1995
Зміст:
Введення
Напрямки розвитку та покоління ЕОМ
1.Аналоговие обчислювальні машини (АВМ)
2.Електронние обчислювальні машини (ЕОМ)
3.Аналого-цифрові обчислювальні машини (АЦВМ)
4.Поколенія ЕОМ
Єдині серії ЕОМ
1.Отлічія ЕОМ III покоління від колишніх
2.Особенності машин ЄС ЕОМ
3.Агрегатний принцип побудови ЕОМ
4.Інтерфейс, селекторні і мультиплексний канали
5.Структура машин ЄС ЕОМ
6.Машінние елементи інформації
7.Система програмного забезпечення
8.Программная сумісність
9.Защіта пам'яті
10.Режіми роботи ЄС ЕОМ
Мікропроцесори та їх застосування
1.Еффектівность мікропроцесорів
2.Структура 3-магістрального МП
3.Області застосування МП
Багатопроцесорні обчислювальні системи, мережі,
ЕОМ V покоління
1.Магіспральная організація процесорів ЕОМ
2.Матрічная паралельна організація процесорів
3.Мультіпроцессорная організація
4.Сеті зв'язку ЕОМ
5.Особенності ЕОМ V покоління
Введення.
Зі збільшенням обсягу обчислень з'явився перший рахунковий переносний інструмент - "Рахунки".
На початку 17 століття виникла необхідність у складних обчисленнях. потрібні були лічильні пристрої, здатні виконувати великий обсяг обчислень з високою точністю. У 1642 р. французький математик Паскаль сконструював першу механічну лічильну машину - "Паскаліну".
У 1830 р. англійський вчений Бебідж запропонував ідею першого програмованої обчислювальної машини ( "аналітична машина"). Вона повинна була приводиться в дію силою пара, а програми кодувалася на перфокарти. Реалізувати цю ідею не вдалося, так як було не можливо зробити деякі деталі машини.
Перший реалізував ідею перфокарт Холлеріт. Він винайшов машину для обробки результатів перепису населення. У своїй машині він вперше застосував електрику для розрахунків.
У 1930 р. американський вчений Буш винайшов диференціальний аналізатор - перший у світі комп'ютер.
Великий поштовх у розвитку обчислювальної техніки дала друга світова війна. Військовим знадобився комп'ютер, яким став "Марк-1" - перший у світі цифровий комп'ютер, винайдений в 1944 р. професором Айкнем. У ньому використовувалося поєднання електричних сигналів та механічних приводів. Розміри: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. Могла перемножити два 23-х розрядних числа за 4 с.
У 1946 р. групою інженерів на замовлення військового відомства США було створено перший електронний комп'ютер - "ЕНІАК". Швидкодія: 5000 операцій додавання і 300 операцій множення в секунду. Розміри: 30 м. в довжину, об'єм - 85 м3., Вага - 30 тонн. Використовувалося 18000 ел. ламп.
Перша машина з хронімой програмою - "ЕДСАК" - була створена в 1949 р., а в 1951 р. створили машину "Юнівак" - перший серійний комп'ютер з хронімой програмою. У цій машині вперше була використана магнітна стрічка для запису і зберігання інформації.
Напрямки розвитку та покоління ЕОМ.
1.Аналоговие обчислювальні машини (АВМ).
У АВМ всі математичні величини представляються як безперервні значення будь-яких фізичних величин. Головним чином, як машинної змінної виступає напруга електричного кола. Їх зміни відбуваються за тими ж законами, що й зміни заданих функцій. У цих машинах використовується метод математичного моделювання (створюється модель досліджуваного об'єкта). Результати рішення відображаються у вигляді залежностей електричних напруг у функції часу на екран осцилографа або фіксуються вимірювальними приладами. Основним призначенням АВМ є рішення лінійних і диференційованих рівнянь.
Переваги АВМ:
* Висока швидкість вирішення завдань, співмірна зі швидкістю руху електричного сигналу;
* Простота конструкції АВМ;
* Легкість підготовки завдання до вирішення;
* Наочність протікання досліджуваних процесів, можливість зміни параметрів досліджуваних процесів під час самого дослідження.
