Компьютерная техника

1. Компьютерная техника

LOGO

2.

История создания и поколения ЭВМ
Первая ЭВМ, 1942 год ENIAC: 18000 электронных
ламп,150 квт. Не использовала принцип хранимой
программы.
В 1943 год. под руководством Тьюринга была
разработана ЭВМ “Колос”.
Первая ЭВМ “ABC”. 1939 год выходцем из
Германии Антоносовым,
Джон фон Нейман. 1949 год, машине EDSAC.
Принцип хранимой программы.
СССР - (МЭСМ) была создана в 1951 г. под
руководством С.А. Лебедева.

3.

Первое поколение ЭВМ
Компьютер "Эниак".
Для “БЭСМ-2”, быстродействие АЛУ составляло порядка 10000 операций в
секунду

4.

Второе поколение ЭВМ
Транзистор
Комьютер " БЭСМ—6 ".
Развитие математического и программного обеспечения:
создание алгоритмических языков (Fortran, ALGOL).
Создаются простейшие компиляторы и интерпретаторы. За
счет программной обработки достигается многопрограммность
. Для работы в пакетном режиме создаются первые мониторы и
supervisor’ы.

5.

Третье поколение ЭВМ
интегральные схемы, микросхемы
В машинах третьего поколения формируется концепция канала,
начинается работа с распараллеливанием процессора,
появляется микропрограммное управление, иерархируется
память, впервые вводится понятие агрегатирования.
семейства IBM—360, IBM—370, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ
Быстродействие машин от нескольких десятков тысяч до
миллионов операций в секунду. Унификация ЭВМ – выпуск
серий или семействами, совместимых моделей.
Впервые создаются уникальные программные комплексы, –
операционные системы (разработаны IBM).

6.

Четвертое поколение ЭВМ (конец 70-х)
интегральные схемы средней и большой степени интеграции
C точки зрения структуры машины этого поколения
представляют собой многопроцессорные и многомашинные
комплексы, работающие на общую память и общее поле
внешних устройств. Быстродействие составляет до нескольких
десятков миллионов операций в секунду, ёмкость оперативной
памяти порядка 1 — 64 Мбайт.
Для них характерны:
• применение персональных компьютеров;
• телекоммуникационная обработка данных;
• компьютерные сети;
• широкое применение систем управления базами данных;
• элементы интеллектуального поведения систем обработки
данных и устройств.

7.

Пятое поколение ЭВМ большие интегральные схемы
повышенной степени интеграции, использование
оптоэлектронных принципов (лазеры, голография)
Развитие идет по пути "интеллектуализации"
компьютеров, устранения барьера между человеком и
компьютером.
Компьютеры
будут
способны
воспринимать информацию с рукописного или
печатного текста, с бланков, с человеческого голоса,
узнавать пользователя по голосу, осуществлять
перевод с одного языка на другой.
В компьютерах пятого поколения произойдёт
качественный переход от обработки данных к
обработке знаний.

8.

Принципы фон Неймана
Принцип программного управления
Обеспечивает автоматизацию процесса
вычислений на ЭВМ. Согласно этому
принципу, для решения каждой задачи
составляется программа, которая определяет
последовательность действий компьютера.
Эффективность программного управления будет
выше при решении задачи этой же программой много
раз (хотя и с разными начальными данными).

9.

Принципы фон Неймана
Принцип программы, сохраняемой в памяти
Согласно этому принципу, команды программы
подаются, как и данные, в виде чисел и
обрабатываются так же, как и числа, а сама
программа перед выполнением загружается в
оперативную память, что ускоряет процесс ее
выполнения.

10.

Принципы фон Неймана
Принцип произвольного доступа к памяти
В соответствии с этим принципом, элементы
программ и данных могут записываться в
произвольное место оперативной памяти, что
позволяет обратиться по любому заданному адресу (к
конкретному участку памяти) без просмотра
предыдущих.

11.

Классическая архитектура ЭВМ

12.

Общая схема компьютера
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения
числа или команды. Регистр представляет собой
совокупность триггеров, связанных друг с другом
определённым образом общей системой управления.

13.

