классификация и тенденции развития ЭВМ

Нижегородский Государственный Университет им. Н.И.Лобачевского ФнФ Кафедра Компьютерных информационных систем финансовых расчетов Курсовая работа По дисциплине информатика На тему классификация и тенденции развития ЭВМ Выполнил студент Очного отделения 1 курса г.Нижний Новгород 2004 Содержание 1 Введение 2 Направления развития и поколения

ЭВМ 2.1 Аналоговые вычислительные машины АВМ 2.2 Электронные вычислительные машины ЭВМ 2.3 Аналого-цифровые вычислительные машины АЦВМ 2.4 Поколения ЭВМ 3 Единые серии ЭВМ 3.1Отличия ЭВМ III поколения от прежних 3.2 Особенности машин ЕС ЭВМ 3.3 Агрегатный принцип построения ЭВМ 3.4 Интерфейс, селекторный и мультиплексный каналы 3.5

Структура машин ЕС ЭВМ 3.6 Машинные элементы информации 3.7 Система программного обеспечения 3.8 Программная совместимость 3.9 Защита памяти 3.10 Режимы работы ЕС ЭВМ 4 Микропроцессоры и их применение 4.1 Эффективность микропроцессоров 4.2 Структура 3-магистрального МП 4.3 Области применения МП 5 Многопроцессорные вычислительные системы, сети,

ЭВМ V поколения 5.1 Магиспральная организация процессоров ЭВМ 5.2 Матричная параллельная организация процессоров 5.3 Мультипроцессорная организация 5.4 Сети связи ЭВМ 5.5 Особенности ЭВМ V поколения 6 Заключение 7 Список литературы 1 Введение С увеличением объма вычислений появился первый счтный переносной инструмент -

Счты. В начале 17 века возникла необходимость в сложных вычислениях. потребовались счтные устройства, способные выполнять большой объм вычислений с высокой точностью. В 1642 г. французский математик Паскаль сконструировал первую механическую счтную машину - Паскалину. В 1830 г. английский учный Бэбидж предложил идею первой программируемой вычислительной машины аналитическая машина. Она должна была приводиться в действие силой пара, а программы кодировались на

перфокарты. Реализовать эту идею не удалось, так как было не возможно сделать некоторые детали машины. Первый реализовал идею перфокарт Холлерит. Он изобрл машину для обработки результатов переписи населения. В своей машине он впервые применил электричество для расчтов. В 1930 г. американский учный Буш изобрел дифференциальный анализатор - первый в мире компьютер. Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая мировая война.

Военным понадобился компьютер, которым стал Марк-1 - первый в мире цифровой компьютер, изобретнный в 1944 г. профессором Айкнем. В нм использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Размеры 15 X 2,5 м 750000 деталей. Могла перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с. В 1946 г. группой инженеров по заказу военного ведомства США был создан первый электронный компьютер - Эниак.

Быстродействие 5000 операций сложения и 300 операций умножения в секунду. Размеры 30 м. в длину, объм - 85 м3 вес - 30 тонн. Использовалось 18000 эл. ламп. Первая машина с хронимой программой - Эдсак - была создана в 1949 г а в 1951 г. создали машину Юнивак - первый серийный компьютер с хронимой программой.

В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации. 2 Направления развития и поколения ЭВМ. 2.1 Аналоговые вычислительные машины АВМ. В АВМ все математические величины представляются как непрерывные значения каких-либо физических величин. Главным образом, в качестве машинной переменной выступает напряжение электрической цепи. Их изменения происходят по тем же законам, что и изменения заданных функций.

