Попов И.И., Матвеев А.А., Максимов Н.В. Архитектура электронно-вычислительных машин и систем (2004) (1186255), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Такая узкаяориентация компьютеров позволяет четко специализировать ихструктуру, существенно снизить их сложность и стоимость присохранении высокой производительности и надежности их работы.Универсальные компьютеры – компьютеры, предназначенные длярешения самых различных инженерно-технических, экономических,математических, информационных и пр. задач, отличающихсясложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.СуперЭВМ(суперкомпьютеры)–самыемощныемногопроцессорные вычислительные машины.
Используются длярешения очень сложных задач:• прогнозирование метеобстановки• управление сложными оборонными комплексами• биологические исследования• моделирование экологических систем и др.27Таблица 2Сравнительные характеристики классов современных компьютерПараметрыСуперкомпьютеры1000-1000000Класс компьютераБольшиеМалыекомпьютерыкомпьютеры100-1000010-1000Микрокомпьютеры10-100Производительность(MIPS)*ЕмкостьОП2000-100000512-10000128-204832-512(Мбайт)Емкостьвнешних500-50000100-1000020-50010-50ЗУ (Гбайт)Разрядность64-25664-12832-12832-128* MIPS –миллион операций в секнду (над числами с фиксированной запятой)Большие компьютеры (мейнфреймы) – высокопроизводительныевычислительные машины, основное применение которых:• решение научно-технических задач• работа в вычислительных системах с пакетной обработкойинформации работа с базами данных (БД)• управление вычислительными сетямии и их ресурсамиПервая большая ЭВМ ENIAC (Electronic Numerical Integrator andComputer) была создана в 1946 году.
Эта машина весила 30 тонн, имелабыстродействие несколько сотен операций в секунду и оперативныюпамять вемкостью 20 чисел, занимала зал площадью 150 м2.Среди лучших разработок мейнфреймов за рубежом следуетотметить в первую очередь американские:IBM 360, IBM 370 - 1-е поколение, 1970-е гг.IBM 3090, IBM 4300 (4331, 4341,4361,4381) - 2-е поколение, 1979 г.IBM ES/9000 – 3-е поколение, 1990 г.S/390, AS/400 - 4-е поколение, 1997-1999 гг.а также японские:M 1800 (Fujitsu)Millenium (Amdahl)и немецкие (Comparex Information Systems):8/* (8/8x, 8/9x)9/* (9/8xx, 9/9xx, 99/xxx)M2000C2000МиниЭВМ (малые компьютеры) – надежные, недорогие и удобныев эксплуатации компьютеры, обладающие несколько меньшими посравнению с мейнфреймами возможнстями.
Ориентированы наиспользование:28••••в качестве управляющих вычислительных комплексов,в системах автоматического проектирования,в системах моделирования несложных объектов,в системах искуственного интеллекта.Серверы(server)–многопользовательскиемощныемикрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработкизапросов от всех рабочих станций сети.Многопользовательскиемикрокомпьютеры–мощныемикрокомпьютеры, оборудованные несколькими видеотерминалами ифункционирующие в режиме разделения времени, что позволяетэффективно работать на них сразу нескольким пользователям.Сетевые компьютеры (network computer) – упрощенныемикрокомпьютеры, обеспечивающие работу в сети и доступ к сетевымресурсам, часто специализированные на выполнение определенноговида работ (защита сети от несанкционированного доступа, организацияпросмотра сетевых ресурсов, электронной почты и т.д.)Персональныекомпьютеры–однопользовательскиемикрокомпьютеры, удовлетворяющие требованиям общедоступности иуниверсальности применения.Персональный компьютер для удовлетворения требованиямобщедоступности и универсальности применения должен обладатьтакими качествами как:- малая стоимость, находящаяся в пределах доступности дляиндивидуального покупателя;- автономность эксплуатации без специальных требований кусловиям окружающей среды;- гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптируемость кразнообразным применениям в сфере управления, науки, образования ив быту;дружественностьоперационнойсистемыипрочегопрограммного обеспечения, обуславливающая возможность работы сней пользователя без специальной профессиональной подготовки;29- высокая надежность работы (более 5000 часов на отказ).При классификации и анализе компьютерных устройств приняторассматривать их архитектуру и структуру.Произвести строгую классификацию ЭВМ в настоящее времяневозможно, так как они отличаются большим количествомразнообразных признаков.Еслипридерживаться,такназываемой«классической»классификации ЭВМ, то по признаку физическое представлениеобрабатываемой информации их, в общем виде, можно разделить на трикласса: аналоговые (непрерывного действия); цифровые (дискретногодействия); гибридные (на отдельных этапах обработки используютсяразличные способы физического представления данных).
