Электронно вычислительные машины и вычислительные системы (45542)

Посмотреть архив целиком

Типы вычислительных машин (ВМ).

ВМ различают:

  1. По способу представления и обработки информации (аналоговые и цифровые, гибридные, комбинированного типа).

  2. По среде представления и обработки информации:

  • механические;

  • электромеханические;

  • гидравлические;

  • пневматические;

  • оптические;

  • магнитные;

История ВМ.

1833г. – Ч. Бебидж. Ввел программное управление с помощью перфокарт (Англия).

1890г. – Холлерит. Сконструировал табулятор, сумматор и перфоратор.

1944г. – Г. Цузе и Айкен спроектировал Марк1 (релейная вычислительная машина).

1946г. – Моучли, Эккерт сконструировали электронную машину «Эниак».

1950г. – Серийное производство ЭВМ в США.

1951г. – Киев, институт электроники, Лебедев сконструировал МЭСМ.

1954г. – Москва –БЭСМ.


По назначению ЭВМ классифицируются следующим образом:

  1. Универсальные;

  2. Проблемно-ориентированные;

  3. Специализированные.


Режим работы:

  1. Однопрограммные ВМ.

    1. индивидуального пользования.

    2. машинно-пакетной обработки.

  2. Мультипрограммные ВМ.

    1. пакетная обработка.

    2. машины коллективного пользования.

      1. без разделения времени.

      2. С разделением времени.

Количество процессоров:

  1. Однопроцессорные.

  2. Мультипроцессорные.

  3. Многомашинные системы.

Классификация по способу объединения и размещения:

  1. Сосредоточенные.

  2. Системы с телеобъединением или теледоступом.

  3. Вычислительные сети.

По особенности функционирования:

  • Без режима реального времени.

  • С режимом реального времени.

По набору параметров:

  1. Супер-ЭВМ – для решения крупномасштабных вычислительных задач, для обслуживания крупных баз данных.

  2. Большие ЭВМ – для комплектования ведомственных и региональных центров. Представители: IBM S/390 (1-10 процессоров) – производительность(1,5 – 160мил. Оп/сек).

  3. Средние ЭВМ – для управления сложными процессами, используются в качестве серверов. Представители: RS/6000, AS/400.

  4. Персональные и профессиональные ЭВМ – для индивидуальных пользователей.

  5. Встраиваемые микропроцессоры – бытовая техника.

  6. Калькуляторы.


Основные характеристики вычислительных машин.

  1. Технические характеристики:

    1. Внешние:

      1. Производительность.

      2. Быстродействие.

      3. Быстродействие при выполнении операций с плавающей точкой.

      4. Производительность по Гибсону (на наборе задач).

      5. Объем оперативной памяти.

      6. Количество периферийных устройств.

    2. Внутренние:

      1. Длина слова процессора.

      2. Длина слова ОП.

      3. Наличие буферной (КЕШ) памяти.

      4. Скорость передачи информации ядро ПУ.

  2. Эксплуатационные характеристики:

    1. Потребляемая мощность.

    2. Габариты.

    3. Надежность.

    4. Обслуживаемость.

  3. Экономические характеристики:

    1. цена новой ЭВМ.

    2. Стоимость обслуживания.

    3. Стоимость эксплуатационных расходов.

    4. Общий коэффициент эффективности.


Области и способы применения ЭВМ.

  1. Автоматизация вычислений.

  2. Системы управления – начиная с 60-х гг. Требования: они должны более дешевые по сравнению с большими машинами. Должны быть более надежными;

  3. Задачи искусственного интеллекта.

Этапы и способы применения ЭВМ.

  1. Для отдельных научно – технических, финансовых расчетов.

  2. Моделирование процессов.

  3. Применение ЭВМ как составной части автоматизированных систем.

  4. Интеллектуализация автоматизированных систем.

Параметр

Класс задач

Научно-техничес.

Инф - справочн.

Управл.

объект

САПР

Сложность алгоритма

Высокая

Низкая

Низкая

Высокая

Объем вычислений на одно входное сообщение

Много

Мало

Мало

Много

Требуемая мощность

Высокая

Высокая

Низкая

Высокая

Объем вх/вых информации

Маленький

Большой

Большой

Большой

Режимы работы

Индивидуальные, пакетные

Индивидуальные, пакетные

Реального времени

Индивидуального


Существуют две модели ЭВМ:

  1. Модель фон Неймана (1945г.). Предусматривает: Автоматическое программное управление решением задач.

  2. Совместное хранение программ и данных в ОП. Гарвардская модель (1944г.). Предусматривает выделение памяти под данные и программы.

  3. Промежуточная. С использованием ТЕГов и дескрипторов. ТЭГ – указатель вида информации. Дескриптор – таблица, описывающая размещение информации в памяти машины.

При разработке архитектуры ЭВМ нужно учитывать следующие моменты:

  1. Общая структура машин.

  2. Организация вычислительно процесса.

