Поколения ЭВМ
Параметры сравнения | Поколения ЭВМ | |||
Первое | Второе | Третье | Четвертое | |
Период времени | 1946 - 1959 | 1960 - 1969 | 1970 - 1979 | С 1980 г. |
Элементная база (для УУ, АЛУ) | Электронные (или электрические) лампы | Полупроводники (транзисторы) | Интегральные схемы | Большие интегральные схемы (БИС) |
Основной тип ЭВМ | Большие | Большие | Малые (мини) | Микро |
Основные устройства ввода | Пульт, перфокарточный и перфоленточный ввод | Добавился алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура | Алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура | Цветной графический дисплей, сканер, клавиатура |
Основные устройства вывода | Алфавитно-цифровое печатающее устройства (АЦПУ), перфоленточный вывод | Алфавитно-цифровое печатающее устройства (АЦПУ), перфоленточный вывод | Графопостроитель, принтер | Графопостроитель, принтер |
Внешняя память | Магнитные ленты, барабаны, перфоленты и перфокарты | Добавился магнитный диск | Перфоленты, магнитный диск | Магнитные и оптические диски |
Ключевые решения в ПО | Универсальные языки программирования, трансляторы | Пакетные операционные системы, оптимизирующие трансляторы | Интерактивные ОС, структурированные языки программирования | Дружественность ПО, сетевые ОС |
Режим работы ЭВМ | Однопрограммный | Пакетный | Разделения времени | Персональная работа и сетевая обработка данных |
Цель использования ЭВМ | Научно-технические расчеты | Технические и экономические расчеты | Управления и экономические расчеты | Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление |
Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, формулированных американским ученым, одним из «отцов» кибернетики Док. фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы фон Нейманом в 1945 г. в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых I машин с хранимой программой, т.е. с программой, запомненной в I памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого подобного устройства. В целом эти принципы сводятся к следующему:
1) Основными блоками фон-неймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода.
2) Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на [единицы, называемые словами.
3) Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой. 4) Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования.
5) Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.
Устройство вывода |
ОЗУ |
Процессор АЛУ УУ |
ВЗУ |
Устройтво ввода |
Рис. 2.2:Классическая архитектура ЭВМ (архитектура фон-Неймана).
УПД — устройство подготовки данных; УВВ — устройство ввода информации; ОЗУ — оперативное запоминающее устройство; ВЗУ — внешнее запоминающее устройство; АЛУ — арифметико-логическое устройство; УУ— устройство управления; ПУ—пульт управления; УВыв — устройство вывода информации
Рис. 2.3:Шинная архитектура компьютера.
Процессор |
Видеопамять |
Память |
- - - - - - -данных- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Шина- - - - - - - адреса- - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - -управления
К |
Устройство ввода |
К |
Внешняя память |
К |
Устройство вывода |
Шинная архитектура является открытой, поскольку позволяет подключать новые устройства.
:
Принципы фон-Неймана практически можно реализовать множеством различных способов. Здесь приведем два из них: ЭВМ с шинной и канальной организацией. Перед тем как описать принципы функционирования ЭВМ, введем несколько определений. Архитектура ЭВМ — абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. Архитектура не определяет особенности реализации аппаратной части ЭВМ, времени выполнения команд, степени параллелизма, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. Одним словом, термин «архитектура» используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ. Весьма часто употребляется термин конфигурация ЭВМ, под которым понимается компоновка вычислительного устройства с четким определением характера, количества, взаимосвязей и основных характеристик его функциональных элементов. Термин «организация ЭВМ» определяет, как реализованы возможности ЭВМ.
Команда - совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определенного действия при выполнении программы. Команда состоит из кода операции, содержащего указание на операцию, которую необходимо выполнить, и нескольких адресных полей, содержащих указание на места расположения операндов команды. Способ вычисления адреса по информации, содержащейся в адресном поле команды, называется режимом адресации. Множество команд, реализованных в данной ЭВМ образует ее систему команд.
Информационная технология состоит из аппаратного и программного обеспечения действующего совместно. Программное обеспечение (ПО)– совокупное название программных и информационных ресурсов (данных), используемых в работе с компьютером. Аппаратное обеспечение (архитектура) – совокупность технических устройств и приборов компьютера.