Недоліки АВМ:
* Мала точність одержуваних результатів (до 10%);
* Алгоритмічна обмеженість розв'язуваних завдань;
* Ручне введення розв'язуваної задачі в машину;
* Великий об'єм задіяного обладнання, що росте зі збільшенням складності завдання.
*
2.Електронние обчислювальні машини (ЕОМ).
На відміну від попередніх машин в ЕОМ числа представляються у вигляді послідовності цифр. У сучасних ЕОМ числа представляються у вигляді двійкових кодів еквівалентів, тобто у вигляді комбінацій 1 і 0. У ЕОМ здійснюється принцип програмного управління. ЕОМ можна розділити на цифрові, електрифіковані і лічильно-аналітичні (перфораційні) обчислювальні машини.
ЕОМ поділяються на великі ЕОМ, міні-ЕОМ і мікроЕОМ. Вони відрізняються своєю архітектурою, технічними, експлуатаційними і габаритно-ваговими характеристиками, областями застосування.
Переваги ЕОМ:
* Висока точність обчислень;
* Універсальність;
* Автоматичне введення інформації, необхідний для вирішення задачі;
* Різноманітність завдань, що вирішуються ЕОМ;
* Незалежність кількості обладнання від складності завдання.
Недоліки ЕОМ:
* Складність підготовки завдання до вирішення (необхідність спеціальних знань методів вирішення завдань і програмування);
* Недостатня наочність протікання процесів, складність зміни параметрів цих процесів;
* Складність структури ЕОМ, експлуатація і технічне обслуговування;
* Вимоги спеціальної апаратури при роботі з елементами реальної апаратури.
3.Аналого-цифрові обчислювальні машини (АЦВМ).
АЦВМ - це такі машини, які поєднують в собі переваги АВМ і ЕОМ. Вони мають такі характеристики, як швидкодія, простота програмування і універсальність. Основною операцією є інтегрування, яке виконується за допомогою цифрових інтеграторів.
У АЦВМ числа представляються як в ЕОМ (послідовністю цифр), а метод вирішення завдань як в АВМ (метод математичного моделювання).
4.Поколенія ЕОМ.
Можна виділити 4 основні покоління ЕОМ.
П О К О Л Е Н Н Я Е В М
ХАРАКТЕРИСТИКИ I II III IV
Роки застосування 1946-1960 1960-1964 1964-1970 1970-1980
Основний елемент Ел. лампа Транзистор ІС БІС
Кількість ЕОМ у світі (шт.) Сотні Тисячі Десятки тисяч Мільйони
Розміри ЕОМ Великі Значно менше Міні-ЕОМ мікроЕОМ
Швидкодія (ум) 1 10 1000 1000 0
Носій інформації Перфокарта, Перфострічка Магнітна стрічка Диск Гнучкий диск
Покоління:
I. ЕОМ на ел. лампах, швидкодія близько 20000 операцій у секунду, для кожної машини існує своя мова програмування. ( "БЕСМ", "Стріла").
II. У 1960 р. в ЕОМ були застосовані транзистори, винайдені в 1948 р., вони були більш надійні, довговічні, володіли великою оперативною пам'яттю. 1 транзистор здатний замінити ~ 40 ел. ламп і працює з більшою швидкістю. В якості носіїв інформації використовувалися магнітні стрічки. ( "Мінськ-2", "Урал-14).
III. У 1964 р. з'явилися перші інтегральні схеми (ІС), які набули широкого поширення. ІС - це кристал, площа якого 10 мм2. 1 ІС здатна замінити 1000 транзисторів. 1 кристал - 30-ти тонний "ЕНІАК". З'явилася можливість обробляти паралельно декілька програм.
IV. Вперше стали застосовуватися великі інтегральні схеми (ВІС), які по потужності приблизно відповідали 1000 ІС. Це призвело до зниження вартості виробництва комп'ютерів. У 1980 р. центральний процесор невеликої ЕОМ виявилося можливим розмістити на кристалі площею 1/4 дюйма. ( "Ілліак", "Ельбрус").
V. Синтезатори, звуки, здатність вести діалог, виконувати команди, що подаються голосом або дотиком.
VI.
Єдині серії ЕОМ.
1.Отлічія ЕОМ III покоління від колишніх.
