониторные системы, управляющиережимом трансляции и исполнения программ, из которых в дальнейшем выросли современные операционные системыОперационная система — важнейшая часть программного обеспечения компьютера, предназначенная для автоматизации планирования и организации процесса обработки программ, ввода-вывода иуправления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программ, других вспомогательных операций обслуживанияМашинам второго поколения была свойственна программнаянесовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем Поэтому в середине 60-х гг наметился переходк созданию компьютеров, программно совместимых и построенныхна микроэлектронной технологической базеМашины третьего поколения — это семейства машин с единойархитектурой, т е программно совместимых В качестве элемент-251.2.
Классы вычислительных машинIабРис. 1.3. Одна из первых интегральных схем (а) Микропроцессор Pentium 4 (б)ной базы в них используются интегральные схемы, которые такженазываются микросхемами (рис 1 3, а)Машины третьего поколения появились в 60-е гг Посколькупроцесс создания компьютерной техники шел непрерывно, и внем участвовало множество людей из разных стран, имеющих делос решением различных проблем, трудно и бесполезно пытаться установить, когда «поколение» начиналось и заканчивалось Возможно, наиболее важным критерием различия машин второго итретьего поколений является критерий, основанный на понятииархитектуры.Машины третьего поколения имеют развитые операционныесистемы Они обладают возможностями мультипрограммирования,т.
е параллельного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать насебя операционная система или же непосредственно сама машинаПримеры машин третьего поколения — семейства IBM-360,IBM-370, PDP-11, VAX, EC ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ(Семейство малых ЭВМ) и дрБыстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч словЧетвертое поколение — это основной контингент современнойкомпьютерной техники, разработанной после 70-х ггНаиболее важный в концептуальном отношении критерий, покоторому эти компьютеры можно отделить от машин третьего поколения, состоит в том, что машины четвертого поколения проектировались в расчете на эффективное использование современных высокоуровневых языков и упрощение процесса программированиядля конечного пользователя.I26Глава 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