В этих машинах используется метод математического моделирования создатся модель исследуемого объекта. Результаты решения выводятся в виде зависимостей электрических напряжений в функции времени на экран осциллографа или фиксируются измерительными приборами. Основным назначением АВМ является решение линейных и дифференцированных уравнений. Достоинства АВМ высокая скорость решения задач, соизмеримая со скоростью прохождения электрического

сигнала простота конструкции АВМ лгкость подготовки задачи к решению наглядность протекания исследуемых процессов, возможность изменения параметров исследуемых процессов во время самого исследования. Недостатки АВМ малая точность получаемых результатов до 10 алгоритмическая ограниченность решаемых задач ручной ввод решаемой задачи в машину большой объм задействованного оборудования, растущий с увеличением сложности задачи. 2.2 Электронные вычислительные машины

ЭВМ. В отличие от предыдущих машин в ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счтно-аналитические перфорационные вычислительные машины. ЭВМ разделяются на большие ЭВМ, мини-ЭВМ и микроЭВМ.

Они отличаются своей архитектурой, техническими, эксплуатационными и габаритно-весовыми характеристиками, областями применения. Достоинства ЭВМ высокая точность вычислений универсальность автоматический ввод информации, необходимый для решения задачи разнообразие задач, решаемых ЭВМ независимость количества оборудования от сложности задачи. Недостатки ЭВМ сложность подготовки задачи к решению необходимость специальных знаний методов решения

задач и программирования недостаточная наглядность протекания процессов, сложность изменения параметров этих процессов сложность структуры ЭВМ, эксплуатация и техническое обслуживание требование специальной аппаратуры при работе с элементами реальной аппаратуры. 2.3 Аналого-цифровые вычислительные машины АЦВМ. АЦВМ - это такие машины, которые совмещают в себе достоинства АВМ и ЭВМ. Они имеют такие характеристики, как быстродействие, простота программирования

и универсальность. Основной операцией является интегрирование, которое выполняется с помощью цифровых интеграторов. В АЦВМ числа представляются как в ЭВМ последовательностью цифр, а метод решения задач как в АВМ метод математического моделирования. 2.4 Поколения ЭВМ 2.4.1 Поколение первое. Компьютеры на электронных лампах. 1948-1958 Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах

XX века. Первая электронная лампа -вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике.

Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил для нужд экспериментальной физики тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер , изобретенный М. А. Бонч-Бруевичем 1918 и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом 1919, содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух

устойчивых состояний он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры. Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере

их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации современного компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения. Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения

нужного штеккера с нужным гнездом. Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC Electronic Delay Storage Automatic Calculator первая машина с хранимой программой. UNIVAC Universal Automatic Computer. Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США.

Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента. 2.4.2 Поколение второе. Транзисторные компьютеры. 1959-19671 июля 1948 года на одной из страниц Нью-Йорк Таймс, посвященной радио и телевидению, было помещено скромное сообщение о том, что фирма

Белл телефон лабораториз разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу. Физик-теоретик Джон Бардин и ведущий экспериментатор фирмы Уолтер Брайттен создали первый действующий транзистор. Это был точечно-контактный прибор, в котором три металлических усика контактировали с бруском из поликристаллического германия. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов

были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. долларов . Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основного элемента в

ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности. И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервые примененную в

ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду Примерами транзисторных компьютеров могут послужить Стретч Англия, Атлас США. В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал

ЭВМ мирового уровня например БЭСМ-6 2.4.3 Поколение третье. Интегральные схемы. 1968-1973Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10

мм2. Первые интегральные схемы ИС появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же касается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике.

Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения.

Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа. 2.4.4 Поколение четвертое.

Большие интегральные схемы. 1974-1982Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые в свою очередь уступили место транзисторам, а последние - интегральным схемам. Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов.

Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказался возможным разместить на кристалле, площадью всего в четверть квадратного дюйма 1,61 см2.

Началась эпоха микрокомпьютеров. Каково же быстродействие современной микроЭВМ Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 10 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах. Далее, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня же ЭВМ со значительно большим быстродействием, более

широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза. Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы Microsoft и Intel. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ей лучшим микропроцессорам.

Пятое поколение ЭВМОсобого упоминания заслуживает так называемое пятое поколение, программа разработки которого была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний.

Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на почти естественном языке, что от них требуется. Развитие вычислительной техники Вычислительная техника не сразу достигла современного уровня.В ее развитии отмечают предысторию и четыре поколения ЭВМ.ПоколениеЭлементная базаБыстродействиеПрограммноеобеспечение

ПрименениеПримеры1-е 1946 - 1959Электронныелампы10 - 20 тыс. опcМашинные языкиРасчетные задачиЭНИАК США, МЭСМ СССР2-е1960 - 1969Полупроводники100 - 500 тыс. опсАлгоритмические языки, диспетчерские системы, пакетный режимИнженерные, научные, экономические задачиIВМ 701 США, БЭСМ-6, БЭСМ-4 СССР3-е1970 - 1979Интегральные микросхемыПорядка 1млн. опсОперационные системы,

режим разделения времениАСУ, САПР, научно-техничес-кие задачиIBM 360 США, ЕС 1030, 1060 СССР4-е1980 - настоящее времяБИС, микропроцессорыДесятки и сотни млн. опсБазы и банки данныхУправление, коммуникации,АРМ, обработка текстов, графикаПЭВМ, серверыПримечаниеБИС - большие интегральные схемыАСУ - автоматизированная система управленияСАПР - система автоматического проектированияАРМ - автоматизированное рабочее место,БЭСМ и МЭСМ - соответственно большая и малая электронные счетные машиныПЭВМ - персональная

электронная вычислительная машина. 3 Единые серии ЭВМ. 3.1 Отличия ЭВМ III поколения от прежних. В ЭВМ III поколения заметно значительное улучшение аппаратуры, благодаря использованию интегральных схем ИС, что способствовало уменьшению размеров, потребляемой энергии, увеличению быстродейсвия, надежности и т.д. Главным отличием таких ЭВМ от ЭВМ I и II поколений является совершенно новая организация вычислительного

процесса. ЭВМ III поколения способны обрабатывать как цифровую, так и алфавитно-цифровую информацию. Возможность оперировать над текстами открывает большие возможности для обмена информацией между человеком и компьютером. Так же создание различных средств ввода-вывода информации. Ярким примером этому является способ ввода информации по средствам обычной телефонной связи, телетайпа, светового карандаша. А вывод осуществляется не только на перфокарты, как это было раньше, но и непосредственно

на экран монитора, каналы телефонной связи, принтер для получения тврдых копий. В связи с использованием текста возможность приблизить вводной язык к человеческому, сделать его более доступным широкому кругу пользователей. Возможность параллельно решать на ЭВМ несколько задач. ЭВМ III поколения имеет внешнюю память на магнитных дисках. Широкий круг применения. Типичными представителями машин

III поколения является ЕС ЭВМ, IBM-360. Они имеют следующие особенности использование интегральных схем, агрегатность, байтное представление информации, использование двоичной и десятичной арифметики, представление чисел в форме с плавающей и фиксированной точкой, программная совместимость, наджность, мультисистемность. 3.2 Особенности машин ЕС ЭВМ. ЕС ЭВМ - это целое семейство машин, которые построены на единой элементной базе, единой конструктивной основе, с единой системой программного обеспечения, одинаковым набором периферийного

оборудования. Их разработка началась в 1970 г а промышленный выпуск таких машин начался в 1972 г. Все машины ЕС ЭВМ программно-совместимы между собой и предназначены для решения наиболее сложных и объмных задач. Эти машины можно отнести к типу машин универсальных, мультипрограммных, с возможностью параллельно обрабатывать несколько задач. Многие модели имеют единую логическую структуру и принцип работы. однако различные модели отличаются друг от друга быстродействием, конфигурацией, размером памяти

и т.д. Так как система ЕС ЭВМ постоянно развивается, постоянно улучшаются все характеристики, то эти машины можно подразделить на 2 семейства. К первому семейству моделей Ряд-1 можно отнести такие машины, как ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1021, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060. К этому семейству относятся так же модифицированные образцы Ряд-1М ЕС-1012, ЕС-1022, ЕС-1033, ЕС-1052. Более совершенные машины

ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, можно объединить в Ряд-2, а модернизированные Ряд-2М ЕС-1036, ЕС-1066 и др. Устройства ЕС ЭВМ так же разделяются на центральные и периферийные. Центральные - это устройства, которые определяют основные технические характеристики машины, это центральный процессор, оперативная память, мультиплексный и селекторный каналы.

