Информатика_лекции. Информатика. Программа Дакт 52 работает на супер ЭВМ (ее стоимость 85000 $)

• Название: Программа Дакт 52 работает на супер ЭВМ (ее стоимость 85000 $)
• Анкор: Информатика_лекции
• Дата: 11.10.2019
• Размер: 120.28 Kb.
• Имя файла: Информатика.docx
• Тип: Программа; #89652
• страница: 1 из 7

Классификация компьютеров
СуперЭВМ – большие станции, которые требуют отдельное питание, S = 120 м², необходимо 16 человек персонала. Используется дренчатая система пожаротушения. Пример. Машина «Гималаи» фирмы «Тандем» с 2-х процессорным модулем. Автоматически распределяется нагрузка между модулями. Исключительно мощная система. Используется там, где требуется высокая скорость и надежность.

Программа Дакт 52 работает на супер ЭВМ (ее стоимость 85000 $)

Графические станции – настольные ЭВМ, обладающие большей мощностью, чем ПК. Фирма Apple – Macintosh (самый дешевые, 1800 $), фирма IBM, фирма Sun (Стэндфордский университет), фирма «Силикон график» (в США). Сделаны на RISC процессорах, с укороченной системой команд. Применяются для работы с мощными графическими пакетами. Photoshop, CAD-CAM (85000 $).

Персональные компьютеры (ПК). Ф. IBM – PS/2, с открытой архитектурой.

• 
  «белой» сборки (фирма Dell)
  
• 
  «желтой» сборки (фирма R-style)
  
• 
  «красной» или «черной» сборки
  

Микропроцессоры

Различат два вида микропроцессоров: CISC и RISC.

До 1969 г. На рынке были только интегральные микросхемы.

В 50-х гг. появились маломасштабные интегральные схемы (МИС).

В 1949 г. Появились транзисторы (работали 10000 ч.)

70% отказов сложной радиоэлектронной техники приходиться на нарушения впаянных и механических контактов. Идея уменьшения количества внешних разъемов и контактов породила идею создания 1-ой интегральной микросхемы. Далее стали увеличивать степень интеграции. Как только удалось увеличить степень интеграции в 10 раз, получили развитие средимасштабные интегральные микросхемы (СИС) (K155, K564, K133, K511). К511 – помехоустойчивая серия.

МИС – маломасштабные интегральные микросхемы (10-100 элементов на кристалле)

СИС – средимасштабные интегральные схемы (10² – 10³ элементов на кристалле)

БИС – большая интегральная схема (10³ – 10⁴ элементов на кристалле)

БИС – следующие поколение интегральных схем.

Японская фирма обратилась к фирме Intel с просьбой изготовить набор БИС для калькуляторов. Они отдали этот заказ молодому работнику Майклу Хоффу. Набор микросхем нужно было сделать универсальным для нескольких типов калькуляторов. Он не знал, как это сделать, но по случайности сделал уникальную вещь.

МП – микропроцессор (10⁴ – 10⁵ элементов на кристалле).



РМК – регистр микро команд.

В 1969 г. Майкл Хофф сделал 1-ый микропроцессор.

В 1971 г. – впервые на рынок вышли микропроцессоры формы Intel.

I 4004

I 4040

I 8080 – K-587 (аналог в России)

1973 г. В России выпущен микропроцессор.

БИС разрабатывали для конкретных целей, а МП – это универсальное устройство.

Примерно 30 лет МП властвовали на рынке. Микропроцессоры объединяются в локальную вычислительную сеть типа CAN.

У микропроцессоров есть «ахиллесова пята»: если идут СВЧ-сигналы, они не успевают их обрабатывать.

В последнее время появилось следующее поколение микросхем – сверхбольшие интегральные схемы.

СБИС – сверхбольшая интегральная схема, военное применение (10⁵ – 10⁶ элементов на кристалле)

Первым процессором был CISC микропроцессор.

CISC – микропроцессор с полным набором команд (≈ 150 команд). Стали анализировать какие команды используются чаще, а какие реже и получили закономерность.

Правило «80/20»

При анализе компьютерных кодов выявили, что в 80% случаев используется только 20% команд.

RISC процессоры

RISC – процессор с укороченной системой команд (≈ 30). Что позволило освободить поверхность кристалла от лишних устройств и разместить на этом месте устройство увеличивающее быстродействие микропроцессора. В наборе микрокоманд оставили самые быстродействующие команды типа «регистр-регистр», которые работают с регистровой паматью, которая находиться близко с МП и обращение к ней не требует захвата внешней памяти. Программы выполняются ≈ в 10 раз быстрее, чем при обращении к внешней памяти.

Количество регистров общего назначения увеличили от 16 до 198 (увеличилась регистровая память)

На процессоре разместили арифметический конвейер, который позволяет выполнять любую арифметическую команду за один такт, в то время как обычные устройства требуют 10 и более тактов. Арифметических конвейеров поместили 4, и за 1 такт RISC процессоры выполняли 4 команды. Часть процессоров сделали с плавающей «.», а чать с плавающей «,».

