Для анализа и синтеза схем в ЭВМ при алгоритмизации и программировании используется математический аппарат алгебры логики. Значения элементов: 0 и 1. Алгебра логики оперирует с высказываниями.
Высказывание – любое предложение, в отношении которого имеет смысл утверждение об его истинности или ложности и при этом удовлетворяет закону исключения 3-го, т.е. каждое высказывание или истинно, или ложно.
Логические операции:
1. Логическое умножение (конъюнкция) ^, *
2. Логическое сложение (дизъюнкция) ˅, +
3. Отрицание (инверсия) −,, Г
4. Эквивалентность.
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.
Самым древним инструментом для счёта является человеческая рука. Первым механизмом для счёта был абак – камушки перемещались по жёлобу. 5-7 век – укрепление десятичной СС. 40-ые годы 18 века – Блезом, Паскалем изобретено механическое устройство для складывания чисел. Лейбниц – устройство для умножения и сложения чисел. 19 век – Чарльз Бебидж соединил идею механической машины с программным управлением. 30-ые годы 20 века – в США построили первую ЭВМ, включавшую элементы сложения, вычитания, электронную память и механические компоненты. Основоположник отечественной вычислительной техники – Лебедев, создал малую электронную счётную Машину.
Поколение ЭВМ – все типы и модели ЭВМ, разработанные фирмами разных стран, но построенные на одинаковых научных и технических принципах.
Поколения ЭВМ:
1. Первое поколение. 50-ые года 20 века. ЭВМ на электронных лампах. Связь с пользователем осуществлялась через пульт управления, программирование – в командах.
2. Второе поколение. 60-ые годы 20 века. ЭВМ на транзисторах. Программирование осуществлялось и использованием алгоритмических языков высокого уровня (Basic, Алгол, Фортран), связь с пользователем – с помощью бумажного носителя, перфокарт.
3. Третье поколение. 70-ые годы 20 века. ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции. Связь с пользователем – через алфавитно-цифровой терминал.
4. Четвёртое поколение. 80-ые года 20 века. ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах. Связь с пользователем – через монитор.
5. Пятое поколение. 90-ые годы 20 века. ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессорах. Связь с пользователем – через устройства голосовой связи.
6. Шестое поколение. Оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой.
Общая тенденция развития: создание сетей, переход от отдельной машины к комплексам вычислительной сети.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ.
По принципам действия
цифровые гибридные
аналоговые
для работы с цифровой для работы с информацией, комбинированные действия
информацией представленной в непрерывной
аналоговой форме
По производительности
супер ЭВМ универсальные компьютеры
мини- и микрокомпьютеры (большие ЭВМ)
сверхпроизводительные упрощённая организация общего назначения первых
системы. Сотни тысяч меньшая стоимость, трёх поколений, для решения
операций в секунду для решения широкого сложных экономических и
круга задач научно-технических задач
По назначению в системе обработки
Сервер сетевые персональные
профессиональные
рабочие станции
для обработки специализированный делового применения, для
запросов от высокопроизводительный работы в вычислительной
программ-клиентов компьютер, для проф. сети, может работать
деятельности в автономно, настройка -
определённой области централизованно
терминал персональный
устройство для ввода и настольная или переносная
передачи команд ЭВМ, для универсальных
пользователя, выдачи запросов
результатов
Категории персональных компьютеров:
1) производственный – невысокая цена, надёжность, высокая производительность.
2) домашний – для индивидуальной работы в домашних условиях.
3) рабочие станции
4) для офиса – высокопроизводительные машины, высокие ресурсы по всем параметрам
5) notebook – записная книжка, размеры чемодана, располагает всеми атрибутами настольного компьютера
6) palmtop – ладонный компьютер набольших габаритов и ограниченными функциями
7) pocket – карманный компьютер.
От внутренней структуры:
1) векторно-конвейерные – наличие конвейерных функциональных устройств и набора векторных команд
2) массивно-параллельные с распределённой памятью – микропроцессоры соединены сетевым оборудованием
3) параллельные с общей памятью – вся ОП разделяется несколькими процессорами
4) кластерные – комбинация трёх предыдущих направлений. Несколько процессоров традиционных и векторно-конвейерных и общая память.
АРХИТЕКТУРА ЭВМ.
Любая ЭВМ для выполнения своих функций должна иметь минимальный набор функциональных блоков, составляющих классическую структуру ЭВМ:
1. Арифметико-логическое устройство
2. Запоминающее устройство
3. Устройство ввода
4. Устройство вывода
5. Устройство управления, обеспечивающее работу все устройств ЭВМ.
Системный блок: корпус с блоком питания, системная (материнская плата), внутренние устройства.
Основные компоненты компьютера:
- устройство для чтения лазерных дисков (СD-ROM)
- устройство для чтения и записи больших объёмов информации (жёсткий диск, винчестер).
Материнская плата:
- микропроцессор – сверхбольшая интегральная схема, выполняет функции центрального процессора, производит обработку информации и вычисления. Параметры: разрядность (сколько бит информации может обрабатывать одновременно, за один такт), тактовая частота (количество тактов в секунду), рабочее напряжение (тепловыделение в процессоре), производительность.
- системная шина – обеспечивает сопряжение для всех устройств компьютера между собой, передаёт информацию между процессором и другими устройствами.
- блок питания – преобразует переменное напряжение сети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания устройств.
- оперативная память
- микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляет работой внутренних устройств
- слоты.
Устройства ввода:
1) Клавиатура – клавишное устройство для ввода алфавитно-числовых данный и команд управления в персональный компьютер (алфавитно-цифровая область, навигационная, дополнительная, функциональная клавиши)
2) Мышь – оперативное устройство управления, служит для указания объектов на экране, обеспечивает ввод данных. В 1964 году изобрёл Дуглас Карл Энгельбард.
3) Сканер – обеспечивает ввод графической информации.
4) Графический планшет (дигитайзер).
5) Камеры и т.д.
Устройства вывода:
1) монитор – устройство визуального представления информации.
2) принтеры – для вывода информации на печать (матричные, лазерные, струйные, литерные)
3) стример – устройство записи большой ёмкости, для записи информации на магнитную ленту.
Дополнительные устройства:
1) модемы – устройства, обеспечивающее взаимодействие компьютеров и последовательную передачу данных через телефонную сеть.
2) плоттеры – устройства для вывода графиков и диаграмм.
3) видеокамера
4) сетевое обеспечение – устройства, используемые для совместной работы нескольких компьютеров
5) источники бесперебойного питания – обеспечивают работу компьютера при колебаниях напряжения и при полном отключении.