У ЕОМ III покоління помітно значне поліпшення апаратури, завдяки використанню інтегральних схем (ІС), що сприяло зменшенню розмірів, споживаної енергії, збільшення бистродейсвія, надійності і т.д.
* Головною відмінністю таких ЕОМ від ЕОМ I і II поколінь є абсолютно нова організація обчислювального процесу.
* ЕОМ III покоління здатні обробляти як цифрову, так і алфавітно-цифрову інформацію. Можливість оперувати над текстами відкриває великі можливості для обміну інформацією між людиною і комп'ютером.
* Так само створення різних засобів введення-виведення інформації. Яскравим прикладом цього є спосіб введення інформації по засобах звичайного телефонного зв'язку, телетайпу, світлового олівця. А висновок здійснюється не тільки на перфокарти, як це було раніше, але й безпосередньо на екран монітора, канали телефонного зв'язку, принтер (для отримання твердих копій).
* У зв'язку з використанням тексту можливість наблизити вступної мову до людського, зробити його більш доступним широкому колу користувачів.
* Можливість паралельно вирішувати на ЕОМ кілька завдань.
* ЕОМ III покоління має зовнішню пам'ять на магнітних дисках.
* Широке коло застосування.
Типовими представниками машин III покоління є ЄС ЕОМ, IBM-360. Вони мають такі особливості: використання інтегральних схем, агрегатні, байтного представлення інформації, використання двійкової та десяткової арифметики, представлення чисел у формі з плаваючою і фіксованою точкою, програмна сумісність, надійність, мультисистемность.
2.Особенності машин ЄС ЕОМ.
ЄС ЕОМ - це ціле сімейство машин, які побудовані на єдиній елементної бази, єдиної конструктивній основі, з єдиною системою програмного забезпечення, однаковим набором периферійного обладнання. Їх розробка почалася в 1970 р., а промисловий випуск таких машин почався у 1972 р.
Всі машини ЄС ЕОМ програмно-сумісні між собою і призначені для вирішення найбільш складних і об'ємних завдань. Ці машини можна віднести до типу машин універсальних, мультипрограмному, з можливістю паралельно обробляти декілька завдань.
Багато моделей мають єдину логічну структуру і принцип роботи. проте різні моделі відрізняються один від одного швидкодією, конфігурацією, розміром пам'яті і т.д.
Так як система ЄС ЕОМ постійно розвивається, постійно поліпшуються всі характеристики, то ці машини можна підрозділити на 2 родини. До першого сімейства моделей (Ряд-1) можна віднести такі машини, як ЄС-1010, ЄС-1020, ЄС-1021, ЄС-1030, ЄС-1040, ЄС-1050, ЄС-1060. До цього сімейства ставляться так само модифіковані зразки (Ряд-1М): ЄС-1012, ЄС-1022, ЄС-1033, ЄС-1052. Більш досконалі машини: ЄС-1015, ЄС-1025, ЄС-1035, ЄС-1045, ЄС-1055, можна об'єднати в Ряд-2, а модернізовані (Ряд-2М): ЄС-1036, ЄС-1066 і ін < br />
Пристрої ЄС ЕОМ так само поділяються на центральні і периферійні. Центральні - це пристрої, які визначають основні технічні характеристики машини, це центральний процесор, оперативна пам'ять, мультиплексний і селекторних канали. До периферійних належать зовнішні пристрої (ВУ), пристрої підготовки даних (УПД), сервісні пристрої.
Для зберігання великих обсягів інформації використовуються накопичувачі на магнітних стрічках і магнітних дисках. Пристрої вводу призначені для сприйняття вводиться ззовні інформації, її перетворення в електричні кодові сигнали і передачі до мультиплексному каналу за коштами інтерфейсу вводу-виводу. Пристрої виведення переводять виведений з машини сигнал назад і виводять його на перфокарти (перфострічки), або на інші зовнішні пристрої.
Дисплей - це пристрій вводу-виводу алфавітно-цифрової і графічної інформації на електронно-променеву трубку. Він дуже зручний для оперативної зміни даних безпосередньо під час вирішення завдання.
Виносяться пульти призначені для спілкування користувача з ЕОМ, коли їх розділяють сотні метрів.
