Тема 2_2010 Общие принципы (987273), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Переход нановую элементную базу - сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) резко сокращает числоиспользуемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с другом. Хорошопродуманы компоновка компьютера и обеспечение требуемых режимов работы (охлаждение,защита от пыли). Модульный принцип построения позволяет легко проверять иконтролировать работу всех устройств, проводить диагностику и устранениенеисправностей.Точность - возможность различать почти равные значения (стандарт ISO - 2382/2-76).Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, атакже используемыми структурными единицами представления информации (байтом,словом, двойным словом).Во многих применениях ЭВМ не требуется большой точности, например, приобрабатывании текстов и документов, при управлении технологическими процессами.
Вэтом случае достаточно использовать 8-и, 16- разрядные двоичные коды.При выполнении сложных расчетов требуется использовать более высокуюразрядность (32, 64 и даже более). Поэтому все современные ЭВМ имеют возможностьработы с 16- и 32- и 64- разрядными машинными словами. С помощью средствпрограммирования языков высокого уровня этот диапазон может быть увеличен в несколькораз, что позволяет достигать очень высокой точности.Достоверность - свойство информации быть правильно воспринятой. Достоверностьхарактеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровеньдостоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самойЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения эталонных задач иповторных расчетов.
В особо ответственных случаях проводятся контрольные решения надругих ЭВМ и сравнение результатов.2. Сферы применения и классификация средств ЭВТВ настоящее время в мире произведены, работают и продолжают выпускатьсямиллионы вычислительных машин, относящихся к различным поколениям, типам, классам,отличающихся своими областями применения, техническими характеристиками ивычислительными возможностями. Традиционно электронную вычислительную технику(ЭВТ) подразделяют на аналоговую и цифровую.В аналоговых вычислительных машинах (АВМ) обрабатываемая информацияпредставляется соответствующими значениями аналоговых величин: тока, напряжения, углаповорота какого-то механизма и т.п.
Эти машины обеспечивают приемлемоебыстродействие, но не очень высокую точность вычислений (0.001-0.01). Распространеныподобные машины не очень широко. Они используются в основном в проектных и научноисследовательских учреждениях в составе различных стендов по отработке сложныхобразцов техники. По своему назначению их можно рассматривать как специализированныевычислительные машины.В настоящее время под словом ЭВМ обычно понимают цифровые вычислительныемашины, в которых информация кодируется двоичными кодами чисел. Именно эти машиныблагодаря универсальным возможностям и являются самой массовой вычислительнойтехникой.Рынок современных компьютеров отличается разнообразием и динамизмом, какихеще не знала ни одна область человеческой деятельности.
Каждый год стоимостьвычислений сокращается примерно на 25-30%, стоимость хранения единицы информации до 40%. Практически каждое десятилетие меняется поколение машин, каждые два года основные типы микропроцессоров - СБИС, определяющих характеристики новых ЭВМ.Такие темпы сохраняются уже многие годы.То, что 10-15 лет назад считалось современной большой ЭВМ, в настоящее времяявляется устаревшей техникой с очень скромными возможностями.
Современныйперсональный компьютер с быстродействием в десятки и сотни миллионов операций всекунду становится доступным средством для массового пользователя.В этих условиях любая предложенная классификация ЭВМ очень быстро устаревает инуждается в корректировке. Например, в классификациях десятилетней давности широкоиспользовались названия мини-, миди- и микроЭВМ, которые почти исчезли из обихода.Вместе с тем существует целый ряд закономерностей развития вычислительной техники,которые позволяют предвидеть и предсказывать основные результаты этого поступательногодвижения. Необходимо анализировать традиционные и новые области применения ЭВМ,классы и типы используемых вычислительных средств, сложившуюся конъюнктуру рынкаинформационных технологий и его динамику, количество и качество вычислительнойтехники, выпускаемой признанными лидерами - производителями средств ЭВТ и т.д.Коротко рассмотрим эти основные вопросы, выяснение которых позволит понять, какаявычислительная техника требуется для решения определенных задач.Академик В.М.
Глушков указывал, что существуют три глобальные сферыдеятельности человека, которые требуют использования качественно различных типов ЭВМ.Первое направление является традиционным - применение ЭВМ для автоматизациивычислений. Научно-техническая революция во всех областях науки и техники постоянновыдвигает новые научные, инженерные, экономические задачи, которые требуют проведениякрупномасштабных вычислений (задачи проектирования новых образцов техники,моделирования сложных процессов, атомная и космическая техника и др.). Отличительнойособенностью этого направления является наличие хорошей математической основы,заложенной развитием математических наук и их приложений. Первые, а затем ипоследующие вычислительные машины классической структуры в первую очередь исоздавались для автоматизации вычислений.Вторая сфера применения ЭВМ связана с использованием их в системах управления.Она родилась примерно в 60-е годы, когда ЭВМ стали интенсивно внедряться в контурыуправления автоматических и автоматизированных систем.
Математическая база этой новойсферы практически отсутствовала, в течение последующих 15-20 лет она была создана.Новое применение вычислительных машин потребовало видоизменения их структуры. ЭВМ,используемые в управлении, должны были не только обеспечивать вычисления, но иавтоматизировать сбор данных и распределение результатов обработки.Сопряжение с каналами связи потребовало усложнения режимов работы ЭВМ, сделало ихмногопрограммными и многопользовательскими. Для исключения взаимных помех междупрограммами пользователей в структуру машин были введены средства разграничения:блоки прерываний и приоритетов, блоки защиты и т.п. Для управления разнообразнойпериферией стали использоваться специальные процессоры ввода-вывода данных иликаналы.