Классическая архитектура Это однопроцессорный
компьютер. К этому типу архитектуры относится и
архитектура персонального компьютера с общей шиной
(системной магистралью). Шина состоит из:
шины данных, по которой передается информация;
шины адреса, определяющая, куда передаются данные;
шины управления, регулирующей процесс обмена
информацией.
Периферийные устройства подключаются к аппаратуре
компьютера через специальные контроллеры —
устройства управления периферийными
устройствами.
ПДП-контроллер (ПДП – прямой допуск к памяти)
обеспечивает прямой доступ к оперативной памяти.
В центральный процессор кроме регистров общего
назначения (РОН) добавлена кэш-память.

14.

Структура современного персонального компьютера

15.

Многопроцессорная архитектура. Наличие нескольких
процессоров означает, что параллельно может быть
организовано много потоков данных и много потоков
команд. Таким образом, параллельно могут выполняться
несколько фрагментов одной задачи.
Архитектура многопроцессорного компьютера

16.

Архитектура с параллельными процессорами
Здесь несколько АЛУ работают под управлением
одного УУ. Множество данных может обрабатываться по
одной программе — то есть по одному потоку команд.
Высокое быстродействие такой архитектуры можно
получить только на задачах, в которых одинаковые
вычислительные операции выполняются одновременно на
различных однотипных наборах данных.

17.

Центральный процессор (CPU)
арифметико-логическое устройство;
шины данных и шины адресов;
регистры;
счетчики команд;
кэш — очень быструю память малого объема;
математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Микропроцессор Core i7 — процессор выпуска 2012 г. 4 ядра,
8 Кэш 1,3, техпроцесс 22 нм.

18.

Устройства внутренней памяти
Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random
Access Memory — память с произвольным доступом)
— это быстрое запоминающее устройство не очень
большого объёма, непосредственно связанное с
процессором и предназначенное
для записи, считывания и
хранения выполняемых
программ и данных,
обрабатываемых этими
программами.

19.

Устройства внутренней памяти
Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память —
очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое
используется при обмене данными между
микропроцессором и оперативной памятью для
компенсации разницы в скорости обработки
информации процессором и несколько менее
быстродействующей оперативной памятью.
Кэш-память реализуется на микросхемах статической
памяти SRAM (Static RAM), более
быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем
DRAM (SDRAM). Современные микропроцессоры
имеют встроенную кэш-память,

20.

Специальная память:
постоянная память (ПЗУ, ROM), — энергонезависимая
память, Содержание памяти специальным образом
"зашивается" в устройстве при его изготовлении. Из ПЗУ
можно только читать.
перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory)
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль
BIOS ( совокупность программ, предназначенных для
автоматического тестирования устройств после включения
питания компьютера и загрузки операционной системы в
оперативную память)
память CMOS RAM, питаемая от батарейки. Используется для
хранения информации о конфигурации и составе
оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
видеопамять
и некоторые другие виды памяти.

21.

Основные характеристики ЭВМ
Операционные ресурсы ЭВМ – это перечень
возможностей ЭВМ. Сюда включаются:
Способы представления информации в ЭВМ
Система команд ЭВМ
Способы адресации
Операционные ресурсы ЭВМ напрямую связаны с
аппаратными средствами, которые характеризуют
степень приспособленности ЭВМ для решения тех
или иных задач.
Емкость памяти (внешняя и основная).

22.

Быстродействие ЭВМ:
скорость обработки информации компьютером (число
операций в секунду (V);
время выполнения (τ=1/v));
цикл обращения к основной памяти;
производительность ЭВМ – это среднее число
операций в единицу времени.
Производительность ЭВМ зависит от:
Быстродействия процессора
Класса решаемых задач
Порядка прохождения задачи через
ЭВМ
Для научно-технических расчетов
используют “Смесь Гибсона”

23.

Надежность ЭВМ– свойство ЭВМ выполнять
возложенные на нее функции в течение заданного
промежутка времени, необходимого для решения
поставленной задачи.
Показатель стоимости – суммарная стоимость всего
оборудования, входящего в состав ЭВМ. Если возрастает
количество оборудования ЭВМ, то в конечном итоге,
будет расти не только стоимость, но будет расти и ее
производительность. “Закон Гроша”.