Презентация_лк_1

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ
Кафедра «Информационные системы и технологии» (ИСТ),
Лектор к.т.н., доцент Куляс Олег Леонидович
4. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем : учеб. для вузов, 2004
2. Юров М. Ассемблер. – Сп.Б.: 2000.
3. Финогенов К.Г. Основы языка ассемблера. –М.: Р и С, 2000.
4. К. Хамахер и др. Организация ЭВМ -.СПб.: Питер, 2003.
5. Белецкий Я. Турбо Ассемблер: версия 2.0: Учебное пособие для студентов вузов. – М.:
Машиностроение, 1994, - 160 с.
Дополнительная
1. Абель П. Язык Ассемблера для IBM PC и программирования /Пер. c англ. -М.:
”Высш.шк”, 1992.
2. Белецкий Я. Энциклопедия языка Си/ Пер. c польск.-М.: Мир,1992.
3. Новиков Ю. В., Калашников О. А., Гуляев С. Э. Разработка устройств сопряжения для
персонального компьютера IBM PC. Под общей редакцией Ю.В. Новикова. Практ. пособие. –
М.: ЭКОМ., 1998. – 224 с.
4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на
интегральных микросхемах: справочник. - М.: Радио и связь, 1990. -304 с.
1 Базовые принципы организации цифровых вычислительных машин
1.1 Краткая историческая справка развития вычислительной техники
Выделяют несколько этапов развития ВТ, которые, в основном, рассматриваются во
взаимосвязи с применяемой элементной базой и сменой технологий:
-электронные лампы;
- полупроводники;
- интегральные схемы различной степени интеграции.
ЭВМ первого поколения были созданы исключительно для выполнения
объёмных научно-технических расчётов. Элементная база – электронные
лампы.
Первая цифровая ЭВМ - ENIAC (Electronic Numerical Integrator and
Computer – электронный числовой интегратор и вычислитель). Идея
создания этого вычислителя была выдвинута в 1942 году Джоном Мочли
(1907 – 1980), а в 1946 году она была реализована практически совместно с
Преспером Эккертом (1919 – 1995) в Пенсильванском университете США.
Быстродействие – 5000 операций сложения или 360 операций умножения
в секунду.
В проекте, в качестве консультанта, принимал участие американский
математик Джон фон Нейман (1903 – 1957)
В СССР работы по созданию отечественных ЭВМ начались в 1947
году под руководством академика С. А. Лебедева
Первая отечественная ЭВМ МЭСМ (Малая Электронно-Счетная
Машина) была запущена в эксплуатацию в 1951 году и являлась первой в
континентальной Европе.
В апреле 1953 года в эксплуатацию поступила БЭСМ (Быстродействующая
Электронно-Счетная Машина), выполнявшая 8000 операций в секунду. Она
являлась самой быстродействующей в Европе. Примерно в тоже время
появились ЭВМ серий «Стрела», «Урал», а в 60-х годах - «Проминь», «Мир»,
«Минск», «Раздан». Эти машины могли справиться с широким кругом
научных вычислительных задач.
ЭВМ второго поколения - конец 50-х годов.
Элементная база – полупроводниковые приборы.
Первой ЭВМ, выполненной полностью на полупроводниках, стала
TRADIC (TRAnsistor DIgital Computer), созданная в США по заказу военновоздушных сил как прототип бортовой ЭВМ в 1954 году.
Первой отечественной ЭВМ на полупроводниковых приборах стала
управляющая ЭВМ «Днепр», разработанная под руководством
В.М.Глушкова и Б. Н. Малиновского в 1960 году.
Серийные отечественные ЭВМ второго поколения:
«Минск 32» - быстродействие 250000 операций в секунду ;
« Урал 16» - быстродействие 100000 операций в секунду;
«БЭСМ-6» (1967 год) - быстродействие 1000000 операций в секунду.
Принцип программной совместимости и появившиеся интегральные
микросхемы (ИМС) положили начало третьему этапу развития
вычислительной техники.
«IBM 360», появилась в 1966 году. Элементная база – ИМС.
