Главная страница
Навигация по странице:

  • системный программист

  • Классификация эвм по назначению По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные

  • Проблемно-ориентированные ЭВМ

  • Для перевода дробной части

  • Элементы алгебры контактных схем.

  • Связь между двоичной арифметикой и алгеброй логики позволяет реализовать логические схемы основных элементов процессора и памяти компьютера.

  • Этапы решения задач на компьютере: Этапы решения задач на компьютере : Постановка задачи : Анализ и исследование задачи

  • Система элементарных команд ЭВМ

  • МИКРОПРОЦЕССОРЫ. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Микропроцессор

  • Персона́льный компью́тер , ПК

    		•

    лекции. I поколение эвм эвм, сконструированные в 19461955 гг. Элементная база электронновакуумные лампы


    Скачать 0.64 Mb.
    НазваниеI поколение эвм эвм, сконструированные в 19461955 гг. Элементная база электронновакуумные лампы
    Дата09.05.2019
    Размер0.64 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлалекции.docx
    ТипДокументы
    #76509

    I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в 1946-1955 гг.

    1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
    2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
    3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.

    Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.

    Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
    4. Быстродействие: 10−20 тыс. операций в секунду.
    5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
    6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
    7. Оперативная память: до 2 Кбайт.
    8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.

    II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в 1955-1965 гг.

    1.Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
    2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж. 

    3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
    4. Быстродействие: 100−500 тыс. операций в секунду.
    5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ.
    6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем.
    7. Оперативная память: 2−32 Кбайт.
    8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.

    9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.

    Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.

    III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в 1965-1975 гг.

    1.Элементная база: интегральные схемы.
    2. Соединение элементов: печатные платы.
    3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
    4. Быстродействие: 1−10 млн. операций в секунду.
    5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист.
    6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
    7. Оперативная память: 64 Кбайт.

    IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с 1975г. по начало 90-х годов

    1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
    2. Соединение элементов: печатные платы.
    3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
    4. Быстродействие: 10−100 млн. операций в секунду.
    5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
    6. Программирование: базы и банки данных.
    7. Оперативная память: 2−5 Мбайт.
    8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.

    V поколение ЭВМ: разработки с 90-х годов ХХ века

    1. Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).

    Классификация эвм по назначению

    По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.

    Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных видов задач: научных, инженерно-технических, экономических, информационных, управленческих и других задач. В качестве универсальных ЭВМ используются различные типы компьютеров, начиная от супер-ЭВМ и кончая персональными ЭВМ. Решаемые на этих компьютерах задачи отличаются сложностью алгоритмов и объемами обрабатываемых данных. Причем одни универсальные ЭВМ могут работать в многопользовательском режиме (в вычислительных центрах коллективного пользования, в локальных компьютерных сетях и т.д.), другие - в однопользовательском режиме.

    Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. На проблемно-ориентированных ЭВМ, в частности, создаются всевозможные управляющие вычислительные комплексы.

    Специализированные ЭВМ используются для решения еще более узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, во многих случаях существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.

    Для перевода дробной части числа в другие системы счисления нужно обратить целую часть в ноль и начать умножение получившегося числа на основание той системы, в которую нужно перевести. Если в результате умножения будут снова появляться целые части, их нужно повторно обращать в нуль, предварительно запомнив (записав) значение получившейся целой части. Операция заканчивается, когда дробная часть полностью обратится в нуль. Ниже приводится пример перевода числа 103,62510 в двоичную систему счисления.

    Переводим целую часть по правилам, описанным выше, получаем 10310 = 11001112.

    0,625 умножаем на 2. Дробная часть 0,250. Целая часть 1.

    0,250 умножаем на 2. Дробная часть 0,500. Целая часть 0.

    0,500 умножаем на 2. Дробная часть 0,000. Целая часть 1.

    Итак, сверху вниз получаем число 1012. Поэтому 103,62510 = 1100111,1012

    Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.

    Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ.

    Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке 1.

    структура эвм (схема фон неймана)
    Рис. 1.

