Ответы ко всторому РК

Основные этапы развития ЭВМ, классификация

Счеты: 5-6 век

Механические счетные машины: В1642 Блез Паскаль изобрел устройство, которое складывало 6-8 ми разрядные числа, а также могло их вычитать. Также была возможность фиксации результата.

Второе поколение: Первая машина была изобретена в 1888 американцем. Первая машина на реле была построена в 1941.

ЭВМ на базе вакуумных ламп.

ЭВМ на интегральных схемах.

ЭВМ на базе больших интегральных схем.

ЭВМ на базе микропроцессоров.

Механические вычислительные машины: перечислить основные прототипы и их характеристики.

Первый проект механической машины был создан Леонардо да Винчи. Он разработал 13 разрядное суммирующее устройство.

Блез Паскаль в 1642 изобрел устройство, которое складывало и вычитало 6-8 ми разрядные числа и также могло фиксировать результат.

Готфрид Лейбниц в 1672 изобрел арифмометр. Данное устройство могло выполнять все 4 операции.

Электромеханические вычислительные машины: перечислить основные прототипы и их характеристики.

В 1812 Чарльз Беббидж создал «Аналитическую машину Беббиджа». Она предназначалась для автоматизации вычислений путем аппроксимации функция многочленами и вычисления конечных разностей.

В 1890 Однер создал механический арифмометр. Он мог не только складывать и вычитать, но еще и делить и умножать.

Первая машина на реле была построена в 1941 году.

В 1943 Говард Эйкен построил первый программируемый компьютер «МАРК-1». Машина работала с 23 значными десятичными числами. Он последовательно считывал инструкции с перфоленты и выполнял их.

ЭВМ 1-го поколения (на базе электронных ламп): перечислить основные прототипы и их параметры.

ENIAC – 18000 ламп, управление при помощи коллизионных панелей, отсутствие памяти, малая надежность

МЭСМ – 50 операций в секунду, 6000 электронных ламп, данные на магнитной ленте

БЭСМ

ЭВМ 2-го поколения (на базе полупроводников): перечислить основные прототипы и их параметры.

Их оперативная память была построена на магнитных сердечниках. В это время стал расширяться диапазон применяемого оборудования ввода-вывода, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.

Быстродействие — до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти — до нескольких десятков тысяч слов.

Появились так называемые языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде.

Появились трансляторы. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы.

Для некоторых машин второго поколения уже были созданы операционные системы с ограниченными возможностями.

Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем.

«МИР-2»: Быстродействие машины МИР-2 — около 12000 оп/с. Ёмкость оперативного запоминающего устройства (цикл обращения 12 мкс) — 8000 13-битных символов. Постоянное запоминающее устройство имеет ёмкость около 1,6 млн бит с циклом обращения 4 мкс, что достаточно для хранения нескольких десятков тысяч микрокоманд.

«Наири» :

Процессор — 36-разрядный.

ПЗУ кассетного типа, объём кассеты — 2048 слов по 36 разрядов в каждом; использовалось для хранения микропрограмм и встроенных программ.

Объём ОЗУ — 1024 слова (8 кассет по 128 ячеек), плюс 5 регистров.

Быстродействие: для операций типа сложения над числами с фиксированной запятой — 2-3 тыс. оп/сек, типа умножения — 100 оп/сек, операций над числами с плавающей запятой — 100 оп/сек.

ЭВМ 2-го поколения (на базе полупроводников) выпускаемые в СССР : перечислить основные прототипы и их параметры

ЭВМ 3-го поколения (на базе ИС): перечислить основные прототипы и их параметры.

Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.

Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ.

Примеры машин третьего поколения — семейства IBM—360, IBM—370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.

Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.

ЕС-1045:

Архитектура ЕС ЭВМ-2.

Разрядная сетка — 32 разряда.

Набор команд — 183 команды стандартного набора команд ЕС ЭВМ-2.

Аппаратно-микропрограммные средства повторения при сбоях, обеспечивающие восстановление 179 основных команд ЭВМ.

Объем буферного ЗУ, имеющего цикл 120 нс — 8 Кб.

Объем оперативного ЗУ — 1-4 Мб.

Цикл ОЗУ — 1,2 мкс.

Ширина выборки из ОЗУ — 144 разряда.

ЭВМ 3-го поколения (на базе ИС) выпускаемые в СССР: перечислить основные прототипы и их параметры.

ЭВМ 4-го поколения (на базе сверхбольших ИС): перечислить основные прототипы и их параметры.

Четвертое поколение ЭВМ (1974–1982). Элементная база ЭВМ – большие интегральные схемы (БИС). Наиболее яркие представители четвертого поколения ЭВМ – персональные компьютеры (ПК). Связь с пользователем осуществлялась посредством цветного графического дисплея с применением языков высокого уровня.

Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствовала увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что привело к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее ПО. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (ОС) (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека

Эльбрус 1:

Многопроцессорный вычислительный комплекс (МВК) Эльбрус-1 — разработан в 1973—1979 гг., сдан государственной комиссии в 1980 году. Построен на базе ТТЛ-микросхем. Производительность — до 12 млн оп/с в комплектации Э1-10 с десятью ЦП

Эльбрус 2:

Процессор

Размещен в трёх шкафах

Система команд — безадресная, стековая, используется обратная польская запись

Тактовая частота — 20 МГц

Производительность по смеси Гибсон-3 — 12,5 млн оп/сек

ОЗУ

логическая организация — тегированная, страничная (размер страницы — 512 слов)

физически — до 16 млн слов (24-битная физическая адресация) размером 80 бит (из них 8 контрольных), эквивалентный объём — 144 МБайт

построена на микросхемах DRAM ЗУ565РУЗВ (16K * 1)

используется трёхуровневый интерливинг

Внешняя память

На магнитных барабанах — от 8,5 до 136 МБайт

На сменных магнитных дисках — от 34 до 700 МБайт

На магнитной ленте — от 70 до 560 Мбайт

ЭВМ 4-го поколения (на базе сверхбольших ИС) выпускаемые в СССР: перечислить основные прототипы и их параметры.