Именно тогда и появился дисплей как средство оперативного человеко-машинноговзаимодействия пользователя с ЭВМ.Новой сфере работ в наибольшей степени отвечали мини-ЭВМ. Именно они сталииспользоваться для управления отраслями, предприятиями, корпорациями. Машины новоготипа удовлетворяли следующим требованиям:•были более дешевыми по сравнению с большими ЭВМ, обеспечивающимицентрализованную обработку данных;•были более надежными, особенно при работе в контуре управления;•обладали большой гибкостью и адаптируемостью настройки на конкретные условияфункционирования;•имели архитектурную прозрачность, т.е.
структура и функции ЭВМ были понятныпользователям.Начало выпуска подобных ЭВМ связано с малыми управляющими машинами PDPфирмы DEC. Термин “мини-ЭВМ” появился в 1968 г. применительно к модели PDP-8. Внастоящее время использование мини-ЭВМ сокращается. Исчезает и термин мини-ЭВМ. Насмену им приходят ЭВМ других типов: серверы, обеспечивающие диспетчерские функции всетях ЭВМ, средние ЭВМ или старшие модели персональных ЭВМ (ПЭВМ).Одновременно со структурными изменениями ЭВМ происходило и качественноеизменение характера вычислений.
Доля чисто математических расчетов постоянносокращалась, и в настоящее время она составляет около 10% от всех вычислительных работ.Машины все больше стали использоваться для новых видов обработки: текстов, графики,звука и др.Третье направление связано с применением ЭВМ для решения задач искусственногоинтеллекта. Напомним, что задачи искусственного интеллекта предполагают получение неточного результата, а чаще всего осредненного в статистическом, вероятностном смысле.Примеров подобных задач много: задачи робототехники, доказательства теорем, машинного перевода текстов с одного языка на другой, планирования с учетом неполной информации,составления прогнозов,моделирования сложных процессов и явлений и т.д.Это направление все больше набирает силу. Во многих областях науки и техникисоздаются и совершенствуются базы данных и базы знаний, экспертные системы.
Длятехнического обеспечения этого направления нужны качественно новые структуры ЭВМ сбольшим количеством вычислителей (ЭВМ или процессорных элементов), обеспечивающихпараллелизм в вычислениях. По существу, ЭВМ уступают место сложнейшимвычислительным системам – массово- параллельным, суперкомпьютерам и др..Уже это небольшое перечисление областей применения ЭВМ показывает, что длярешения различных задач нужна соответственно и различная вычислительная техника.Поэтому рынок компьютеров постоянно имеет широкую градацию классов и моделей ЭВМ.Фирмы-производители средств ВТ очень внимательно отслеживают состояние рынка ЭВМ.Они не просто констатируют отдельные факты и тенденции, а стремятся активновоздействовать на них и опережать потребности потребителей.
Так, например, фирма IBM,выпускающая примерно 80% мирового машинного “парка”, в настоящее время выпускает восновном четыре класса компьютеров, перекрывая ими широкий класс задачпользователей.• Большие ЭВМ (mainframe), которые представляют собой многопользовательскиемашины с центральной обработкой, с большими возможностями для работы с базамиданных, с различными формами удаленного доступа.Казалось, что с появлением быстропрогрессирующих ПЭВМ большие ЭВМ обречены навымирание. Однако они продолжают развиваться и выпуск их снова стал увеличиваться ,хотя их доля в общем парке постоянно снижается. По оценкам IBМ, около половины всегообъема данных в информационных системах мира должно храниться именно на большихмашинах.
Новое их поколение предназначено для использования в сетях в качестве крупныхсерверов. Начало этого направления было положено фирмой IBM еще в 60-е годы выпускоммашин IBM/360, IBM/370. Эти машины получили широкое распространение в мире.Серия машин S/390 продолжает эту линию. Она насчитывает более двух десятковмоделей:a) IBM S/390 Parallel Enterprise Server-Generation 3 (13 моделей) - призваны заменитьбольшие ЭВМ ранних моделей. Они позволяют задавать переменную конфигурацию (числопроцессоров - 1-10, емкость оперативной памяти - 512-81292 Мб, число каналов - 3-256);б) IBM S/ 390 Multiprise 2000 (тоже 13 моделей) - ориентированы на использование насредних предприятиях (число процессоров 1-5).Развитие ЭВМ данного класса имело большое значение для России.
В 1970-1990 гг.основные усилия нашей страны в области вычислительной техники были сосредоточены напрограмме ЕС ЭВМ (Единой системы ЭВМ), заимствовавшей архитектуру IBM 360/370.Было выпущено несколько десятков тысяч ЭВМ этой системы. Более пяти тысяч ЭВМ серииЕС еще продолжают работать в различных учреждениях и производствах. Большинство АСУверхнего уровня государственного управления в РФ (в силовых структурах, банках, натранспорте, связи и т.д.) оснащено этими машинами. Накоплен громадный программноинформационный задел, который следует рассматривать как элемент национальногодостояния (по стоимости) и элемент национальной безопасности (по стратегическойзначимости).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
