Функциональная и структурная организация ЭВМ.

Технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ.

Основным техническим параметром ЭВМ является быстродействие.

Быстродействие ЭВМ - среднестатистическое число операций, выполняемых ЭВМ за единицу времени.

Различают следующие виды быстродействия:

1) пиковое (предельное быстродействие) - быстродействие процессора без учета времени обращения в оперативной памяти за операндами.

2) номинальное - быстродействие работы процессора с оперативной памятью.

3) системное - быстродействие базовых технических программных средств, входящих в ЭВМ.

Методы определения быстродействия разделяются на три группы:

1) расчетные

2) экспериментальные

3) имитационные

Для данных типов производительности используются следующие единицы измерения:

1) MIPS - миллион целочисленных операций в секунду

2) MFLOPS - миллион операций над числами с плавающей запятой (ЧПЗ) в секунду.

GFLOPS, TFLOPS.

Вторая характеристика - емкость памяти.

Максимальное количество данных хранящихся в памяти.

К другим технико-эксплуатационным характеристикам относятся: разрядность обрабатываемых слов и кодовых шин интерфейса, тип системного и локальных интерфейсов, типы емкость оперативной, Кеш и внешней памяти, тип видеоадаптера и видеомонитора, надежностные характеристики, стоимостные характеристики.

Интегральная схема (ИС) - законченный функциональный блок, соответствующий сложной транзисторной схеме, вытравленной на поверхности кристалла кремния.

Классификация ЭВМ по поколениям.

Первое поколение (1940-1950г.): основной активный элемент - электронная лампа.

Для построения оперативной памяти (ОП) использовались ферритовые сердечники, в качестве устройств ввода/вывода - стандартная телеграфная аппаратура, а затем УВВ (устройства ввода/вывода) на перфокартах и перфолентах.

Второе поколение (60-е года): основной активный элемент - транзистор. Отличительные черты: применение печатного монтажа, специализация по применению, появление алгоритмических языков, появление многопрограммных ЭВМ, применение УВВ на магнитных носителях.

Третье поколение (конец 70-х годов): в качестве элементной базы использовались интегральные схемы с многослойным печатном монтажом. Отличительные черты: ИС малой и средней степени интеграции (10² 10³), увеличение количества устройств ввода/вывода, развитие ОС. Возможность удаленного доступа пользователей, применение методов автоматизированного проектирования.

Четвертое поколение (): характеризуется применением БИС и СБИС (больших и сверх больших ИС) с высокой степенью интеграции (~10⁶). Отличительные черты: тенденция к унификации ЭВМ, развитие микро- и миниЭВМ, использование быстродействующих систем памяти, Моп-технологий, появление первых ПК и рабочих станций. Пятое поколение характеризуется высокой степенью интеллектуализации обработки информации, упрощение создания ПО, использование мультимедиа и интернет-технологий.

Классификация по назначению:

Универсальные ЭВМ предназначены для решения различных прикладных задач. Отличаются сложностью алгоритмов и объемами обрабатываемых данных

Проблемно-ориентированы служат для решения узкого спектра задач, предназначены как правило используются для создания управляющих вычислительных комплексов.

Специализированные служат для реализации строго определенной группы функций, имеют специализированную структуру.

Классификация по функциональным возможностям и размерам.

Функциональная и структурная организация ЭВМ.

Функциональная организация ЭВМ – это абстрактная модель ЭВМ, описывающая функциональные возможности ЭВМ и предоставляемые ею услуги. Предусматриваемые абстрактной моделью функции ЭВМ реализуются на основе реальных физических средств в рамках определенной структуры. Под структурной организацией понимается некоторая физическая модель, устанавливающая состав, порядок, и принципы взаимодействия основных функциональных частей ЭВМ без излишних деталей их технической реализации.

По степени детализации различают структурные схемы на уровне устройств, блоков, узлов, элементов.

Устройства – наиболее крупная функциональная часть, выполняет глобальные операции над закодированными данными.

Блок – функциональный компонент, состоящий из элементов и узлов и выполняющий операции над машинными словами, или управляющий такими операциями.

Узел – часть ЭВМ, состоящая из более простых элементов. И представляющих собой сборочную единицу.

Элемент – простейшее устройство, выполняющее одну операции над входными сигналами.

Блоки и устройства часто изготавливаются в виде самостоятельных конструктивных модулей.

Функциональная организация играет ведущую роль и определяет структурную организацию ЭВМ.