Большие ЭВМ, их прототипы и характеристики.

Большие ЭВМ за рубежом чаще всего называют мэйнфреймами (Mainframe). К мэйнфреймам относят, как правило, компьютеры, имеющие следующие характеристики:

производительность не менее 10 MIPS;

основную память емкостью от 64 до 1000 Мбайт;

внешнюю память не менее 50 Гбайт;

многопользовательский режим работы (обслуживает одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Мейнфреймы и до сегодняшнего дня остаются наиболее мощными (не считая суперкомпьютеров) вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими непрерывный круглосуточный режим эксплуатации. Они могут включать один или несколько процессоров, каждый из которых, в свою очередь, может оснащаться векторными сопроцессорами (ускорителями операций с суперкомпьютерной производительностью). В нашем сознании мейнфреймы все еще ассоциируются с большими по габаритам машинами, требующими специально оборудованных помещений с системами водяного охлаждения и кондиционирования. Однако это не совсем так. Прогресс в области элементно-конструкторской базы позволил существенно сократить габариты основных устройств. Наряду со сверхмощными мейнфреймами, требующими организации двухконтурной водяной системы охлаждения, имеются менее мощные модели, для охлаждения которых достаточно принудительной воздушной вентиляции, и модели, построенные по блочно-модульному принципу и не требующие специальных помещений и кондиционеров.

"Фон-Неймановская" архитектура и описание.

ЭВМ построена на архитектуре Фон-Неймана, если

Программа и данные хранятся в одной памяти

Каждая ячейка памяти имеет уникальный адрес

Команды и данные реализуются по способу использования

Каждая программа выполняется последовательно

Основные свойства ВС с "Фон-Неймановской" архитектурой.

ЭВМ построена на архитектуре Фон-Неймана, если

Программа и данные хранятся в одной памяти

Каждая ячейка памяти имеет уникальный адрес

Команды и данные реализуются по способу использования

Каждая программа выполняется последовательно

Основные принципы ВС с "Фон-Неймановской" архитектурой.

Использование двоичной сс в выч машинах.

Програмное управление ЭВМ (управляется программой, команды выполн. Последовательно)

Память используется для хранения данных и программы

Ячейки памяти имеют уникальные адреса

Возможность условного перехода

Принципы работы ВС с "Фон-Неймановской" архитектурой и ее отличие от предшествующих, пример ENIAK

Порядок работы:

Загрузка программы и данных в память

Запись в счетчик команд адреса начала программы

Устр. Упр. Считыв из памяти содержимое ячейки памяти по определенному адресу

УУ определяет операцию команды, выделяет в памяти данные и контролирует выполнение программы

АЛУ выполняет операции

После выполнения команды, счетчик инкрементируется, когда требуется условный переход, спец команда перехода содержит адрес ячейки, куда необходим переход.

Узкое место "Фон-Неймановской" архитектуры.

Программа не была постоянной частью машины.

Совместное использование шины для памяти программ и для данных не допускается потому что ограничена пропускная способность между процессором и памятью.

Не допускается выполнение более одной команды на 1 такт.

"НЕ Фон-Неймановская" архитектура и описание, основные требования к форматам хранения и вывода информации ВС.

Допускает выполнение более 1 команды одновременно, обуславл. Необходимостью обмена данными между процессорами. Счетчик команд не нужен, порядок определяется наличием исходной информации в самой команде. Если несколько команд готовы к выполнению, они выполняются по мере освобождения процессоров.

"Фон-Неймановская" архитектура: структурная схема и порядок выполнения программ

Порядок работы:

Загрузка программы и данных в память

Запись в счетчик команд адреса начала программы

Устр. Упр. Считыв из памяти содержимое ячейки памяти по определенному адресу

УУ определяет операцию команды, выделяет в памяти данные и контролирует выполнение программы

АЛУ выполняет операции

После выполнения команды, счетчик инкрементируется, когда требуется условный переход, спец команда перехода содержит адрес ячейки, куда необходим переход.

Принцип однородности памяти архитектуры «ФонНеймана» и основные требования к форматам хранения и вывода информации.

Все данные, команда хранятся в одной памяти и могут быть восприняты, как данные, команды или адреса, в зависимости от обращения к ячейке.

Совместное использование шины для команд и данных не допускается, те ограничение пропускной способности

ТК память программы и данных не доступны одновременно -> ограничение быстродействия

Микропроцессор Intеl 4004. Основные характеристики.

Разрядность 8 бит, ОЗУ 16 КБ, частота 500-800 кГц

Микропроцессор Intеl 8008. Основные характеристики.

ОП – 16 кБ, ШД 8-бит, ША 8-бит, частота 500-800 кГц

Микропроцессор Intеl 8080. Основные характеристики.

Разрядность 8 бит, ОП 64 КБ, частота 2,5 - 3 МГц

Длина адреса 16 бит