В странах Совета Экономической Взаимопомощи (СЭВ) выпуск машин
данного класса, совместимых с IBM, начался в 1972 году. Был разработан
целый ряд ЭВМ - ЕС ЭВМ (ЭВМ единого стандарта) в порядке возрастания
быстродействия от ЕС 1010 до ЕС 1065
Появились новые понятия: малые ЭВМ, малые управляющие ЭВМ, мини
ЭВМ, супер ЭВМ.
В 1974 году страны СЭВ создали целое семейство малых ЭВМ (СМ ЭВМ),
предназначенных для использования в информационно-измерительных и
управляющих системах.
Четвертое поколение ЭВМ пример перехода количества в качество.
Интеграция электронных схем повысилась настолько, что появились Большие
Интегральные Схемы - БИС. Это дало объективную возможность изготовлять по
технологии БИС блоки ЭВМ или всю ЭВМ в целом.
Появилось понятие микропроцессор - МП (Intel, 1969 г.), стоимость ЭВМ резко
сократилась.
МикроЭВМ содержит МП вместе с запоминающим устройством (ЗУ),
устройство ввода-вывода информации и устройство связи с периферийным
оборудованием.
Микроконтроллер - это МП, который выполняет функции управления: в
современных ЭВМ управление дисководами, графопостроителями,
принтером.
1975 г. – создана первая персональная ЭВМ (ПЭВМ), предназначенная для
индивидуального использования и для решения широкого круга задач.
ALTAIR 8800 - Американская фирма MITS.
С середины 70-х годов активно прорабатываются вопросы построения
вычислительных машин пятого поколения – вычислительных машин с
искусственным интеллектом.
Согласно проекту создания ЭВМ пятого поколения такие машины кроме высокой
производительности, надёжности и низкой стоимости должны обладать качественно
новыми свойствами:
 возможностью взаимодействия с оператором с помощью естественного языка человеческой речи и графических изображений;

способностью системы обучаться, делать логические суждения, вести разумную
беседу с человеком в виде диалога;
 понимать содержимое баз данных, которые в этом случае превращаются в «базы
знаний» и используются при решении задач.
1.2 Принципы построения цифровых вычислительных машин
Цифровая ЭВМ – это программно-управляемая совокупность
технических средств, предназначенных для автоматизированной
обработки дискретных данных по заданному алгоритму.
Базовые принципы построения цифровых ЭВМ были сформулированы
американским математиком Джоном фон Нейманом в 1945 году. Их суть можно
свести к четырем принципам:
•
двоичного кодирования;
•
адресности;
•
однородности памяти;
•
программного управления.
1.3 Функциональная структура цифровой ЭВМ фон-неймановской
архитектуры и обобщенный алгоритм работы
Пусть нужно вычислить значение Z по формуле:
Z=a+b*c
Алгоритм решения может быть таким:
Ввести значение a;
Ввести значение b;
Ввести значение c;
Перемножить b и c, а результат сохранить в Z;
Сложить a и Z, результат сохранить в Z;
Вывести результат Z;
Прекратить вычисления.
1.3 Функциональная структура цифровой ЭВМ фон-неймановской
архитектуры и обобщенный алгоритм работы
1.4 Вычислительные машины и вычислительные системы
Цифровая ЭВМ – это программно-управляемая совокупность
технических средств, предназначенных для автоматизированной
обработки дискретных данных по заданному алгоритму.
Гордон Мур – один из основателей INTEL, в 1965 г. открыл
закономерность , получившую название закона Мура:
плотность транзисторов на кремниевой подложке удваивается
каждые 18-24 месяца, соответственно в два раза растет
производительность БИС и в два раза падает их стоимость.
Вычислительная система - совокупность взаимосвязанных и
взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного
оборудования и программного обеспечения, предназначенную для
автоматизированной обработки дискретных данных по заданному
алгоритму.
Закон Гроша
Сэвм=К1П 2эвм
Свс=К2ΣПi ,
где Сэвм, Cвс - соответственно стоимость ЭВМ и ВС;
К1, К2 - коэффициенты пропорциональности, зависящие от
технического уровня развития вычислительной техники;
Пэвм , Пi - производительность ЭВМ и i-гo из n вычислителей
(ЭВМ или процессоров).