Архитектура компьютера введение www zyuzgin psu ru

Архитектура компьютера введение

www. zyuzgin. psu. ru

определения 1 подход: Архитектура ЭВМ – это общее описание структуры и функций ЭВМ и ее ресурсов 2 подход (Г. Флинна): Архитектура ЭВМ – это описание взаимодействия потока команд и потока данных

Классификация архитектур. 1 подход 1. Однопроцессорная. Один ЦП и один периферийный процессор или канал, со связью через ЦП. • ЦП координирует работу всей системы, устанавливает связи с периферийными устройствами через каналы или ПП. • Такая структура характерна для ЭВМ 3 поколения: IBM 360/370, ЕС ЭВМ.

Классификация архитектур. 1 подход 2. С одним ЦП и обслуживающими его несколькими периферийными процессорами. • В высокопроизводительных системах нецелесообразно прерывать работу ЦП для обслуживания прерывания от периферийного устройства или внутреннего события. ПП подготавливают работу для ЦП и выводят от него результаты. ПП организуют работу периферии и реагируют на сигналы прерываний. ЦП имеет сложную структуру.

Классификация архитектур. 1 подход 3. Многопроцессорная с несколькими ЦП и ПП и секционированным ОЗУ Эта система может решать одну общую задачу по распараллеленно му на несколько ЦП алгоритму, либо отдельные задачи на каждом ЦП.

Классификация архитектур. 1 подход 4. С магистральной шиной • Все части вычислительной системы подсоединены к общей шине, они захватывают шину на короткий период для обмена информацией. • Арбитр шины допускает захват только одним обменом для предотвращения конфликтов. • Применяется в мини- и микро. ЭВМ. • Недостаток — возрастание конфликтных ситуаций при большом числе подключенных к шине устройств. • Развитие многошинных структур сняло это ограничение, и этот тип вычислительных систем используют в высокопроизводительных и многопроцессорных системах.

Классификация архитектур. 1 подход 5. Сетевая • Территориально разнесенные ЭВМ образуют узлы, соединенные линиями связи. • Между узлами происходит передача сообщений по единым правилам — протоколам. • В узлах сообщения проходят проверку. • При стягивании сети с уменьшением длины линий связи до метров образуются мультипроцессорные системы сетевой структуры.

Классификация архитектур. 1 подход 6. Функционально-перестраиваемая многопроцессорная Создаются ВС, отображающие сеточные методы решения уравнений. Число узловых точек с процессорами в них может доходить до нескольких тысяч.

Классификация архитектур. 1 подход 7. Масс-процессорная (с большим количеством процессоров). • Возникли вычислительные сетевые структуры с однотипными вычислительными узлами, информационный поток движется сплошным фронтом в одном направлении. • Их применяют к решению систем алгебраических уравнений и быстрым преобразованиям Фурье. • Все ВС с числом МП порядка сотен и тысяч академик А. А. Дородницин предложил назвать Масс-процессорными.

Классификация архитектур. 2 подход 1. Один поток команд — один поток данных (SISD — Single Instruchion Single Data) • В ЭВМ классической архитектуры ведется последовательная обработка данных. • Команды поступают одна за другой и для них из ОЗУ последовательно поступают операнды. • Одной команде соответствует один набор операндов.

Классификация архитектур. 2 подход 2. Один поток команд — многократный поток данных (SIMD — Single Instruchion Multiple Data) • В этих системах одной командой обрабатывается набор множества данных. • Пример: процессоры для обработки изображений. • Число обрабатывающих элементов может быть порядка тысячи, они работают синхронно над множеством данных.

Классификация архитектур. 2 подход 3. Многократный поток команд – одиночный поток данных (MISD — Multiple Instruction Single Data) • Системы называют магистральные (конвейерные). • Примером может служить конвейер, т. е. последовательная обработка одного потока данных ступенями конвейера.

Классификация архитектур. 2 подход 4. Многократный поток команд с многократным потоком данных (MIMD — Multiple Instruction Multiple DATA). • Наиболее полное и независимое распараллеливание процессов. • ВС называются матричными.

Классификация ЭВМ 1 поколение. 51 -54 годы, электронные лампы, громоздкие, содержали тысячи ламп, скорость счета 20 тыс. операций в секунду, программы и данные хранились на перфокартах, перфолентах, решали вычислительные задачи, программы писали в машинных кодах. Стрела, БЭСМ-1, Минск-2, М-20.

Классификация ЭВМ 2 поколение. 1958 -60 гг. , транзисторы, 1000 операций в секунду, объем памяти 1000 байт, внешняя память — магнитные барабаны и магнитные ленты. Развивались языки высокого уровня Фортран, Алгол, Кобол. Возникли информационно-справочные системы. М-220, Минск-32, Урал-14, БЭСМ-6, «Наири» , «Мир» .

Классификация ЭВМ 3 поколение. 1965 -66 гг. , интегральные микросхемы, скорость 10 000 оп/сек, Мультипрограммные режимы, кроме центрального появились процессоры, управляющие вводом-выводом, появились ВЗУ — магнитные диски, дисплеи, графопостроители. Развивались операционные системы, базы данных, системы искусственного интеллекта, автоматизированного проектирования, управления. Малые ЭВМ, PDP-11 фирмы DEC, СМ ЭВМ.

Классификация ЭВМ 4 поколение (1976) Создание микропроцессора, сверхбольшие интегральные схемы. Возникновение микро ЭВМ – ПК (Стив Джобс и Стив Возняк Apple -1). Дружественное общение с ЭВМ. С 1980 г. IBM PC — международный стандарт. ЕС 1840, 1841, 1842, Искра-1030, Нерон.

Классификация ЭВМ • 5 поколение. Оптоэлектроника, криогенные технологии (низкие температуры), оптический, квантовый, нейрокомпьютеры. Высокий интеллектуальный уровень, ввод с голоса, общение на человеческом языке, машинное зрение.

Классификация ЭВМ