В силууниверсальности цифровой формы представления информации ЭВМявляется наиболее универсальным средством обработки данных.Часто используется признак классификации- «поколения ЭВМ».Это разделение ЭВМ на различные периоды их развития поопределенным отличительным характеристикам (элементная базаламповые, полупроводниковые и т. д. ; конструкторская единицаиспользуемой элементной базы - большие интегральные схемы, сверхбольшие интегральные схемы; логическая организация - системы,комплексы и т. д.; интеллектуальные возможности - взаимодействие наестественном языке, способность обучаться, производить логическиесуждения, вести «разумную» беседу, «понимать» базу данных и др.).Разработка последующих поколений компьютеров производитсяна основе больших интегральных схем повышенной степениинтеграции, использования оптоэлектронных принципов (лазеры,голография).Развитие идет также по пути "интеллектуализации" компьютеров,устранения барьера между человеком и компьютером.
Компьютерыбудут способны воспринимать информацию с рукописного илипечатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнаватьпользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.30В компьютерах пятого поколения произойдёт качественныйпереход от обработки данных к обработке знаний.Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержатьдва основных блока. Один из них — это традиционный компьютер. Нотеперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок,называемый термином "интеллектуальный интерфейс". Его задача —понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условиезадачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.Будет также решаться проблема децентрализации вычислений спомощью компьютерных сетей, как больших, находящихся назначительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрныхкомпьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.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 еёструктуры, появления новых возможностей, расширения областейприменения и характера использования.К первому поколению обычно относят машины, созданные нарубеже 50-х годов.
В их схемах использовались электронные лампы. Этикомпьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогимимашинами, которые могли приобрести только крупные корпорации иправительства. Лампы потребляли огромное количество электроэнергиии выделяли много тепла.Компьютер "Эниак". ПервоепоколениеЭлектронная лампаНабор команд был небольшой, схема арифметико-логическогоустройства и устройства управления достаточно проста, программноеобеспечениепрактическиотсутствовало.Показателиобъемаоперативной памяти и быстродействия были низкими. Для ввода-выводаиспользовались перфоленты, перфокарты, магнитные ленты ипечатающие устройства.Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в секунду.31Но это только техническая сторона.
Очень важна и другая —способы использования компьютеров, стиль программирования,особенности математического обеспечения.Программы для этих машин писались на языке конкретноймашины. Математик, составивший программу, садился за пультуправления машины, вводил и отлаживал программы и производил поним счет. Процесс отладки был наиболее длительным по времени.Несмотря на ограниченность возможностей, эти машиныпозволили выполнить сложнейшие расчёты, необходимые дляпрогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др.Опыт использования машин первого поколения показал, чтосуществует огромный разрыв между временем, затрачиваемым наразработку программ, и временем счета.Эти проблемы начали преодолевать путем интенсивнойразработки средств автоматизации программирования, создания системобслуживающих программ, упрощающих работу на машине иувеличивающих эффективность её использования.
Это, в свою очередь,потребовало значительных изменений в структуре компьютеров,направленных на то, чтобы приблизить её к требованиям, возникшим изопыта эксплуатации компьютеров.Отечественные машины первого поколения: МЭСМ (малаяэлектронная счётная машина), БЭСМ, Стрела, Урал, М—20.Второе поколение компьютерной техники — машины,сконструированные примерно в 1955—65 гг. Характеризуютсяиспользованием в них как электронных ламп, так и дискретныхтранзисторных логических элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