Існують 3 групи пристроїв підготовки даних ЄС ЕОМ: перфокарточние, перфоленточние і використовують магнітні стрічки. На контрольніках в ЕОМ здійснює контролю за правильністю запису інформації на перфокарти. Існує два режими роботи УПД на магнітній стрічці: запис даних та друк прочитуються даних.
Сервісні пристрою потрібні для контролю над технічними засобами, їх налагодження, випробування і ремонту.
Показники технічних засобів ЄС ЕОМ постійно поліпшуються: збільшується швидкодія, обсяги пам'яті і т.д. Це відбувається зокрема за рахунок переходу на мікросхеми з більш високим рівнем інтеграції (ВІС). Але це вже відноситься до машин IV покоління.
3.Агрегатний принцип побудови ЕОМ.
Цей принцип полягає у виготовленні окремих функціональних пристроїв з єдиними уніфікованими зв'язками. Ці пристрої легко можуть бути з'єднані в обчислювальну систему необхідної конфігурації.
Матеріальні витрати і час на розробку, складання наладку і впровадження агрегатних ЕОМ набагато менше в порівнянні зі звичайними ЕОМ.
Можливість нарощування структури ЕОМ та зменшення вразливості до відмов забезпечена конструюванням ЕОМ з окремих модулів. Це розширює межі застосування таких ЕОМ.
Модуль - це конструктивна одиниця електронного обладнання, що має закінчене оформлення та стандартні засоби сполучення з іншими подібними одиницями. Це, наприклад, оперативний запам'ятовуючий пристрій, накопичувачі на дисках, процесор, канал і т.д.
Оперативне запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ) - це внутрішня (оперативна) пам'ять комп'ютера.
Накопичувачі на магнітних дисках (МД), стрічці (МЛ) та барабанах (МБ) - це зовнішня пам'ять.
Процесор являє собою основу кожної машини. Він виконує арифметичні і логічні операції, управляє послідовністю виконання команд. Та ж у процесора є власне сверхоператівное запам'ятовуючий пристрій. побудоване на регістрах.
Канали вводу-виводу - це спеціалізовані засоби системи вводу-виводу. Вони організовують процес обміну між периферійними пристроями і оперативною пам'яттю.
Всі однотипні модулі взаємозамінні.
4.Інтерфейс, селекторні і мультиплексний канали.
Інтерфейс - це сукупність електричних, механічних та програмних засобів, що дозволяють з'єднати між собою елементи системи автоматичної обробки даних.
На практиці інтерфейс - це многоконтактное роз'ємне кабельне з'єднання з чітким розмежуванням сигналів для кожного проводу. Він дозволяє приєднувати і працювати з різними периферійними пристроями, швидкодія яких не перевершує пропускної спроможності каналу.
Селекторна і мультиплексний канали служать для забезпечення зв'язку між ЕОМ та периферійними (зовнішніми) пристроями.
По засобах селекторної каналу ЕОМ з'єднується з швидкодіючими зовнішніми пристроями, такими як накопичувачі на МД, МБ і МЛ. Робота йде тільки з одним зовнішнім пристроєм. Такий режим роботи називається монопольним.
Так само селекторні канал може бути оснащений адаптером "канал-канал", який встановлює зв'язок між каналами ЕОМ.
Через мультиплексний канал йде обмін інформацією між оперативною пам'яттю і периферійним обладнанням з малим швидкодією, наприклад, пристрої введення-виведення на перфострічки і перфокарти, алфавітно-цифрове друкуючий пристрій. Такі пристрої можуть працювати незалежно один від одного.
5.Структура машин ЄС ЕОМ.
Узагальнена структура машин ЄС ЕОМ.
Пунктиром показано шляхи проходження команд процесора. Суцільними лініями - шляхи обміну інформацією між основними оперативними запам'ятовуючими пристроями (ООЗУ) і зовнішніми пристроями.
Так же процесор постійно з'єднаний з двома пристроями основної оперативної пам'яті.
6.Машінние елементи інформації (байт, півслова, слово, подвійне слово, поле змінної довжини).
Будь-яке слово, кожен символ збільшує кількість інформації.
