Скачать презентацию Основные классы ЭВМ Архитектура ЭВМ q классификация ЭВМ Скачать презентацию Основные классы ЭВМ Архитектура ЭВМ q классификация ЭВМ

Информатика Лекция 4.pptx

  • Количество слайдов: 27

Основные классы ЭВМ Архитектура ЭВМ q классификация ЭВМ o o q по принципу действия Основные классы ЭВМ Архитектура ЭВМ q классификация ЭВМ o o q по принципу действия по этапам создания (элементной базе) по назначению по размерам и вычислительной мощности архитектура ЭВМ o o принципы фон Неймана IBM-совместимые ПК

Классификация ЭВМ по принципу действия Вычислительные машины ЦВМ ГВМ АВМ • ЦВМ (цифровые вычислительные Классификация ЭВМ по принципу действия Вычислительные машины ЦВМ ГВМ АВМ • ЦВМ (цифровые вычислительные машины) – работают с информацией, представленной в дискретной форме • АВМ (аналоговые вычислительные машины) – работают с информацией, представленной в непрерывной форме • ГВМ (гибридные вычислительные машины) – работают с информацией, представленной и в цифровой, и в дискретной форме

Аналоговые и гибридные ЭВМ • АВМ: Telefunken RA 770 Dornier DO-80 • ГВМ: Open Аналоговые и гибридные ЭВМ • АВМ: Telefunken RA 770 Dornier DO-80 • ГВМ: Open Labs - DBeat

Классификация ЭВМ по этапам создания ЭВМ 1 поколение 2 поколение 3 поколение 4 поколение Классификация ЭВМ по этапам создания ЭВМ 1 поколение 2 поколение 3 поколение 4 поколение 5 поколение • первое поколение – 50 -е годы, электронные вакуумные лампы • второе поколение – 60 -е годы, транзисторы • третье поколение – 70 -е годы, полупроводниковые интегральные микросхемы • четвертое поколение – 70 -е годы, большие и сверхбольшие интегральные микросхемы (микропроцессоры)

Первое поколение ЭВМ Годы Элементная база 50 -е электронные вакуумные лампы Быстродействие Оперативная память Первое поколение ЭВМ Годы Элементная база 50 -е электронные вакуумные лампы Быстродействие Оперативная память десятки тысяч операций в секунду 2 - 8 Кб Примеры ENIAC (США) Mark I (Англия) МЭСМ (Киев) • большие габариты, высокое потребление энергии, малое быстродействие, низкая надежностью, дороговизна • программирование в машинных кодах (каждая машина имеет свой язык)

ENIAC (1946) • • Electronic Numerical Integrator and Calculator руководители проекта: Джон Моучли, Преспер ENIAC (1946) • • Electronic Numerical Integrator and Calculator руководители проекта: Джон Моучли, Преспер Эккерт первая универсальная ЭВМ на вакуумных лампах вес 27 тон, площадь 150 м 2 17 468 ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов

ENIAC (1946) Electronic Numerical Integrator and Calculator • 5000 сложений или 357 умножений в ENIAC (1946) Electronic Numerical Integrator and Calculator • 5000 сложений или 357 умножений в секунду • числа в десятичной системе счисления • 20 -разрядные числа

МЭСМ (1951) Малая Электронная Счетная Машина • руководитель проекта: Сергей Алексеевич Лебедев • первая МЭСМ (1951) Малая Электронная Счетная Машина • руководитель проекта: Сергей Алексеевич Лебедев • первая универсальная ЭВМ в СССР и континентальной Европе • площадь 60 м² , 6000 электронных ламп • числа в двоичной система счисления • 50 операций в секунду • 20 -разрядные числа

