- •История развития средств вычисления. Этапы развития.
- •Простейшие вычислительные инструменты
- •Механические счетные устройства с 17 века.
- •Электромеханические счетные машины (конец 19 начало 20 веков).
- •Электронно- вычислительные машины.
- •Классификация вычислительных машин.
- •Принципы построения эвм.
- •Характеристики эвм.
- •Архитектурные принципы фон Неймана.
- •Уу уВв уВыв зу
- •Функциональная и структурная организация процессора.
- •Процессор
- •Регистры
- •Стандартный цикл выполнения команды.
- •Программная модель микропроцессора.
- •Состав и назначение регистров.
- •Система команд процессора.
- •Способы обращения к памяти и внешним устройствам.
- •Характеристики процессоров.
- •Устройства управления процессорами.
- •Структурная модель устройства управления.
- •Мпа с жесткой логикой.
- •Мпа с программируемой логикой.
- •Арифметико- логические устройства.
- •Структура алу.
- •Классификация алу.
- •Магистральные алу.
- •Операционный блок универсального алу.
- •Система команд.
- •Классификация методов адресации.
- •Стековая адресация.
- •Архитектура системных команд.
- •Запоминающие устройства эвм.
- •Классификация запоминающих устройств.
- •Иерархическая структура памяти эвм.
- •Виртуальная память.
- •Алгоритм замещения страниц виртуальной памяти и строк кэш- памяти.
- •Вычислительные системы.
- •Архитектура вс
- •Организация шин
- •Типы шин
- •Шина «процессор-память»
- •Шина ввода/вывода
- •Системная шина
- •Иерархия шин Вычислительная машина с одной шиной
- •Вычислительная машина с двумя видами шин
- •Вычислительная машина с тремя видами шин
- •Системы ввода- вывода
- •Структура модуля ввода/вывода
- •Методы управления вводом/выводом Программно управляемый ввод/вывод
- •Ввод/вывод по прерываниям
- •Прямой доступ к памяти
Классификация вычислительных машин.
По способу представления и обработки информации:
аналоговые;
цифровые.
Аналоговые ВМ оперируют с информацией, представленной в виде непрерывных значений некоторой физической величины (координата, скорость, сила тока, напряжение и т.п.).
Принцип работы: вычисления в аналоговой ЭВМ заменяются моделированием некоторого физического явления. Некоторые физические явления описываются сходными аналитическими выражениями.
Преимущество- сравнительно высокая скорость вычислений.
Недостатки: узкий класс решаемых задач, низкая точность (не всегда можно точно подобрать процесс).
Цифровые ВМ обрабатывают информацию, представленную в виде дискретных значений (информация представлена в виде символов). Вычисления в ЦВМ выполняются путем счета как последовательности отдельных операций над числами. Набор допустимых операций невелик. Нужен небольшой набор операций для реализации любых вычислений.
Преимущество- универсальность.
Недостаток- сравнительно низкая скорость вычислений.
Область применения ВМ:
автоматизация вычислений;
управление производством/ технологическим процессом;
компьютерные коммуникации;
компьютерные развлечения.
Производительность ВМ (связана с разным классами решаемых задач):
ЭВМ (супер- ЭВМ)- проведение крупномасштабных вычислений (погода, военные расчеты, наука);
мини-ЭВМ – обычно сервер в вычислительных сетях;
микро- ЭВМ (ПК)- построение автоматизированных рабочих мест отдельных пользователей;
встраиваемые ЭВМ.
Принципы построения эвм.
Вычислительная машина- это комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.
Основные свойства ЭВМ:
выполнение арифметических операций (автоматизация отдельных вычислительных операций);
свобода перепрограммирования по требованию пользователя;
хранение программ и данных для обработки;
способность выполнять программы, позволяющие изменять последовательность действий путем принятия решений в процессе выполнения программы без участия человека.
ЭВМ- совокупность технических средств, служащих для автоматизированной обработки дискретных данных по заданному алгоритму.
Алгоритм- это конечный набор предписаний, определяющий решение задач посредством конечного количества операций.
Свойства алгоритмов:
дискретность;
определенность;
массовость;
результативность.
Дискретность- алгоритм, содержащий последовательность дискретных операций и описывающий действия над дискретной информацией.
Определенность заключается в том, что ни одно из действий алгоритма не может трактоваться двояко.
Массовость заключается в том, что алгоритм может быть применен к множеству наборов исходных данных.
Результативность- возможность получения результата за конечное число шагов.
Алгоритм в ЭВМ реализуется в виде программы.
Вычислительная система- это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессов или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенных для подготовки и решения задач пользователя.
Архитектура ЭВМ- это полная и детальная спецификация интерфейса между пользователем и ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ понимают совокупность свойств и характеристик вычислительной машины, призванных удовлетворить потребности пользователей этой вычислительной машины.