Щоб виміряти кількість інформації, потрібно взяти слово як еталон. Як алфавіту в ЕОМ використовується двійковий алфавіт, що складається з 0 і 1. Еталонним вважається слово, що складається з одного символу такого алфавіту. Воно приймається за 1 і називається "Біт". Щоб виміряти кількість інформації у довільному слові, його кодують в цьому алфавіті, а потім знаходять його довжину.
Мінімальний елемент інформації - 8 біт рівний 1 байту. 1 байт представляє в ЕОМ букву або символ.
Для контролю інформації використовується 9-й біт перевірки на парність.
Більш крупними одиницями виміру є:
1 Кбайт = 210 байт,
1 Мбайт = 220 байт,
1 Гбайт = 230 байт.
Байт складається з 8-і розрядів (бітів), які нуміруютсязліва направо від 0 до 7. Кожен байт в пам'яті ЕОМ має свій порядковий номер, який називається абсолютним адресою байти. Послідовність декількох байт утворюють поле даних. Кількість байт поля називають довжиною поля, а адресу самого лівого байти - адресою поля. Байти нуміруются зліва направо.
Розрізняють поля фіксованої і змінної довжини.
Мінімальним полем фіксованої довжини є півслова - група з двох байт, що займають в пам'яті ЕОМ сусідні ділянки. Адреса півслова - це адреса крайнього лівого байта, який завжди кратний двом. Наприклад, байти 8, 9 утворюють півслова з адресою 8.
Два півслова утворюють слово, що складається з 4-х послідовно розташованих байт. Адреса старшого (лівого) байти кратним 4 і є адресою цього слова.
Група з двох слів складає подвійне слово.
Поле змінної довжини може бути будь-якого розміру в межах від 0 до 255 байт.
0 7 8 15 16 23 24 31 32 39 40 47 48 55 56 63
Байт Байт Байт Байт Байт Байт Байт Байт
Півслова півслова півслова півслова
Слово Слово
Подвійне слово
Так можна представити співвідношення розрядності елементів інформації.
7.Система програмного забезпечення ЄС ЕОМ.
Систему програмного забезпечення ЕОМ (СПО) формують програмні засоби. Це комплекс програмних засобів, призначених для збільшення ефективності використання машин, полегшення її експлуатації. Ця система є посередником між ЕОМ і користувачем, забезпечує зручний спосіб спілкування.
Можна виділити 4 основні частини СПО:
1. Операційні системи (ОС);
2. Набір пакетів прикладних програм (ППП);
3. Комплекс програм технічного обслуговування (КПТО);
4. Системи Експлуатаційної документації (СЕД) на СПО.
Зараз використовуються 4 типи ОС:
a) ОС-10 - для моделей ЄС-1010;
b) МОС (мала) - для моделей ЄС-1021;
c) ДЗГ ЄС (дискова) - для всіх інших моделей ЄС ЕОМ в малій конфігурації;
d) ОС ЄС - для тих же моделей, що і для ДОС ЄС, але в середній і розширеної конфігурації;
Структуру ОС можна розділити на кілька груп:
* Програми початкового запуску машини, початковий введення інформації в оперативну пам'ять, настройка ЕОМ.
* Програми управління даними.
* Програми управління завданнями.
* Обслуговуючі й обробні програми.
Так само до складу ОС входять кошти, які знижують трудомісткість підготовчого процесу при вирішенні завдань. Це система автоматизації програмування (САП). Вона включає в себе такі компоненти, як:
* Алгоритмічні мови програмування (Асемблер, Фортран та ін);
* Транслятори;
* Інтерпретують і компілюються системи;
* Пакети стандартних програм;
* Програми сервісу.
Значною частиною СПО є пакет прикладних програм (ППП). ППП - це комплекс програм, необхідних для вирішення певної задачі. Вони зобов'язані задовольняти вимоги ОС, під керуванням яких вони працюють.
Зараз сучасні ППП розробляють як програмні системи. Кожен пакет складається з:
==> Набір обробних програмних модулів (тіло пакета), призначених безпосередньо для вирішення задачі користувачем;
==> Керуюча програма пакету (управління обробкою даних). При запиті на вирішення завдання ця програма формує з обробних модулів робочу обробну програму;
==> Комплекс обслуговуючих програм (допоміжні функції);
==> Кошти для забезпечення створення.
Ще однією функцією ППП є розширення можливостей ОС при підключенні нових пристроїв.
