Общие принципы построения ЭВМ

1.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
История развития
вычислительной техники
Первая ЭВМ создана в
Пенсильванском
университете
в 1946 году.
ЭВМ ENIAC
Характеристики:
потребляемая
мощность — 150 кВт., вычислительная
мощность — 300 операций умножения
или 5000 операций сложения в секунду,
вес
27
тонн.
Вычисления
производились в десятичной системе.
Вторая ЭВМ
В группу
разработчиков был
включён Дж. фон
Нейман
ЭВМ EDVAC
Компьютер состоял из почти 6000
электровакуумных ламп, и 12000 диодов,
и потреблял 56 кВт энергии. Занимаемая
площадь — 45,5 м², масса — 7850 кг.
Время выполнения операции сложения —
864 микросекунды, умножения — 2900
микросекунд.
1

2.

Лекция 6-7. Общие принципы
построения ЭВМ
Первое поколение
ЭВМ
Второе поколение
ЭВМ
История развития
вычислительной техники
Машины, созданные на рубеже 50-х годов.
В их схемах использовались электронные лампы.
Быстродействие порядка 10-20 тысяч операций в
секунду. Ёмкость памяти от 2 до 8 килобайт.
В СССР первая отечественная ЭВМ создана
С.А. Лебедевым в 1951 году в Киеве – МЭСМ
(Малая Электронная Счетная Машина)
Машины, сконструированные примерно в 19551965 г. Использованы в них как электронные
лампы, так и дискретные транзисторные
логические элементы. Быстродействие — до
сотен тысяч операций в секунду, ёмкость
памяти — до 100 Кбайт.
2

3.

Лекция 6-7. Общие принципы
построения ЭВМ
Машины третьего
поколения
Четвёртое
поколение ЭВМ
История развития
вычислительной техники
Эти машины с единой архитектурой, т.е.
программно-совместимых. Элементная база интегральные схемы. Быстродействие
до нескольких миллионов операций в секунду.
Ёмкость оперативной памяти достигает
нескольких мегабайт.
Многопроцессорные и многомашинные
комплексы. Быстродействие составляет до
нескольких десятков миллионов операций в
секунду, ёмкость оперативной памяти порядка 1
- 64 Мбайт.
3

4.

Лекция 6-7. Общие принципы
построения ЭВМ
Пятое поколение
ЭВМ
История развития
вычислительной техники
Разработка на основе больших интегральных
схем
повышенной
степени
интеграции,
использования оптоэлектронных принципов
(лазеры, голография). Развитие идет также по
пути «интеллектуализации» компьютеров,
устранения барьера между человеком и
компьютером.
ВТ стала универсальным средством хранения,
представления и обработки информации.
4

5.

Лекция 6-7. Общие принципы
построения ЭВМ
Принцип
действия
ЭВМ
Принципы
Джона фон
Неймана
Использование
двоичной системы
представления данных
Принцип
программного
управления
Принцип
однородности
памяти.
Принцип адресности
Используются преимущества
двоичной ССЧ для
технической реализации
Этот принцип обеспечивает
автоматизацию процессов
вычислений на ЭВМ.
Программы и данные
хранятся в одной и той же
памяти. Над командами
можно выполнять такие же
действия, как и над данными.
Структурно основная память
состоит из перенумерованных
ячеек. Процессору любая
ячейка.
5

6.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
Архитектура
ЭВМ
принципы
принципы
построения
построения
Это наиболее общие принципы
построения
ЭВМ.
Это
понятие,
охватывающее
общую логическую организацию
ЭВМ, состав и назначение ее
функциональных
средств,
принципы кодирования
базовая структура ЭВМ и
возможность изменения
ее конфигурации;
структура памяти ЭВМ;
способы
доступа
к
памяти
и
внешним
устройствам;
программное
обеспечение;
система команд;
форматы данных;
организация интерфейса.
6

7.

Лекция 6-7. Общие принципы
построения ЭВМ
Схема ЭВМ Дж.
фон Неймана
Пульт управления
Устройство управления
Арифметикологическое
устройство
(АЛУ)
Ввод
ОЗУ
ВЗУ
(RAM)
Вывод
7

8.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
Общая
структурная схема
ЭВМ
Структура ЭВМ
– набор элементов
и устройств и
связей
между
ними.
Арифметикологическое
устройство (АЛУ)
Устройство
yпpaвления (УУ)
Запоминающие
устройства
(память)
Устройства ввода
– вывода (УВВ)
Процессор
основное
операционное
устройство
ЭВМ
оперативные
(ОЗУ),
постоянные
(П3У)
внешние (ВЗУ.)
8

9.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
Классификаци
я ЭВМ по
принципу
действия
Классификация
ЭВМ
ЦВМ — цифровые вычислительные
машины работают с информацией,
цифровой форме
АВМ
—
аналоговые
вычислительные машины
работают
с
информацией,
представленной в непрерывной
(аналоговой) форме,
ГВМ — гибридные вычислительные
машины работают с информацией,
представленной и в цифровой, и в
аналоговой форме;
Скорость
решения
задач
больше чем
у ЦВМ, но
точность
решения
задач очень
низкая
9

10.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
Классифика
ция
ЭВМ
по о
назначению
Универсальные
(общего
назначения) ЭВМ
Проблемноориентированные
ЭВМ
Специализирован
ные ЭВМ
Классификация
ЭВМ
для решения широкого круга
инженерно-технических задач,
отличающихся
сложностью
алгоритмов и большим объемом
обрабатываемых данных
для решения более узкого круга
задач, связанных, как правило, с
управлением
технологическими объектами
для решения определенного
узкого круга задач или
реализации строго
определенной группы функций
10

11.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
Классификация
ЭВМ
Суперкомпьютеры
суперЭВМ
Классификация
ЭВМ
по о размерам и
вычислительной
мощности
Большие ЭВМ
Малые ЭВМ
Микрокомпьютеры или
микро-ЭВМ
11

12.

Лекция 6-7. Общие
принципы построения ЭВМ
Классификация
ЭВМ
по о по
функциональным
возможностям
зависит
Классификация
ЭВМ
быстродействие
разрядность и формы
представления чисел
номенклатура, емкость и
быстродействие всех ЗУ
характеристики периферийных
устройств
многозадачность
технико-эксплуатационные
характеристики ОС
функциональные возможности ПО
программная совместимость
эксплуатационная надежность
12

13.

Лекция 6-7. Общие принципы
построения ЭВМ
системный
блок
Персональный
компьютер
монитор
клавиатура
мышь
блок питания
видеоадаптер
накопители
на
жестком и гибких
магнитных дисках
порты
ввода/вывода
процессор
оперативная
память
ПЗУ
нек. др.
13