Принцип автоматической обработки информации вычислительным устройством. Поколения цифровых устройств обработки информации
Первое поколение - электронные лампы (1945-1955 гг.)
Дост: Электронные лампы обеспечивали высокую скорость переключения логических элементов,
Недост: Электронные лампы работали с напряжениями в десятки вольт и расходовали много энергии,
размер несколько десятков кубических сантиметров.
Скорость обработки информации в ламповых машинах колебалась от нескольких сотен до нескольких тысяч операций в секунду.
Второе поколение - транзисторы (1955-1965 гг.)
Дост: Они отличались от электронных ламп малыми размерами, низким напряжением питания и малой потребляемой мощностью.
Быстродействие компьютеров возросла до сотен тысяч и даже миллионов операций в секунду.
Третье поколение - интегральные схемы (1965-1980 гг.)
Мощность, потребляемая компьютером на ИС, уменьшилась до сотен ватт. Быстродействие компьютеров возросло до десятков миллионов операций в секунду. Значительное снижение стоимость.
Четвертое поколение - сверхбольшие интегральные схемы (с 1980 гг.)
Появление персональных компьютеров доступных каждому. Высокое быстродействие. Низкая стоимость.
Архитектуры вычислительных систем сосредоточенной обработки информации. Архитектуры с фиксированным набором устройств
Цифровой логический уровень — уровень логических схем базовой системы элементов.
Микроархитектурный уровень — уровень организации обработки информации внутри функционального узла. Сюда относятся регистры различного назначения, устройство обработки поступающих команд, устройство преобразования данных, устройство управления.
Командный уровень — набор функциональных узлов и связи между ними, система команд и данных, передаваемых между устройствами.
Набор блоков, связей между ними, типов данных и операций каждого уровня называется архитектурой уровня.
Компьютерами с сосредоточенной обработкой называются такие вычислительные системы, у которых одно или несколько обрабатывающих устройств (процессоров) расположены компактно и используют для обмена информацией внутренние шины передачи данных.
Компьютеры с архитектурой закрытого типа эффективны при решении чисто вычислительных задач. Они плохо приспособлены для реализации компьютерных технологий, требующих подключения дополнительных внешних устройств и высокой скорости обмена с ними информацией.
Вычислительные системы с открытой архитектурой
Главным нововведением вычислительных систем с открытой архитектурой являлось подключение
всех устройств, независимо от их назначения, к общей шине передачи информации. Общее управление всей системой осуществляет центральный процессор. Он управляет общей шиной, выделяя время другим устройствам для обмена информацией. Запоминающее устройство хранит исполняемые программы и данные и согласовано уровнями своих сигналов с уровнями сигналов самой шины. Внешние устройства, уровни сигналов которых отличаются от уровней сигналов шины, подключаются к ней через специальное устройство — контроллер.
Основной недостаток: К общей шине подключены устройства с разными объемами и скоростью обмена, в связи с чем «медленные» устройства задерживали работу «быстрых». Дальнейшее повышение производительности компьютера было найдено во введении дополнительной локальной шины,
Современный
компьютер имеет вид:
Центральный контроллер играет роль коммутатора, распределяющего потоки информации между процессором, памятью, устройством отображения и остальными узлами компьютера. Кроме этого в
состав микросхемы центрального контроллера включены устройства, которые поддерживают работу компьютера.
Функциональный контроллер — это СБИС, которая содержит контроллеры для подключения стандартных внешних устройств, таких как клавиатура, мышь, принтер, модем и т.д.