ТЕМА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЭВМ



ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ


Становление информатики как науки, изучающей процессы передачи,

накопления и обработки информации и базирующейся на вычислительной технике

относится к 60-м годам ХХ столетия. Основу современного содержания

информатики составляют вычислительные машины и машинная обработка информации.

Современный этап в развитии вычислительных машин начался в 40-х годах ХХ

столетия.


Вычислительная машина - физическая система (устройство или комплекс

устройств), предназначенная для механизации и автоматизации процесса

алгоритмической обработки информации и вычислений. В настоящее время

наиболее распространены электронные цифровые вычислительные машины,

построенные на базе электронных элементов и оперирующие информацией,

представленной в дискретном (цифровом) виде.


Если требуется решить на ЭВМ задачу, то необходимо разработать алгоритм

- способ действий, ясно и недвусмысленно объясняющий этапы вычислений,

которые должны быть выполнены над исходными данными задачи, чтобы получить

корректное решение (когда оно существует) за конечное время. Алгоритм -

предписанная совокупность четко определенных правил или процессов для

решения задачи за конечное число шагов. Алгоритм, предназначенный для

использования на ЭВМ, должен быть записан в виде программы на языке

программирования - специально выбранной нотации, посредством которой

определяются алгоритмы с той степенью детализации, которая пригодна для

автоматической интерпретации.


Язык программирования - совокупность средств и правил представления

алгоритма в виде, пригодном для выполнения ЭВМ. Программа - запись алгоритма

на некотором языке программирования. Содержательно, т. е. по существу, язык

программирования - это средство общение между человеком, или, как еще

говорят, пользователем языка, и ЭВМ. В последнее время языки

программирования приобрели и другие важные функции - они стали средством

общения между людьми и средством мышления. Спектр языков программирования

широк - от языков низкого уровня (машинных команд) до языков высокого уровня

близких к естественному языку или (если угодно) к привычному языку

математиков.


Создание языков программирования высокого уровня само по себе еще не

обеспечивает полностью возможность решения задачи на ЭВМ. Для этого

необходимо перевести (транслировать) программу с языка программирования

высокого уровня на язык машины. Транслятор - это программа (или устройство),

которая читает программу на одном языке (исходном языке), и переводит ее в

эквивалентную программу на другом языке (целевом языке).



КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ


Цель классификации - разделить множество существующих и мыслимых ЭВМ

на непересекающиеся подмножества - классы, чтобы свойства и закономерности,

присущие конкретной ЭВМ, можно было бы определить исходя из свойств и

закономерностей, присущих классу, к которому относится ЭВМ. Классификация

проводится на основе свойств функций, структур и характеристик ЭВМ,

называемых признаками классификации.


По виду перерабатываемой информации ЭВМ делят на три основных класса:

аналоговые (информация представлена в виде непрерывно изменяющихся

физических величин), цифровые (информация представлена в дискретном виде) и

гибридные (или комбинированные).


По области применения, т. е. по назначению ЭВМ делят на два основных

класса: универсальные (для решения широкого класса научно-технических и

планово-экономических задач) и проблемно-ориентированные или

специализированные (для решения ограниченного круга задач). В классе

специализированных ЭВМ часто выделяют подкласс ЭВМ, управляющих реальными

процессами или объектами.


По производительности ЭВМ делят на три основных класса: большие,

средние и малые. ЭВМ различной производительности имеют существенно различную

организацию. Однако оценка производительности ЭВМ - процесс сложный и пока

еще не доведенный до уровня общепринятого стандарта. Поэтому классификация

ЭВМ по производительности заменяется классификаций по быстродействию

процессоров. (Процессор - устройство или функциональная часть ЭВМ,

предназначенная для интерпретации программы.)


По способу функциональной организации выделяются следующие классы ЭВМ:

однопрограммные, многопрограммные или мультипрограммные (для параллельной

обработки нескольких задач за счет совмещения во времени процессорной

обработки одних задач с вводом выводом информации, относящейся к другим

задачам) и ЭВМ, работающие в реальном масштабе времени (в системах управления

реальными объектами и в информационно-измерительных системах).


По способу структурной организации ЭВМ принято подразделять на два

класса: однопроцессорные и многопроцессорные или мультипроцессорные.