Комплекс програм технічного обслуговування (КПТО) служить для профілактичного контролю, виправлення несправностей, оперативної перевірки роботи периферійного обладнання. Комплекс складається з двох груп тестових програм. Перші працюють під управлінням ОС, другі працюють незалежно від ОС.
Основні функції СПО:
* Автоматичне керування обчислювальним процесом.
* Забезпечення підвищення ефективності функціонування ЕОМ.
* Забезпечення зручного спілкування між ЕОМ і користувачем.
* Скорочення часу, необхідного для підготовки завдання до вирішення на ЕОМ.
* Забезпечення контролю роботи ЕОМ.
8.Программная сумісність ЄС ЕОМ.
Для більш ефективного використання програмного забезпечення всі моделі ЄС ЕОМ програмно сумісні. Це означає, що програма, що працює на одній машині ЄС, буде працювати і на іншій, якщо друга машина володіє необхідною пам'яттю. Користувачі можуть обмінюватися програмами, незалежно від продуктивності їх машин.
Програмна сумісність гарантує, що різні потреби користувача задовольняються відповідною моделлю.
Програмна сумісність знижує вартість застосування ЕОМ, підвищуючи при цьому їх продуктивність.
9.Защіта пам'яті в ЄС ЕОМ.
Для тог, щоб програми не впливали один на одного, передбачений захист інформації в ОП. Використовується посторінковий метод захисту. ВП умовно поділяється на блоки, що називаються сторінками, ємністю 2048 байт. У кожної сторінки є свій ключ захисту. Утворюється самостійна запам'ятовує середу, що складається з ключів захисту - пам'ять ключів захисту (ПКЗ).
Байт ключа складається з: 0-3 біти - ключ, 4 - ознака захисту з читання, 5-7 - не використовуються, 8 - консоль по парності.
При кожному зверненні до ОП з ПКЗ зчитується ключ захисту даної фізичної сторінки. Нульовий ключ служить для захисту розділу, де розташовується керуюча програма. Вона має привілей звернення до будь-якої області ОП.
Ключі працюючих програм повинні збігатися з ключами програми захисту області пам'яті, до якої здійснюється звернення, інакше виконання програми припиняється.
10.Режіми роботи ЄС ЕОМ.
Усі моделі ЄС ЕОМ - це мультипрограмному машини. Це означає, що в них застосовується поєднання програмних і апаратних засобів керування. Програмні засоби складають ОС, що встановлює порядок роботи ЕОМ при різних режимах роботи. Всі режими роботи ЕОМ діляться на однопрограмних і мультипрограмному.
При роботі в олнопрограммном режимі всі ресурси ЕОМ віддані одній програмі. Виконання наступної програми можливо тільки після повного виконання попередньої програми.
Різновиди однопрограмних режиму:
* Однопрограмних режим з безпосереднім доступом користувача до ЕОМ. Користувач веде діалог з машиною, працюючи за пультом. У цьому режимі машинний час використовується нераціонально. Такий режим використовується тільки при налагодженні ЕОМ.
* Однопрограмних режим з послідовним виконанням програм без участі користувача. Всі програми введені заздалегідь і виконуються під управлінням ОС. Цей режим неефективний, тому що при такому режимі не повністю використовуються можливості паралельної роботи основних пристроїв машини.
Різновиди мультипрограмному режиму:
* Режим пакетної обробки. У такому режимі можливо вирішення декількох задач на ЕОМ одночасно. Всі програми, вихідні дані вводяться заздалегідь, з них утворюється пакт завдань. Усі завдання реалізуються без втручання користувача. При такому режимі значно економиться час на виконання набору завдань.
* Режим поділу часу. Цей режим схожий на попередній, але під час виконання пакету можливе втручання користувачів. Режим поділу часу поєднує ефективне використання можливостей ЕОМ з дає користувачеві можливість індивідуального користування. Застосування такого режиму можливо тільки, коли робота ЕОМ протікає в реальному масштабі часу.
* Режим запит-відповідь. Цей режим являє собою вид телеобробки, при якій відповідно до запитів від абонентів, ЕОМ посилає дані, що містяться в Файлах даних. Число відповідей обмежено ємністю пам'яті, отже обмежено і число запитів.