К периферийным относятся внешние устройства ВУ, устройства подготовки данных УПД, сервисные устройства. Для хранения больших объмов информации используются накопители на магнитных лентах и магнитных дисках. Устройства ввода предназначены для восприятия вводимой извне информации, е преобразования в электрические кодовые сигналы и передачи к мультиплексному каналу по средствам интерфейса ввода-вывода. Устройства вывода переводят выводимый из машины сигнал обратно и выводят его на перфокарты

перфоленты, либо на другие внешние устройства. Дисплей - это устройство ввода-вывода алфавитно-цифровой и графической информации на электронно-лучевую трубку. Он очень удобен для оперативного изменения данных непосредственно во время решения задачи. Выносимые пульты предназначены для общения пользователя с ЭВМ, когда их разделяют сотни метров. Существуют 3 группы устройств подготовки данных

ЕС ЭВМ перфокарточные, перфоленточные и использующие магнитные ленты. На контрольниках в ЭВМ производится контроль за правильностью записи информации на перфокарты. Существует два режима работы УПД на магнитной ленте запись данных и печать считываемых данных. Сервисные устройства нужны для контроля над техническими средствами, их наладки, испытания и ремонта. Показатели технических средств ЕС ЭВМ постоянно улучшаются увеличивается быстродействие, объмы памяти

и т.д. Это происходит в частности за счт перехода на микросхемы с более высоким уровнем интеграции БИС. Но это уже относится к машинам IV поколения. 3.3 Агрегатный принцип построения ЭВМ. Этот принцип заключается в изготовлении отдельных функциональных устройств с едиными унифицированными связями. Эти устройства легко могут быть соединены в вычислительную систему требуемой конфигурации. Материальные затраты и время на разработку, сборку наладку и внедрение

агрегатных ЭВМ намного меньше по сравнению с обычными ЭВМ. Возможность наращивания структуры ЭВМ и уменьшения уязвимости к отказам обеспечена конструированием ЭВМ из отдельных модулей. Это расширяет границы применения таких ЭВМ. Модуль - это конструктивная единица электронного оборудования, имеющее законченное оформление и стандартные средства сопряжения с другими подобными единицами.

Это, например, оперативное запоминающее устройство, накопители на дисках, процессор, канал и т.д. Оперативное запоминающее устройство ОЗУ - это внутренняя оперативная память компьютера. Накопители на магнитных дисках МД, ленте МЛ и барабанах МБ - это внешняя память. Процессор представляет собой основу каждой машины. Он выполняет арифметические и логические операции, управляет последовательностью выполнения команд.

Та же у процессора есть собственное сверхоперативное запоминающее устройство. построенное на регистрах. Каналы ввода-вывода - это специализированные средства системы ввода-вывода. Они организовывают процесс обмена между периферийными устройствами и оперативной памятью. Все однотипные модули взаимозаменяемы. 3.4 Интерфейс, селекторный и мультиплексный каналы. Интерфейс - это совокупность электрических, механических и программных средств, позволяющих соединить

между собой элементы системы автоматической обработки данных. На практике интерфейс - это многоконтактное разъмное кабельное соединение с чтким разграничением сигналов для каждого провода. Он позволяет присоединять и работать с различными периферийными устройствами, быстродействие которых не превосходит пропускной способности канала. Селекторный и мультиплексный каналы служат для обеспечения связи между

ЭВМ и периферийными внешними устройствами. По средствам селекторного канала ЭВМ соединяется с быстродействующими внешними устройствами, такими как накопители на МД, МБ и МЛ. Работа идет только с одним внешним устройством. Такой режим работы называется монопольным. Так же селекторный канал может быть оснащн адаптером канал-канал, который устанавливает связь между каналами ЭВМ.