    Положения фон Неймана:

    1. Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода).

    2. Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти.

    3. Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками).

    4. Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме.

    5. Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся  в одном и том же запоминающем устройстве.

    6. Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода.

    Типы архетикутуры

    1. ОКОД — Одиночный поток Команд, Одиночный поток Данных

    Первые ЭВМ

    2. ОКМД — Одиночный поток Команд, Множество Данных

    3. МКОД — Множество Команд, Одиночный поток Данных

    4. МКМД — Множество Команд, Множество Данных
    Элементы алгебры контактных схем.

    ИЛИ

    НЕ

    Принцип действия: при возбуждении обмотки катушки реле 2 подвижный контакт 1 притягивается к якорю 3 реле и таким образом замыкает контакт x, при этом контакт x’ разомкнут. Если в обмотке катушки нет тока, то пружина 4 возвращает контакт в исходное положение, при котором он замыкает контакт x’ и размыкает контакт x. Контакт x’ является инверсией контакта x.

    Каждой контактной схеме соответствует логическая функция.

    Связь между двоичной арифметикой и алгеброй логики позволяет реализовать логические схемы основных элементов процессора и памяти компьютера.

    Сумматор - это устройство, предназначенное для сложения двоичных чисел.



    Этапы решения задач на компьютере:

    • Этапы решения задач на компьютере:

    • Постановка задачи:

    • Анализ и исследование задачи, модели:

    • Разработка алгоритма:

    • Программирование:

    • Тестирование и отладка:

    • Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости математической модели с повторным выполнением этапов 2-5.

    • Сопровождение программы:

    • Система элементарных команд ЭВМ

    • 1. Команды передачи данных (перепись), копирующие информациюиз одного места в другое.

    • 2. Арифметические операции, которым фактически обязана своим названием вычислительная техника. Конечно, доля вычислительных действий в современном компьютере заметно уменьшилась, но они по-прежнему играют в программах важную роль. Отметим, что к основным арифметическим действиям обычно относятся сложение и вычитание (последнее в конечном счете чаще всего тем или иным способом также сводится к сложению). Что касается умножения и деления, то они во многих ЭВМ выполняются по специальным программам.

    • 3. Логические операции, позволяющие компьютеру анализировать обрабатываемую информацию. Простейшими примерами могут служить сравнение, а также известные логические операции И, ИЛИ, НЕ (инверсия). Кроме того к ним часто добавляются анализ отдельных битов кода, их сброс и установка.

    • 4. Сдвиги двоичного кода влево и вправо. Для доказательства важности этой группы команд достаточно вспомнить правило умножения столбиком: каждое последующее произведение записывается в такой схеме со сдвигом на одну цифру влево. В некоторых частных случаях умножение и деление вообще может быть заменено сдвигом (вспомните, что дописав или убрав ноль справа, т.е. фактически осуществляя сдвиг десятичного числа, можно увеличить или уменьшить его в 10 раз).

    • 5. Команды ввода и вывода информации для обмена с внешними устройствами. В некоторых ЭВМ внешние устройства являются специальными служебными адресами памяти, поэтому ввод и вывод осуществляется с помощью команд переписи.

    • 6. Команды управления, реализующие нелинейные алгоритмы. Сюда прежде всего следует отнести условный и безусловный переход, а также команды обращения к подпрограмме (переход с возвратом). Некоторые ЭВМ имеют специальные команды для организации циклов, но это не обязательно: цикл может быть сведен к той или иной комбинации условного и безусловного переходов. Часто к этой же группе команд относят немногочисленные операции по управлению процессором -типа «останов» или НОП («нет операции»). Иногда их выделяют в особую группу.

    МИКРОПРОЦЕССОРЫ. СТРУКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

    Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех остальных блоков и выполнения арифметических и логических операций над информацией.

    Микропроцессор выполняет следующие основные функции:

    1. чтение и дешифрацию команд из основной памяти;

    2. чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств;

    3. прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств;

    4. обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств;

    5. выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.