* Діалоговий режим. це найбільш використовуваний режим роботи ЕОМ. При такому режимі відбувається двостороння взаємодія (діалог) користувача і ЕОМ. Для здійснення цього режиму необхідно, щоб технічні і програмні засоби могли працювати в реальному масштабі часу; щоб абоненти мали можливість формулювати свої повідомлення на високому рівні.
У мультипрограмному режимах реалізовані два варіанти: мультипрограмному режим з фіксованим і довільним числом спільно розв'язуваних завдань.
Мікропроцесори та їх застосування.
1.Еффектівность мікропроцесорів.
У 1959 році фірма Intel (США) за замовленням фірми Datapoint (США) почала
створювати мікропроцесори (МП). Першим мікропроцесором на світовому ринку став МП Intel 8008.
В останні роки з'явилися такі МП, які можуть повністю автоматизувати виробництво і багато сфер обслуговування. Це може призвести до зростання безробіття.
МП - це ефективний з технологічної і економічної точки зору інструмент для переробки зростаючих потоків інформації.
Нове покоління МП йде на зміну попереднього кожні два роки і морально старіє за 3-4 роки. МП разом з іншими пристроями мікроелектроніки дозволяють створити досить економічні інформаційні системи.
Причина такої популярності МП полягає в тому, що з їх появою відпала необхідність у спеціальних схемах обробки інформації, досить запрограмувати її функцію і ввести в ПЗУ МП.
Основні характеристики МП.
Марка МП співпроцесор адресуемая пам'ять Тактова частота (МГц) Віртуальна пам'ять Швидко-дія
8086/88 (1979 р.) 8087 2020 = 1 Мб 4,77 (8; 10) - 0,33
80286 (1982 р.) 80287 16 Мб 8 (12; 16) 1 Гб 1,2
80386 DX 80386 SX (1985 р.) 80387 4 Гб 4 Гб 16 (20-40) 16 (20-25) 64 Гб 64 Гб 6 2,5
80486 DX 80486 SX 80486 DX2 (1989 р.) 80486 DX4 (1992 р.) Вбудований 4 Гб 4 Гб 4 Гб 4 Гб 25 (33; 50) 20 (25) 50 (66) 100 64 Гб 64 Гб 64 Гб 64 Гб 20 16,5 40 80
Pentium 60 (1994 р.) Вбудований 4 Гб 100 64 Гб 90/100
Суперпроцессор P6:
Виготовляється на 0,6 мкм.-технології.
Переваги:
1. Частоти 133-150 Мгц
2. Удвічі перевершить за продуктивністю існуючі моделі, оскільки:
* Має 4 конвеєра для паралельної обробки команд.
* Інтегровані в одному корпусі 2 модуля КЕШ-пам'яті першого рівня - 32 Кб, другу - 256 або 512 Кб.
* Введена нова шина, якої до цього оснащувалися великі ЕОМ.
* В одному комп'ютері можуть взаємодіяти до 4-х процесорів Р6.
* У Р6 встановлені інтегрований і математичний співпроцесори.
Продуктивність: 250-300 MFlops, 1000 MFlops - для комп'ютерів з 4-ма процесорами.
Зелені комп'ютери:
Ера екологічно шкідливих настільних комп'ютерів закінчується! Влітку 1994 року адміністрація США заборонила підприємствам купувати не зелені комп'ютери.
Зелені комп'ютери характеризуються:
==> Охороною навколишнього середовища і здоров'я користувача.
==> Зниженим рівнем електромагнітних та радіаційних випромінювань.
==> Повної утилізацією складових елементів комп'ютера.
==> Зниженого споживання електроенергії, зниженим тепловиділенням. Це відбувається за рахунок використання процесорів з різними режимами роботи: стандартний, що дрімає і сплячий.
2.Структура 3-магістрального МП.
АЛП - арифметико-логічний пристрій; УУ - пристрій управління; УВВ - пристрій вводу-виводу; Т - таймер; Р - робочі регістри; регістри: 0 - операндів, К - команд, А - адрес, Ф - прапоровим, С - станів, СК - лічильник команд, ВІН - загального призначення, СТЕК - стекові.