Арифметический конвейер

При выполнении каждая команда делиться на фазы. Количество этих фаз зависит от типа процессора и может изменяться от 7 до 11.

Пример

1 фаза – чтение команды из памяти

2 фаза – дешифрация команды

3 фаза – выполнение команды

4 фаза – запись результат

Фаза Такт	Чтение	Дешифрация	Выполнение	Запись
1		–	–	–
2			–	–
3			
4				

Работа арифметического конвейера, как и других устройств в ПК, осуществляется в синхронном режиме, когда начало выполнения действия, задается импульсом тактового генератора.

Супер скалярная команда обработка, когда за 1 такт выполняется не одна команда, а 4 команды.

Различают два вида RISC процессоров:

• 
  мультимедийные;
  
• 
  универсальные.
  

Мультимедийные – должна производиться сложная обработка данных с плавающей «.». Процессоры для игр, сложных CAD-CAM систем.

Универсальные – если два конвейера работают с числами с плавающей «.», а два с фиксированной «.». Предназначены для работы с текстовыми редакторами, программами электронной верстки.

В связи с тем, что общее время выполнения команды делиться на фазы, то время выполнения одной фазы меньше времени выполнения команды. Это позволяет во столько же раз увеличить тактовую частоту. Появилась возможность измерять тактовую частоту в гигагерцах.

Следующая особенность RISC процессоров. При работе программ возможен случай, когда встречается команда условного перехода. Для решения этой проблемы в RISC процессоры вставляется специальное устройство – предсказатель ветвлений, которое с вероятностью 95-97% правильно предсказывает результат выполнения команды условного перехода еще до ее выполнения. Это позволяет предотвратить опустошение арифметического конвейера и резко повысить производительность всей системы. Чаще всего команда условного перехода встречается в циклах: при вычислении сумм, произведений, интегралов. Если программа содержит много операторов условного перехода, то ускорение очень существенное. При выполнении этих операций организуется цикл, который по мере выполнения очередной итерации увеличивает свое значение на 1 и производится проверка: новое значение счетчика больше или меньше допустимого. Если значение меньше допустимого, то его производится очередная итерация, если больше допустимого, то вычисления прекращаются и программа выходит из цикла.



Причины производительности RISC процессоров

1. 
   в системе команд только самые короткие и самые быстровыполнимые;
   
2. 
   для выполнения этих команд используется увеличенная регистровая память;
   
3. 
   обращение к регистру на 2 порядка быстрее, чем к памяти.
   
4. 
   резко увеличивается тактовая частота генератора, поскольку команды делятся на такты;
   
5. 
   использование арифметического конвейера позволяет выполнять команды за 1 такт;
   
6. 
   применение суперскалярной обработки позволяет выполнять 4 команды за 1 такт.
   
7. 
   использование предсказателя ветвлений позволяет поддерживать эту высокую производительность при выполнении команд условного перехода.
   

CISC процессоры

CISC процессоры – с полной системой команд, более дешевые, более массовые (они занимают 95% общего рынка сбыта)

Родоначальником производства этих процессоров является фирма Intel.

1978 г. – Intel 8086 (Наша копия – К-580)

1979 г. – Intel 8088

1982 г. – Intel 80286

1985 г. – Intel 80386 (32-разрядный)

1989 г. – Intel 80486

1993 г. – Intel Pentium

1995 г. – Intel Pentium PRO (Celeron …)
История появления первого компьютера

1975 г. – а обложке журнала была помещена фотография комплекта Altair фирмы MITS.

Этот комплект – 1 ПК. Состоит из микропроцессора 8080, блока питания, лицевой панели с индикаторами, ОЗУ на 256 байт. Стоимость 395 $.

Пользователь должен был его сам собрать. Для этого компьютера была разработана OC – CP/M.

1976 г. – фирма Apple выпустила компьютер Apple-1, стоял 666 $.

Его системная плата была прикручена к куску фанеры, а корпуса и блока питания не было. Было выпущено несколько компьютеров.

1977 г. – Apple-2, который стал прообразом всех последующих ПК, в том числе и IBM PC.

В 1980 г. – фирма IBM решила выйти на развивающийся рынок дешевых ПК. Для этого в городе Бока-Ратон (штат Флорида) фирма основала свое отделение Entry System Divisoin (12 человек). Возглавил эту группу Дон Эстридж, а главным конструктором – Льюис Эггебрехт. Эта группа и разработала превый ПК фирмы IBM PC/ В нем был процессор Intel 8088? В котором было 4,77 МГц тактовой частоты и адресное пространство в 1 Мб, 16-разрядная шина данных (внутренная), а внешняя – 8-раярядная. Днем рождения компьютера считается 12 августа 1981 года. В нем было 2 флоппи диска на 160 Кб, ОС – DOS 1.0. На одном флоппике – ОС, на другом – файлы пользователя. IBM PC имел открытую архитектуру: конфигурацию компьютера можно было изменить, подключая к нему дополнительные устройства.
Устройство компьютера

Архитектура системы на базе процессора Pentium III