Через мультиплексный канал идт обмен информацией между оперативной памятью и периферийным оборудованием с малым быстродействием, например, устройства ввода-вывода на перфоленты и перфокарты, алфавитно-цифровое печатающее устройство. Такие устройства могут работать независимо друг от друга. 3.5Структура машин ЕС ЭВМ. Обобщнная структура машин ЕС ЭВМ. Пунктиром показаны пути прохождения команд процессора.

Сплошными линиями - пути обмена информацией между основными оперативными запоминающими устройствами ООЗУ и внешними устройствами. Так же процессор постоянно соединн с двумя устройствами основной оперативной памяти. 3.6 Машинные элементы информации байт, полуслово, слово, двойное слово, поле переменной длины. Любое слово, каждый символ увеличивает количество информации. Чтобы измерить количество информации, нужно взять слово в качестве эталона.

В качестве алфавита в ЭВМ используется двоичный алфавит, состоящий из 0 и 1. Эталонным считается слово, состоящее из одного символа такого алфавита. Оно принимается за 1 и называется Бит. Чтобы измерить количество информации в произвольном слове, его кодируют в этом алфавите, а затем находят его длину. Минимальный элемент информации - 8 бит равный 1 байту.

1 байт представляет в ЭВМ букву или символ. Для контроля информации используется 9-й бит проверки на чтность. Более крупными единицами измерения являются 1 Кбайт 210 байт, 1 Мбайт 220 байт, 1 Гбайт 230 байт. Байт состоит из 8-и разрядов битов, которые нумируются слева направо от 0 до 7. Каждый байт в памяти ЭВМ имеет свой порядковый номер, называемый абсолютным адресом байта.

Последовательность нескольких байт образуют поле данных. Количество байт поля называют длиной поля, а адрес самого левого байта - адресом поля. Байты нумируются слева направо. Различают поля фиксированной и переменной длины. Минимальным полем фиксированной длины является полуслово - группа из двух байт , занимающих в памяти ЭВМ соседние участки. Адрес полуслова - это адрес крайнего левого байта, который всегда кратен двум.

Например, байты 8, 9 образуют полуслово с адресом 8. Два полуслова образуют слово, состоящее из 4-х последовательно расположенных байт. Адрес старшего левого байта кратен 4 и является адресом этого слова. Группа из двух слов составляет двойное слово. Поле переменной длины может быть любого размера в пределах от 0 до 255 байт. 0 78 1516 2324 3132 3940 4748 5556 63БайтБайтБайтБайтБайтБайтБайтБайтПолусл овоПолусловоПолусловоПолусловоСловоСлово

Двойное слово Так можно представить соотношение разрядности элементов информации. 3.7 Система программного обеспечения ЕС ЭВМ. Систему программного обеспечения ЭВМ СПО формируют программные средства. Это комплекс программных средств, предназначенных для увеличения эффективности использования машин, облегчения е эксплуатации. Эта система является посредником между ЭВМ и пользователем, обеспечивает удобный способ общения.

Можно выделить 4 основные части СПО Операционные системы ОС Набор пакетов прикладных программ ППП Комплекс программ технического обслуживания КПТО Системы Эксплуатационной документации СЭД на СПО. Сейчас используются 4 типа ОС ОС-10 - для моделей ЕС-1010 МОС малая - для моделей ЕС-1021 ДОС ЕС дисковая - для всех других моделей

ЕС ЭВМ в малой конфигурации ОС ЕС - для тех же моделей, что и для ДОС ЕС, но в средней и расширенной конфигурации Структуру ОС можно разделить на несколько групп Программы начального запуска машины, первоначальный ввод информации в оперативную память, настройка ЭВМ. Программы управления данными. Программы управления задачами. Обслуживающие и обрабатывающие программы.