  3. Способы общения пользователя с ЭВМ.

  4. Логическая организация представления, хранения и преобразования информации.

  5. Логическая организация совместной работы различных устройств.

  6. Логическая организация совместной работы аппаратных и программных средств.

Форматы информации:

1 бит (б), 1 байт (8б), слово, поле, запись, файл и т.д.

Поколения ЭВМ

Этапы постановки и решения задачи


Постановка задачи

Выбор алг-ма

Програмир. На яз.

Организ. Выч. процесса

Получ. Маш. пр.

вычисления

1







2

3

4

5

Человек – машина – человек


П
ричины стремительного роста персональных компьютеров.

  1. Высокая эффективность применения и малая стоимость по сравнению с другими классами.

  2. Возможность индивидуального непосредственного общения с ЭВМ без посредников, программистов и ограничений.

  3. Большие возможности при обработке информации.

  4. Высокая надежность и простота эксплуатации.

  5. Возможность расширения и адаптации к особенностям применения.

  6. Наличие развитого ПО для всех сфер человеческой деятельности.

  7. Простота использования, основанная на дружественном интерфейсе.

  8. Возможность объединения машин в сеть.

  9. Возможность подключения к персональным компьютерам различных периферийных устройств. Возможность встраивания ПК в системы САУ.


Информационно – логические основы построения ЭВМ.

Преимущества двоичной системы:

  1. Более простая реализация алгоритмов выполнения арифметических и логических операций.

  2. Более надежная физическая реализация основных функций.

  3. Экономичность и простота аппаратной реализации схем ЭВМ.


Операция сложения с плавающей точкой.

A10=1,375, B11=-0,625, C=A+B

A2=0 1.011, A=0,1375*101

B2=1 0.101=00 1 001=01 1 0101, B=-0,0625*101

p=p1 - p2=1.

B2ok=01 1 1010, B2дк=01 1011

А2ok=01 01011, А2дк=0101011


Т.о. 01 11010 0111011

+ +

01 01011 0101011

1 00101 0100110

+1

00110=С2 С10=0,75

С=0,011 , С10=0,75


Умножение и деление чисел с плавающей точкой.

При умножении/делении порядки складываются/вычитаются. Мантиссы соответственно умножаются или делятся. Знаки результат формируется путем сложения знаков операнда.

Арифметические операции над двоично – десятичными числами.

Каждая цифра десятичного числа кодируется тетрадой, и знак числа кодируется тоже тетрадой.

  1. Сложение начинают с младших цифр тетрад и производят с учетом переноса.

  2. Знак суммы определяется знаком наибольшего слагаемого.

  3. Для того чтобы обеспечить своевременный перенос производится десятичная коррекция. К каждой тетраде добавляется число шесть. В результате осуществленная корректировка суммы – из тетрад, откуда не было переноса, вычитается 6. При этой коррекции переносы из тетрад блокируются.

  4. При вычитании к тетраде с большим кодом прибавляется другая тетрада в дополнительном коде. И выбирается знак.


Логические основы ЭВМ.

Количество возможных функций: 22n



При n=0 N=21=2

Yi=0 – заземление;

Или y1=1 – генер.

n=1 ,то N=4

x

Y0

Y1

Y2

Y3

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

Ген повт инв


Правила алгебры логики.

  1. ХV1=1 X*0=0

XV0=X X*1=X


2

. XVX=1 X*X=0

XVX=X X*X=X

Законы алгебры логики.


  1. Х1Х22Х1 - коммутативный

  2. 1Х2312Х3) – ассоциативный

  3. Х12VX3)=X1X2VX1X3 – дистрибутивный

  4. X1VX1X2=X1(1VX2)=X1*1=X1 – поглощения

  5. X1X2VX1X2=X1(X2VX2)=X1*1=X1 – склеивания

  6. (FVX)(FVX)=F

  7. XVXF=XVF X(XVF)=XF - свертки

  8. Правила Де Моргана

  • X1VX2=X1X2

  • X1X2=X1VX2


Порядок проектирования логических схем.

  1. Словесное описание.

  2. Формализация описания – запись таблицы истинности.

  3. Запись функции в СДНФ или СКНФ.

  4. Минимизация.

  5. Представление минимизированного выражения в требуемом базисе.

  6. Изготовление устройства.

  7. Тестирование.


Элементная база ЭВМ.

Элемент – узел – блок – устройство

Классификация интегральных схем:

  • по сложности

  1. ИС – малая степень интеграции (десятки транзисторов).

  2. СИС – средние (сотни транзисторов).

  3. БИС - большие (десятки тысяч транзисторов).

  4. СБИС – сверхбольшие (миллионы транзисторов).

  5. УБИС – ультрабольшие (десятки миллионов транзисторов).

  • по типу сигналов

  1. Потенциальные.

  2. Импульсные.

  • по технологии изготовления


Случайные файлы

Файл
74751-1.rtf
111725.doc
176434.rtf
22238-1.rtf
ОКТРЭС.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.