Второе поколение ЭВМ Годы Элементная Быстродействие Оперативная база память 60 -е транзисторы сотни тысяч Второе поколение ЭВМ Годы Элементная Быстродействие Оперативная база память 60 -е транзисторы сотни тысяч операций в секунду 100 Кб Примеры NEC - 1101 (Япония) IBM - 709 (США) Минск БЭСМ (СССР) • языки программирования: ассемблер и языки высокого уровня (Фортран, Кобол, Алгол) • программное обеспечение • операционные системы

Третье поколение ЭВМ Годы Элементная база 70 -е интегральные микросхемы Быстродействие Оперативная память сотни Третье поколение ЭВМ Годы Элементная база 70 -е интегральные микросхемы Быстродействие Оперативная память сотни миллионов операций в секунду десятки Мб Примеры IBM System 360 (США) ЭВМ ЕС и СМ (СССР) • языки программирования BASIC (1965), Pascal (1970), C (1972) • массовое производство компьютеров • развитые системы программного обеспечения

Четвертое поколение ЭВМ Годы Элементная база 80 -е … большие и сверхбольшие интегральные микросхемы Четвертое поколение ЭВМ Годы Элементная база 80 -е … большие и сверхбольшие интегральные микросхемы (микропроцессоры) Быстродействие Оперативная память более миллиарда операций в секунду до сотни Гб Примеры IBM PC AT/XT (США) Macintosh (Apple, США) ДВК “Искра” (СССР) • персональные компьютеры • параллельная и последовательная обработка данных • разнообразие архитектур, мультипроцессорность • компьютерные сети

Классификация ЭВМ по назначению ЭВМ универсальные проблемноориентированные специализированные • Универсальные – общего назначения • Классификация ЭВМ по назначению ЭВМ универсальные проблемноориентированные специализированные • Универсальные – общего назначения • Проблемно-ориентированные – предназначены для решения более узкого круга задач (управление технологическими объектами и т. п. ) • Специализированные – предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций

Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности ЭВМ супер. ЭВМ • • большие ЭВМ Классификация ЭВМ по размерам и вычислительной мощности ЭВМ супер. ЭВМ • • большие ЭВМ малые ЭВМ микро. ЭВМ супер. ЭВМ – сверхбольшие ЭВМ (суперкомпьютеры) большие ЭВМ – мэйнфреймы малые ЭВМ микро. ЭВМ – ПК, ноутбуки, планшеты и т. д.

Суперкомпьютеры • мощные многопроцессорные вычислительные машины • быстродействие сотни миллионов - десятки миллиардов операций Суперкомпьютеры • мощные многопроцессорные вычислительные машины • быстродействие сотни миллионов - десятки миллиардов операций с плавающей точкой в секунду • принцип параллельной обработки данных • кластерная технология Кластер – группа компьютеров, объединенных высокоскоростными каналами связи и представляющая с точки зрения пользователя единую вычислительную систему

Суперкомпьютеры МВС-10 П, 72 место в TOP 500 Sequoia, 3 место в TOP 500 Суперкомпьютеры МВС-10 П, 72 место в TOP 500 Sequoia, 3 место в TOP 500 Tianhe-2, 1 место в TOP 500

Большие ЭВМ • мощные вычислительные машины • многопользовательский режим (до 1000 пользователей одновременно) • Большие ЭВМ • мощные вычислительные машины • многопользовательский режим (до 1000 пользователей одновременно) • исключительная надежность, высокое быстродействие, очень большая пропускной способностью устройств ввода и вывода информации • основные направления применения решение научно-технических задач работа с большими базами данных управление вычислительными сетями и их ресурсами (в качестве больших серверов вычислительных сетей)

Большие ЭВМ Мейнфрейм может означать: • большая ЭВМ, то есть высокопроизводительный компьютер со значительным Большие ЭВМ Мейнфрейм может означать: • большая ЭВМ, то есть высокопроизводительный компьютер со значительным объемом оперативной и внешней памяти • компьютер с архитектурой IBM System/360, 370, 390, z. Series • наиболее мощный компьютер, используемый в качестве главного или центрального компьютера (например, в качестве главного сервера)