Так же в состав ОС входят средства, которые снижают трудомкость подготовительного процесса при решении задач. Это система автоматизации программирования САП. Она включает в себя такие компоненты, как Алгоритмические языки программирования Ассемблер, Фортран и др. трансляторы интерпретирующие и компилирующие системы пакеты стандартных программ программы сервиса. Значительной частью СПО является пакет прикладных программ

ППП. ППП - это комплекс программ, необходимых для решения определнной задачи. Они обязаны удовлетворять требования ОС, под управлением которых они работают. Сейчас современные ППП разрабатывают как программные системы. Каждый пакет состоит из набор обрабатывающих программных модулей тело пакета, предназначенных непосредственно для решения задачи пользователем управляющая программа пакета управление обработкой данных.

При запросе на решение задачи эта программа формирует из обрабатывающих модулей рабочую обрабатывающую программу комплекс обслуживающих программ вспомогательные функции средства для обеспечения создания пакета. Ещ одной функцией ППП является расширение возможностей ОС при подключении новых устройств. Комплекс программ технического обслуживания КПТО служит для профилактического контроля, исправления неисправностей, оперативной проверки работы

периферийного оборудования. Комплекс состоит из двух групп тестовых программ. Первые работают под управлением ОС, вторые работают независимо от ОС. Основные функции СПО Автоматическое управление вычислительным процессом. Обеспечение повышения эффективности функционирования ЭВМ. Обеспечение удобного общения между ЭВМ и пользователем.

Сокращение времени, требуемого для подготовки задачи к решению на ЭВМ. Обеспечение контроля работы ЭВМ. 3.8 Программная совместимость ЕС ЭВМ. Для более эффективного использования программного обеспечения все модели ЕС ЭВМ программно совместимы. Это означает, что программа, работающая на одной машине ЕС, будет работать и на другой, если вторая машина обладает необходимой памятью.

Пользователи могут обмениваться программами, независимо от производительности их машин. Программная совместимость гарантирует, что различные потребности пользователя удовлетворяются соответствующей моделью. Программная совместимость снижает стоимость применения ЭВМ, повышая при этом их производительность. 3.9 Защита памяти в ЕС ЭВМ. Для тог, чтобы программы не влияли друг на друга, предусмотрена защита информации в

ОП. Используется постраничный метод защиты. ОП условно разделяется на блоки, называемые страницами, мкостью 2048 байт. У каждой страницы есть свой ключ защиты. Образуется самостоятельная запоминающая среда, состоящая из ключей защиты - память ключей защиты ПКЗ. Байт ключа состоит из 0-3 биты - ключ, 4 - признак защиты по чтению, 5-7 - не используются, 8 - консоль по чтности. При каждом обращении к

ОП из ПКЗ считывается ключ защиты данной физической страницы. Нулевой ключ служит для защиты раздела, где располагается управляющая программа. Она имеет привилегию обращения в любую область ОП. Ключи работающих программ должны совпадать с ключами программы защиты области памяти, к которой осуществляется обращение, иначе выполнение программы прекращается.

3.10Режимы работы ЕС ЭВМ. Все модели ЕС ЭВМ - это мультипрограммные машины. Это означает, что в них применяется совмещение программных и аппаратных средств управления. Программные средства составляют ОС, которая устанавливает порядок работы ЭВМ при различных режимах работы. Все режимы работы ЭВМ делятся на однопрограммные и мультипрограммные.

При работе в олнопрограммном режиме все ресурсы ЭВМ отданы одной программе. Выполнение следующей программы возможно только после полного выполнения предыдущей программы. Разновидности однопрограммного режима Однопрограммный режим с непосредственным доступом пользователя к ЭВМ. Пользователь ведт диалог с машиной, работая за пультом. В этом режиме машинное время используется нерационально.

Такой режим используется только при наладке ЭВМ. Однопрограммный режим с последовательным выполнением программ без участия пользователя. Все программы введены заранее и выполняются под управлением ОС. Этот режим неэффективен, так как при таком режиме не полностью используются возможности параллельной работы основных устройств машины. Разновидности мультипрограммного режима Режим пакетной обработки. В таком режиме возможно решения нескольких задач на

ЭВМ одновременно. Все программы, исходные данные вводятся заранее, из них образуется пакт задач. Все задачи реализуются без вмешательства пользователя. При таком режиме значительно экономится время на выполнение набора задач. Режим разделения времени. Этот режим похож на предыдущий, но во время выполнения пакета возможно вмешательство пользователей. Режим разделения времени сочетает эффективное использование возможностей

ЭВМ с дат пользователю возможность индивидуального пользования. Применение такого режима возможно только, когда работа ЭВМ протекает в реальном масштабе времени. Режим запрос-ответ. Этот режим представляет собой вид телеобработки, при которой в соответствии с запросами от абонентов, ЭВМ посылает данные, содержащиеся в Файлах данных.

