Определение вычислительной машины и вычислительной системы. Основные понятия и определения микропроцессорной техники: микропроцессор, микропроцессорная система, микроконтроллер. Технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ.
Вычислительная машина – это комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.
Вычислительная система – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или вычислительных машин, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для подготовки и решения задач пользователей.
Микропроцессорная техника (МПТ) включает технические и программные средства для построения микропроцессоров и микроконтроллеров, а также различных микропроцессорных устройств и систем, в том числе персональных компьютеров.
Микропроцессор (МП) – программно-управляемое устройство, выполняющее процесс обработки цифровой информации и управления им, построенное на одной или нескольких БИС.
Микропроцессорная система (МПС) – функционально законченное изделие, выполненное на основе микропроцессора. Она включает в себя также память, устройства ввода/вывода и ряд других для выполнения заданных функций.
Микроконтроллер (МК) – это функционально законченная микропроцессорная система обработки данных, которая реализована в виде одной БИС. МК объединяет в одном кристалле все основные элементы МПС: центральный процессор, память, устройства ввода/вывода, а также большой набор периферийных устройств. МК предназначены для реализации устройств управления, встраиваемых в разнообразную аппаратуру.
Функциональные возможности ЭВМ обусловлены следующими технико-эксплуатационными характеристиками:
быстродействие, измеряемое количеством операций, выполняемых ЭВМ в единицу времени,
разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ,
состав, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств,
состав и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации,
типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов компьютера между собой (тип внутримашинного интерфейса),
способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность),
типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в ЭВМ,
наличие и функциональные возможности программного обеспечения,
способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ),
система и структура машинных команд,
возможность подключения к каналам связи и вычислительной сети,
эксплуатационная надежность ЭВМ.
Основные классы вычислительных машин и их сравнительная характеристика.
По назначениюЭВМ можно разделить на три группы
Универсальные ЭВМ предназначены для решения инженерно-технических, экономических, математических, информационных задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами универсальных ЭВМ являются:
- высокая производительность;
- разнообразие форм обрабатываемых данных при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
- большой набор выполняемых операций;
- большая емкость оперативной памяти;
- развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение различных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения узкого круга задач, связанных с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Проблемно-ориентированные ЭВМ обладают ограниченными, по сравнению с универсальными ЭВМ, аппаратными и программными ресурсами.
Специализированные ЭВМ предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
По этапам создания и элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:
1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах.
2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).
3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе).
Интегральная схема – электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число активных элементов (диодов и транзисторов).
4-е поколение, 80 – 90-е годы: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах (сотни тысяч - десятки миллионов активных элементов в одном кристалле).
5-е поколение, настоящее время: компьютеры со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
По размерам и вычислительной мощности ЭВМ делятся
Исторически первыми появились большие ЭВМ,элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.
Малые ЭВМ или миниЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов для управления технологическими процессами.
МикроЭВМ – это средства обработки информации, построенные на основе микропроцессорных комплектов БИС.