Малые ЭВМ (мини. ЭВМ) • надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие более Малые ЭВМ (мини. ЭВМ) • надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие более низкими по сравнению с мейнфреймами возможностями • специфичная архитектуру с большой модульностью • соотношение производительность – цена • основные направления применения в качестве управляющих вычислительных комплексов управление технологическими процессами вычисления в многопользовательских вычислительных системах системы автоматизированного проектирования, искусственного интеллекта, моделирования несложных объектов

Микро. ЭВМ Микрокомпьютеры весьма многочисленны и разнообразны: • многопользовательские микрокомпьютеры • персональные компьютеры • Микро. ЭВМ Микрокомпьютеры весьма многочисленны и разнообразны: • многопользовательские микрокомпьютеры • персональные компьютеры • рабочие станции (workstation) • серверы (server) • ноутбуки и нетбуки • планшеты • КПК и коммуникаторы • и т. д.

Архитектура ЭВМ • Архитектура компьютера – описание его логической организации, состава и назначения его Архитектура ЭВМ • Архитектура компьютера – описание его логической организации, состава и назначения его структурных элементов и функциональных средств, принципов их взаимодействия • Структура компьютера – совокупность основных устройств компьютера и связей между ними

Принципы фон Неймана «Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945) • принцип двоичного кодирования информация Принципы фон Неймана «Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945) • принцип двоичного кодирования информация кодируется в двоичной форме слово - совокупность 0 и 1, представляющая отдельное число, команду и т. п. слово обрабатывается одно целое • принцип однородности памяти разнотипные слова хранятся в одной и той же памяти

Принципы фон Неймана «Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945) • принцип адресуемости памяти слова Принципы фон Неймана «Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945) • принцип адресуемости памяти слова информации размещаются в ячейках памяти слова идентифицируются номерами ячеек, называемыми адресами слов • принцип последовательного программного управления команда – управляющее слово программа – последовательность команд процессор автоматически выполняет команды одна за другой в порядке, однозначно определяемом программой

Машина фон Неймана • АЛУ – арифметико-логическое устройство • УУ – устройство управления • Машина фон Неймана • АЛУ – арифметико-логическое устройство • УУ – устройство управления • ОЗУ – оперативное запоминающее устройство • Устройства ввода-вывода – внешние устройства, предназначенные для ввода-вывода информации

Структура компьютеров первого и второго поколения Первое поколение - 1948 — 1958 гг. , Структура компьютеров первого и второго поколения Первое поколение - 1948 — 1958 гг. , электронные лампы Второе поколение - 1959 — 1967 гг. , полупроводниковые транзисторы УВв - устройства ввода информации УВыв - устройства вывода информации ВЗУ - внешнее запоминающее устройство

Структура компьютеров третьего поколения Третье поколение - 1968 — 1973 гг. , малые интегральные Структура компьютеров третьего поколения Третье поколение - 1968 — 1973 гг. , малые интегральные схемы УВВ - устройства ввода и устройства вывода информации КВВ - каналы ввода-вывода информации

Структура компьютеров четвертого поколения Четвертое поколение – 1974 г. — по сей день, большие Структура компьютеров четвертого поколения Четвертое поколение – 1974 г. — по сей день, большие и сверхбольшие интегральные схемы ОП – основная память (ОЗУ+ПЗУ – постоянное запоминающее устройство) ВУ – внешние устройства

IBM-совместимый ПК Архитектурные принципы: • компьютер строится на базе «открытой архитектуры» и компонуется по IBM-совместимый ПК Архитектурные принципы: • компьютер строится на базе «открытой архитектуры» и компонуется по «блочномодульному» принципу • пользователю предоставлена возможность самостоятельно изменять конфигурацию ПК • системная шина • системные разъемы • в качестве процессора используются микропроцессоры, совместимые с Intel 8086 • «разделение памяти» • регламентирована процедура инициализации ( «запуска» , «начальной загрузки» )