Число ответов ограничено мкостью памяти, следовательно ограничено и число запросов. Диалоговый режим. это наиболее используемый режим работы ЭВМ. При таком режиме происходит двустороннее взаимодействие диалог пользователя и ЭВМ. Для осуществлении этого режима необходимо, чтобы технические и программные средства могли работать в реальном масштабе времени чтобы абоненты имели возможность формулировать свои сообщения на высоком

уровне. В мультипрограммных режимах реализованы два варианта мультипрограммный режим с фиксированным и произвольным числом совместно решаемых задач. 4 Микропроцессоры и их применение. 4.1 Эффективность микропроцессоров. В 1959 году фирма Intel США по заказу фирмы Datapoint США начала создавать микропроцессоры МП. Первым микропроцессором на мировом рынке стал МП

Intel 8008. В последние годы появились такие МП, которые могут полностью автоматизировать производство и многие сферы обслуживания. Это может привести к росту безработицы. МП - это эффективный с технологической и экономической точки зрения инструмент для переработки возрастающих потоков информации. Новое поколение МП идт на смену предыдущему каждые два года и морально устаревает за 3-4 года. МП вместе с другими устройствами микроэлектроники позволяют создать довольно экономичные

информационные системы. Причина такой популярности МП состоит в том, что с их появлением отпала необходимость в специальных схемах обработки информации, достаточно запрограммировать е функцию и ввести в ПЗУ МП. Основные характеристики МП. Марка МПСопроцессорАдресуемая памятьТактовая частота МГцВиртуальная памятьБыстро-действие808688 1979 г.80872020 1

Мб4,77 8 10-0,3380286 1982 г.8028716 Мб8 12 161 Гб1,280386 DX 80386 SX 1985 г.803874 Гб 4 Гб16 20-40 16 20-2564 Гб 64 Гб6 2,580486 DX 80486 SX 80486 DX2 1989 г. 80486 DX4 1992 г. Встроенный4 Гб 4 Гб 4 Гб 4 Гб25 33 50 20 25 50 66 10064 Гб 64 Гб 64 Гб 64 Гб20 16,5 40 80Pentium 60 1994 г.

Встроенный4 Гб10064 Гб90100 Суперпроцессор P6 Изготовляется на 0,6 мкм технологии. Достоинства Частоты 133-150 Мгц Вдвое превзойдт по производительности существующие модели, поскольку Имеет 4 конвейера для параллельной обработки команд. Интегрированные в одном корпусе 2 модуля КЭШ-памяти первого уровня - 32 Кб, второго - 256 или 512 Кб. Введена новая шина, которой до этого оснащались большие

ЭВМ. В одном компьютере могут взаимодействовать до 4-х процессоров Р6. В Р6 установлены интегрированный и математический сопроцессоры. Производительность 250-300 MFlops, 1000 MFlops - для компьютеров с 4-мя процессорами. Зелные компьютеры Эра экологически вредных настольных компьютеров заканчивается Летом 1994 года администрация США запретила предприятиям покупать не зелные компьютеры.

Зелные компьютеры характеризуются Охраной окружающей среды и здоровья пользователя. Пониженным уровнем электромагнитных и радиационных излучений. Полной утилизацией составных элементов компьютера. Пониженным потреблением электроэнергии, пониженным тепловыделением. Это происходит за счет использование процессоров с различными режимами работы нормальный, дремлющий

и спящий. 4.2 Структура 3-магистрального МП. АЛУ - арифметико-логическое устройство УУ - устройство управления УВВ - устройство ввода-вывода Т - таймер Р - рабочие регистры регистры 0 - операндов, К - команд, А - адресов, Ф - флаговые, С - состояний, СК - счтчик команд, ОН - общего назначения, СТЕК - стековые.

