Архитектура и устройство компьютеров Классификация ЭВМ по

Архитектура и устройство компьютеров

Классификация ЭВМ по принципу действия ЭВМ Аналоговые Цифровые Гибридные Цифровой и аналоговый сигнал

Классификация ЭВМ по этапам создания Поколение Годы Характеристика ЭВМ 1 50 -е на электронных вакуумных лампах 2 60 -е на транзисторах 3 70 -е на полупроводниковых интегральных схемах 4 80 -е на микропроцессорах 5 90 -е с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров 6 2000 -е оптоэлектронные с нейронной структурой

Классификация ЭВМ по назначению 1. Универсальные 2. Проблемно-ориентированные 3. Специализированные

Универсальные - для решения самых различных задач: отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

Проблемно-ориентированные – решение более узкого круга задач, менее сложные алгоритмы и меньший объем обрабатываемых данных (управление технологическими процессами, накопление данных)

Специализированные – решение конкретного узкого круга задач, что позволяет сделать их проще и дешевле (например, терминалы для просмотра информации)

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям

Сравнительные параметры классов MIPS – миллион операций в секунду

Супер-компьютер TSUBAME 2. 0

Супер-компьютер - значительно превосходит по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Как правило, представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров, соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной производительности в рамках подхода распараллеливания вычислительной задачи.

Большие ЭВМ (Mainframe)

Mainframe

Назначение мэйнфреймов: • решение научно-технических задач; • работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации; • работа с большими базами данных; • управление вычислительными сетями и их ресурсами.

Мини-ЭВМ - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями

Микро ЭВМ

Многопользовательские микрокомпьютеры оборудованны несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.

Серверы - многопользовательские мощные микрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех рабочих станций сети.

Рабочие станции - однопользовательские микрокомпьютеры, часто специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и т. д. ).

Сетевые компьютеры - упрощенные микрокомпьютеры, обеспечивающие работу в сети и доступ к сетевым ресурсам, часто специализированные на выполнение определенного вида работ (защита сети от несанкционированного доступа, организация просмотра сетевых ресурсов, электронной почты и т. д. )

Тонкий клиент (сетевой компьютер) ТОНК 1500

Архитектура компьютеров Компьютер — это многофункциональное электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Под архитектурой персонального компьютера понимается его логическая организация, структура и ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.

Блок-схема ПК Основная память МП ПЗУ Внешняя память (винчестер, flash и т. д. ) ОЗУ АЛУ УУ ИС МПП А Системная шина ВА А ГТИ Клавиатура Монитор Принтер Т БП СА Компьютерная сеть

Системная шина (магистраль) обеспечивает сопряжение и связь всех устройств ПК между собой. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Шина данных передает информацию между различными устройствами Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно за один такт работы.

Шина адреса Каждое устройство ПК, в т. ч. память имеют свой адрес. Адрес передается по адресной шине в одном направлении (от процессора к памяти и устройствам). Выбор устройства, которому передавать даны, выполняется процессором.

Шина управления передает сигналы, определяющие какие операции выполнять (считывать или записывать данные, синхронизировать устройства)

Шина питания (на схеме не показана) имеет провода и схемы сопряжения для подключения устройств к энергопитанию.

Логическая схема системной платы

Микропроцессорный комплект (чипсет) • Микропроцессорный комплект (чипсет) в наибольшей степени определяет свойства и функции материнской платы. В настоящее время большинство чипсетов материнских плат выпускается на базе двух микросхем, исторически получивших название «северный мост» и «южный мост» . • «Северный мост» обычно управляет взаимосвязью процессора, оперативной памяти и порта AGP • «Южный мост» выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функций контроллера шины PCI, моста ISA-PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. д.

Внутренняя память Основная память ПЗУ BIOS CMOS ОЗУ Микропроцессорная память КЭШ 1 ур. КЭШ 2 ур. КЭШ 3 ур.

ПЗУ (микросхема BIOS + микросхема CMOS) Cлужит для хранения BIOS. ПЗУ энергонезависимо. Настройки ПЗУ хранятся в CMOS.

Энергозависимая память CMOS это микросхема, постоянно подпитывающаяся от небольшой аккумуляторной батарейки, расположенной на материнской плате. В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Также системные часы и календарь.

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационновычислительном процессе, выполняемом в текущий период времени.

Dual-Bios Основная и дублирующая микросхемы ПЗУ материнской платы Gigabyte, содержащие BIOS компании AWARD.

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

Микропроцессор (википедия) устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем

Intel 80486 DX 2 в керамическом корпусе PGA

Intel Celeron 400 Socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу.

Этапы создания процессоров (http: //www. cpu-world. com/)

Система команд процессора совокупность всех возможных команд, которые может выполнять процессор над данными.

По набору команд процессоры можно разделить на типы: – CISC (Complex Instruction Set Computer) с полным набором системы команд процессоры Intel); – RISC (Reduced Instruction Set Computer) с усеченным набором системы команд (процессоры Motorolla фирмы Apple)

Характеристики процессора 1. Тактовая частота (количество выполняемых операций в секунду). Характеризует быстродействие компьютера.

Характеристики процессора 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 (WIN XP 32, 64 разряда; WINDOWS 8 – 34, 64, 128)

Характеристики процессора 3. Многоядерность. Многоядерный процессор — содержащит два и более вычислительных ядра на одном процессорном кристалле или в одном корпусе и поэтому способен осуществлять независимое параллельное выполнение нескольких потоков команд одновременно

Устройства ввода информации

Устройства хранения информации