    В состав микропроцессора входят следующие устройства.

    1. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

    2. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

      • формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;

      • формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;

      • получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

    3. Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

    4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:

      • внутренний интерфейс микропроцессора;

      • буферные запоминающие регистры;

      • схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору , другое устройство.)

    К микропроцессору и системной шине наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора. К ним относятся математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.

    Математический сопроцессор используется для ускорения выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления тригонометрических функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно с основным микропроцессором, но под управлением последнего. В результате происходит ускорение выполнения операций в десятки раз. Модели микропроцессора, начиная с МП 80486 DX, включают математический сопроцессор в свою структуру.

    Контроллер прямого доступа к памяти освобождает микропроцессор от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие компьютера.

    Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с микропроцессором значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств, освобождает микропроцессор от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует режим прямого доступа к памяти.

    Прерывание — это временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной. Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в микропроцессор.

    Все микропроцессоры можно разделить на группы:

      1. микропроцессоры типа CISC с полным набором системы команд;

      2. микропроцессоры типа RISC с усеченным набором системы команд;

      3. микропроцессоры типа VLIW со сверхбольшим командным словом;

      4. микропроцессоры типа MISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и др.

    Важнейшими характеристиками микропроцессора являются:

    1. тактовая частота. Характеризует быстродействие компьютера. Режим работы процессора задается микросхемой, называемой генератором тактовых импульсов. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду. Тактовая частота измеряется в МГц;

    2. разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обрабатывать в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера;

    Что такое микропроцессоры? Компьютер, большой и не очень, функционально (в упрощенной форме) может быть представлен в виде блок-схемы, состоящей из трех основных частей: Центрального процессорного устройства (ЦПУ), которое выполняет необходимые логические и арифметические операции, используя регистры (память микропроцессора), и контролирует синхронизацию и общую работу всей системы. Устройств ввода-вывода, которые служат для подачи данных в ЦПУ (к ним относятся коммутаторы, аналого-цифровые преобразователи, устройства чтения карт памяти, клавиатура, накопители на жестких дисках и т. д.) и вывода результатов вычислений (светодиоды, дисплеи, цифроаналоговые преобразователи, принтеры, плоттеры, линии связи и т. д.). Так подсистема ввода-вывода позволяет компьютеру общаться с внешним миром. Такие устройства также называются периферийными. Памяти, в которой хранятся команды (программа) и данные. Обычно состоит из ОЗУ (памяти с произвольным доступом) и ПЗУ (постоянной, предназначенной только для чтения). Микропроцессор является интегральной схемой, предназначенной для работы в качестве ЦПУ микрокомпьютера. - Читайте подробнее на SYL.ru: https://www.syl.ru/article/334970/chto-takoe-mikroprotsessoryi-ustroystvo-naznachenie-osnovnyie-harakteristikiñ€ð°ð±ð¾ñ‚ð° ð¼ð¸ðºñ€ð¾ð¿ñ€ð¾ñ†ðµññð¾ñ€ð°Микро-ЭВМ - это вычислительная или управляющая система выполненная на основе одного или нескольких МП содержащая БИС постоянной и оперативной памяти, БИС управления вводом и выводом информации и оснащенная необходимым периферийным оборудованием (дисплей, печатающее устройство, накопители на магнитных дисках и т. п.).

    Мини-ЭВМ (малая ЭВМ) - малогабаритные ЭВМ общего применения малой или средней производительности используемые главным образом для решения несложных инженерно-технических задач. Специализированные мини-ЭВМ используются в системах автоматического управления.

    Персона́льный компью́тер, ПК (англ. personalcomputer, PC), ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) — настольная микро-ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности[1].


    Основные составные части типичного персонального компьютера: 1 — монитор, 2 — материнская плата, 3 — центральный процессор, 4 — оперативная память, 5 — карты расширений, 6 — блок питания, 7 — оптический привод, 8 — жёсткий диск, 9 — компьютерная мышь, 10 — клавиатура

    написать администратору сайта