Сигналы трх видов - информационные, адресные и управляющие 0 могут передаваться по одной, двум или трм шинам магистралям. Шины, как правило, двунаправлены, то есть могут передавать информацию в обоих направлениях. Структурная схема МП С тремя раздельными шинами информационных И, адресных а и управляющих сигналов У 4.3 Области применения МП. Лет 30 назад было около 2000 различных сфер применения

МП. Это управление производством 16, научные исследования, транспорт и связь 17, информационно-вычислительная техника 12, военная техника 9, бытовая техника 3, обучение 2, авиация и космос 15, коммунальное и городское хозяйство, банковский учт, метрология, медицина 4 и другие области. Сейчас развиваются следующие направления автоматизации с применением МП систем управления - станки с ЧПУ плюс робот - станки с

ЧПУ плюс робот плюс устройство активного контроля размеров - станки с ЧПУ плюс робот плюс система автоматической диагностики с самовозвратом. 5 Многопроцессорные вычислительные системы, сети, ЭВМ V поколения. 5.1Магистральная организация процессоров ЭВМ. При магистральной организации процессоры связываются в систему так, что входные данные одного из

них являются исходными для другого. Получаемый ряд процессоров последовательно обрабатывают отдельные части задачи. Быстродействие ЭВМ с такой организации процессоров порядка 100 млн. операций в секунду. Иллюстрация принципа магистральной обработки информации. Вход А,В 5.2 Матричная параллельная организация процессоров. При параллельном процессе программа каждой задачи реализуется на отдельном процессоре.

Здесь появляется возможность как несколько независимых задач, так одну сложную задачу. Быстродействие примерно 200 млн. операций в секунду Иллиак-4 США содержит 64 процессора. Для матричного процессора характерен режим совместного исполнения все процессоры работают синхронно. Матричная организация процессоров. шина канал данных состояний Матричный процессор 5.3 Мультипроцессорная организация с общей оперативной памятью.

В центре системы - мощные процессоры, имеющие собственную память и внутреннее управление. процессоры работают с общей ОП ЗУ. Одна из главных проблем таких вычислительных систем - коммутирование процессоров. Производительность составляет свыше 100 млн. операций в секунду. 5.4 Сети связи ЭВМ. Сети связи ЭВМ можно рассматривать в виде пунктов, объединяемых каналами связи. Сети можно разделить на централизованные и распределнные.

В централизованных сетях обмен информацией между ЭВМ и абонентом происходит через центральный узел связи. При большом количестве абонентов такое построение сети нерационально. В распределнных сетях связи осуществляется между многими парами узлов. Каждый узел связан не менее чем с двумя другими узлами, и абоненты могут включатся в несколько узлов. 5.5 ЭВМ V поколения. ЭВМ IV поколения не получили широкого распространения из-за своей специфики.

Это явилось стимулом для разработки ЭВМ V поколения, при разработки которых ставились совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ I - IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчтов, достижение большой мкости памяти, то основными задачами разработчиков ЭВМ V поколения являлось создание искусственного интеллекта машины возможность делать логические выводы

из представленных фактов, возможность ввода информации в ЭВМ при помощи голоса, различных изображений. Это позволит общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальных знаний в этой области. ЭВМ будет помощником человеку во всех областях. Проект семейства ЭВМ V поколения объединяет 16 процессоров. Это позволит достичь быстродействия в 160106 операций в секунду.

6 Заключение. 7 Список литературы 1. А.П.Пятибратов, А.С.Касаткин, Р.В.Можаров. ЭВМ, МИНИ-ЭВМ и микропроцессорная техника в учебном процессе. 2. А.П.Пятибратов, А.С.Касаткин, Р.В.Можаров. Электронно-вычислительные машины в управлении.