1.2.2 Малые эвм

Имеется большое число, условно говоря, "малых" применений вычислительных машин, таких, как автоматизация производственного контроля изделий, обработка данных при экспериментах, прием и обработка данных с линий связи, управление технологическими процессами, управление станками и разнообразными цифровыми терминалами (расчерчивающими устройствами и др.), и т.д. Для этих применений ЭВМ общего назначения слишком велики и дороги. Возникла необходимость в небольших, простых, надежных и, главное, дешевых ЭВМ, в которых обеспечиваются простота программирования и наглядность системы программного обеспечения, а также сравнительная простота эксплуатационного обслуживания. Развитие технологии интегральных электронных схем позволило создать машины, удовлетворяющие указанным выше требованиям. Уменьшение объема аппаратуры и стоимости машин достигнуто, в первую очередь, за счет короткого машинного слова (12 - 16 разрядов вместо 32 - 64 в машинах общего назначения), уменьшения по сравнению с ЭВМ общего назначения количества типов обрабатываемых данных (в некоторых моделях только целые числа без знака), ограниченного набора команд, сравнительно небольшого объема оперативной памяти и небольшого набора периферийных устройств. Подобные машины за свои небольшие размеры получили название малых или мини-ЭВМ. Для преодоления трудностей, возникающих при проектировании малых ЭВМ из-за короткого машинного слова, предложен ряд решений по представлению данных, адресации, составу и структуре команд, логической структуре процессора, организации обмена информацией между устройствами ЭВМ. Первые модели малых ЭВМ имели длину слова 12 разрядов. Впоследствии достижения интегральной микроэлектроники позволили перейти в малых машинах к слову длиной 16 разрядов, что не только повысило точность вычислений и создало возможности для построения более гибкой системы команд, но и обеспечило согласованность форматов данных с ЭВМ общего назначения. Высокое быстродействие позволило малым ЭВМ обслуживать технологические процессы в реальном масштабе времени, а также компенсировать замедление обработки данных, связанное с тем, что многие процедуры обработки при ограниченном объеме аппаратуры, скромном наборе команд и отсутствии специализации машины приходится реализовать не аппаратурными средствами, а соответствующими подпрограммами (например, операции арифметики с плавающей запятой).

1.2.3. Микропроцессоры и микро-эвм

Положительный опыт разработки и применения малых ЭВМ оказал влияние на направления развития интегральной электроники. При переходе от схем малой и средней степени интеграции с большим и сверхбольшим интегральным микросхемам (БИС и СБИС) возникает проблема их применимости. Большую интегральную микросхему, содержащую тысячи логических элементов, не говоря о СБИС с ее десятками тысяч и более элементов, если это не схема памяти, трудно сделать пригодной для широкого круга потребителей. Первоначально считалось, что на основе автоматизированного проектирования будут выпускаться заказные БИС и СБИС, изготавливаемые по индивидуальным требованиям заказчиков. Однако в дальнейшем оказался возможным другой путь - создание на одной или нескольких БИС или СБИС функционально законченного малоразрядного (первоначально на 2-4, а впоследствии на 16-32 разрядов и более) устройства обработки информации, управляемого хранимой в памяти программой. Это устройство (микросхему или несколько образующих его микросхем) называют микропроцессором, так как оно по своим логическим функциям и структуре напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ. Микропроцессоры по быстродействию и возможностям системы команд приближаются к процессорам малых ЭВМ.

Устройство обработки данных, имеющее в своем составе один или несколько микропроцессоров, БИС постоянной и оперативной памяти, БИС управления вводом и выводом и др., называется микро-ЭВМ. Микро-ЭВМ оснащают необходимыми периферийными устройствами (устройствами ввода-вывода, ЗУ на гибких дисках и др.). Электронная аппаратура микро-ЭВМ содержит несколько десятков корпусов БИС и СИС, размещаемых на одной или нескольких съемных платах. В микро-ЭВМ сочетаются высокая скорость выполнения операций в микропроцессоре, повышенная надежность и небольшая стоимость. Микропроцессоры и микро-ЭВМ открывают принципиально новые возможности для высокоэффективной автоматизации производственных процессов, научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ, обработки информации при планировании и управлении производством на предприятиях во всех отраслях народного хозяйства. Поэтому с полным основанием создание и применение микропроцессоров и микро-ЭВМ оцениваются как одно из важнейших направлений научно-технического прогресса.