Мультипроцессорная ЭВМ может состоять как из однотипных, так и разнотипных

процессоров. В первом случае мультипроцессорная ЭВМ называется однородной,

в последнем - неоднородной.


По используемой элементной базе, а также по способам функциональной и

структурной организации ЭВМ принято делить на поколения: I поколение (

элементная база - электронные лампы), II поколение (элементная база -

полупроводниковые дискретные электрорадиокомпоненты), III поколение (

элементная база - интегральные схемы малого и среднего уровня интеграции),

IV поколение (элементная база - большие интегральные схемы (БИС)),

V поколение (элементная база - сверхбольшие интегральные схемы (СБИС),

применение принципа "управления потоками данных" (в отличие от принципа

фон Неймана "управления потоками команд"), использование принципов

искусственного интеллекта).


Классификация ЭВМ может быть продолжена путем рассмотрения

второстепенных признаков классификации.



ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭВМ


Возможности ЭВМ как средства выполнения вычислений определяются

посредством технических характеристик, основными из которых являются:

операционные ресурсы, емкость памяти, быстродействие, производительность,

надежность и стоимость.


Операционные ресурсы ЭВМ определяются в основном способом представления

информации (множеством форматов, используемых в ЭВМ для представления

чисел, логических значений и символьной информации (текстов)) и системой

команд (перечнем команд, определяющим номенклатуру операций, и способов

адресации информации).


Память ЭВМ разделяется на основную и внешнюю. Емкость основной памяти

чаще всего расчитывают в следующих единицах: Кбит, Кбайт, Мбайт, Гбайт, Тбайт,

где К = 1024 и читается "кило", М = 1024*1024 и читается "мега",

Г = 1024*1024*1024 и читается "гига", Т = 1024*1024*1024*1024 и читается

"тетра". Емкость внешней памяти определяется суммарной емкостью накопителей,

подключаемых к ЭВМ и чаще всего расчитывают в следующих единицах: Мбайт и

Гбайт.


Быстродействие ЭВМ определяется количеством элементарных операций

(сложение, сдвиг и др.), выполняемых в единицу времени.


Производительность ЭВМ определяется средним количеством задач,

обрабатываемых за единицу времени


Надежность ЭВМ - это свойство ЭВМ выполнять возложенные на нее функции

в течение заданного промежутка времени. Работоспособность ЭВМ нарушается в

результате отказов оборудования, возникающих из-за неисправности элементов и

соединений. Отказы - случайные события, частоту которых принято

характеризовать величиной, называемой интенсивностью отказов. Интенсивность

отказов - это среднее число отказов за единицу времени. Интенсивность

отказов - основная характеристика надежности, на основе которой определяется

ряд других характеристик.


Стоимость ЭВМ равна суммарной стоимости оборудования, входящего в состав

ЭВМ.



ПРИНЦИП ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ


Современные ЭВМ строятся на одном принципе - принципе программного

управления. В основе этого принципа лежит представление алгоритма в форме

операторной схемы, которая задает правило вычислений как композицию

операторов (операций над информацией) двух типов: операторов, обеспечивающих

преобразование информации, и операторов, анализирующих информацию с целью

определения порядка выполнения операторов. Принцип программного управления

может быть реализован в ЭВМ многими способами. Один из способов реализации

программного управления был предложен в 1945 г. Дж. фон Нейманом, и с тех пор

неймановский принцип программного управления используется в качестве

основного принципа всех соврем енных ЭВМ.


Неймановский принцип программного управления состоит в следующем:


1. Информация кодируется в двоичном форме и разделяется на единицы

(элементы) информации, назаваемые словами.

2. Разнотипные слова информации различаются по способу использования,

но не способами кодирования.

3. Слова информации размещаются в ячейках памяти машины и

идентифицируются номерами ячеек, называемых адресами слов.

4. Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих

слов, которые определяют наименование операции и слова информации,

участвующие в операции, и называются командами. Алгоритм, представленный

в терминах машинных команд, называется программой.

5. Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к

последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом

программой.



СОСТАВ И ПОРЯДОК ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ


Номенклатура устройств ЭВМ органически проистекает из неймановского

принципа программного управления и свойств технических средств,

обеспечивающих обработку, хранение, ввод и вывод информации.


Случайные файлы

Файл
39102.rtf
r_ekl_2.doc
17809-1.rtf
121207.rtf
2897.rtf




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.