Сигнали трьох видів - інформаційні, адресні та керуючі 0 можуть передаватися по одній, двох або трьох шинам (магістралей). Шини, як правило, двунаправлени, тобто можуть передавати інформацію в обох напрямках.
Структурна схема МП З трьома окремими
шинами інформаційних (І), адресних (а) і
керуючих сигналів (У)
Мікропроцесор
І
А
У
3.Області застосування МП.
Років 30 тому було близько 2000 різних сфер застосування МП. Це управління виробництвом (16%), наукові дослідження, транспорт та зв'язок (17%), інформаційно-обчислювальна техніка (12%), військова техніка (9%), побутова техніка (3%), навчання (2%), авіація та космос (15%), комунальне і міське господарство, банківський облік, метрологія, медицина (4%) та інші області.
Зараз розвиваються наступні напрямки автоматизації з застосуванням МП систем управління:
- Верстати з ЧПУ плюс робот;
- Верстати з ЧПУ плюс робот плюс пристрій активного контролю розмірів;
- Верстати з ЧПУ плюс робот плюс система автоматичної діагностики з самоповернення.
Багатопроцесорні обчислювальні системи, мережі, ЕОМ V покоління.
1.Магістральная організація процесорів ЕОМ.
При магістральної організації процесори зв'язуються в систему так, що вхідні дані одного з них є вихідними для іншого. Одержуваний ряд процесорів послідовно обробляють окремі частини завдання. Швидкодія ЕОМ з такої організації процесорів порядку 100 млн. операцій в секунду.
Ілюстрація принципу магістральної обробки інформації.
Вхід
(А, В)
2.Матрічная паралельна організація процесорів.
При паралельному процесі програма кожного завдання реалізується на окремому процесорі. Тут з'являється можливість як кілька незалежних завдань, так одну складну задачу. Швидкодія приблизно 200 млн. операцій в секунду ( "Ілліак-4" (США) містить 64 процесора).
Для матричного процесора характерний режим спільного виконання (всі процесори працюють синхронно.
Матрична організація процесорів.
шина канал даних
станів
Матричний
процесор
3.Мультіпроцессорная організація із загальною оперативною пам'яттю.
У центрі системи - потужні процесори, що мають власну пам'ять і внутрішнє управління. процесори працюють із загальною ОП (ЗУ). Одна з головних проблем таких обчислювальних систем - коммутірованіе процесорів. Продуктивність становить понад 100 млн. операцій в секунду.
4.Сеті зв'язку ЕОМ.
Мережі зв'язку ЕОМ можна розглядати у вигляді пунктів, що об'єднуються каналами зв'язку. Мережі можна розділити на централізовані та розподілені.
У централізованих мережах обмін інформацією між ЕОМ та абонентом відбувається через центральний вузол зв'язку. При великій кількості абонентів така побудова мережі нераціонально.
У розподілених мережах зв'язку здійснюється між багатьма парами вузлів. Кожен вузол пов'язаний не менш ніж з двома іншими вузлами, і абоненти можуть включаться в декілька вузлів.
5.ЕВМ V покоління.
ЕОМ IV покоління не набули широкого поширення через свою специфіку. Це стало стимулом для розробки ЕОМ V покоління, при розробки яких ставилися зовсім інші завдання, ніж при розробки всіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ I - IV поколінь стояли такі завдання, як збільшення продуктивності в області числових розрахунків, досягнення великої ємкості пам'яті, то основними завданнями розробників ЕОМ V покоління було створення штучного інтелекту машини (можливість робити логічні висновки з представлених фактів), можливість введення інформації в ЕОМ за допомогою голосу, різних зображень. Це дозволить спілкуватися з ЕОМ всім користувачам, навіть тим, хто не має спеціальних знань у цій області. ЕОМ буде помічником людині у всіх областях.
Проект сімейства ЕОМ V покоління об'єднує 16 процесорів. Це дозволить досягти швидкодії в 160 (106 операцій в секунду.
Список літератури:
1. А. П. Пятібратов, А. С. Касаткін, Р. В. Можаров. "ЕОМ, МІНІ-ЕОМ та мікропроцесорна техніка в навчальному процесі."
2. А. П. Пятібратов, А. С. Касаткін, Р. В. Можаров. "Електронно-обчислювальні машини в управлінні."
3. Лекції МІЕМ.
16
