Здавалка
Главная | Обратная связь

Тема. Конструктивний різновид мікро ЕОМ



Класифікація ЕОМ за принципом дії, комп'ютер - комплекс технічних засобів, призначених для автоматичноїобробки інформації в процесі вирішення обчислювальних та інформаційних задач.

За принципом дії обчислювальні машини діляться на три великі класи: аналогові (АВМ), цифрові (ЦОМ) і гібридні (ГВМ).

Критерієм поділу обчислювальних машин на ці три класи є форма подання інформації, з якою вони працюють.

ЦВМ - обчислювальні машини дискретної дії, працюють з інформацією, представленою в дискретної, а точніше, у цифровій формі.

АВМ - обчислювальні машини безперервної дії, працюють з інформацією, представленою в безперервній (аналогової) формі, тобто у вигляді безперервного ряду значень будь-якої фізичної величини (найчастіше електричної напруги).

ГВМ - обчислювальні машини комбінованої дії працюють з інформацією, представленою і в цифровій, і в аналоговій формі; вони поєднують в собі достоїнства АВМ та ЦОМ. ГВМ доцільно використовувати для вирішення завдань управління складними швидкодіючими технічними комплексами.

Аналогові обчислювальні машини дуже прості та зручні в експлуатації; програмування задач для рішення на них, як правило, нетрудомістке; швидкість вирішення завдань змінюється за бажанням оператора і може бути зроблена як завгодно великий (більше, ніж у ЦВМ), але точність рішення задач дуже низька (відносна похибка 2-5%). На АВМ найбільш ефективно вирішувати математичні завдання, що містять диференціальні рівняння, що не вимагають складної логіки.

Найбільш широке поширення одержали ЦВМ з електричним поданням дискретної інформації - електронні цифрові обчислювальні машини, зазвичай звані просто електронними обчислювальними машинами.

Класифікація ЕОМ по етапах створення. По етапах створення та використовуваної елементної базі ЕОМ умовно діляться на покоління:

Перше покоління, 50-і роки; ЕОМ на електронних вакуумних лампах.

Друге покоління, 60-і роки; ЕОМ на дискретних напівпровідникових приладах (транзисторах).

Третє покоління, 70-і роки; ЕОМ на напівпровідникових інтегральних схемах з малої і середньої ступенем інтеграції (сотні - тисячі транзисторів в одному корпусі).

Четверте покоління, 80-і роки; ЕОМ на великих і надвеликих інтегральних схемах - мікропроцесорах (десятки тисяч - мільйони транзисторів в одному

П'яте покоління, 90-і роки; ЕОМ з багатьма десятками паралельно працюють мікропроцесорів, дозволяють будувати ефективні системи обробки знань; ЕОМ на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторної структурою, одночасно виконують десятки послідовних команд програми;

Шосте і наступні покоління; оптоелектронні ЕОМ з масовим паралелізмом і нейтронної структурою - з розподіленою мережею великого числа (десятки тисяч) нескладних мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейтронних біологічних систем.

Кожне наступне покоління ЕОМ має в порівнянні з попередніми істотно кращі характеристики. Так, продуктивністьЕОМ і ємність усіх запам'ятовуючих пристроїв збільшується, як правило, більше ніж на порядок.

Класифікація ЕОМ за призначенням. За призначенням ЕОМ можна розділити на три групи: універсальні (загального призначення), проблемно-орієнтовані та спеціалізовані.

Універсальні ЕОМ призначені для вирішення самих різних інженерно-технічних завдань: економічних,математичних, інформаційних та інших завдань, що відрізняються складністю алгоритмів і великим обсягом оброблюваних даних. Вони широко використовуються в обчислювальних центрах колективного користування та в інших потужних обчислювальних комплексах.

Характерними рисами універсальних ЕОМ є:

o висока продуктивність;

o різноманітність форм оброблюваних даних: двійкових, десятірічних, символьних, при великому діапазоні їх зміни і високого ступеня їх подання;

o велика номенклатура виконуваних операцій, як арифметичних, логічних, так і спеціальних;

o велика ємність оперативної пам'яті;

o розвинена організація системи введення-виведення інформації, що забезпечує підключення різноманітних видів зовнішніх пристроїв.

Проблемно-орієнтовані ЕОМ служать для вирішення більш вузького кола завдань, пов'язаних, як правило, зуправлінням технологічними об'єктами; реєстрацією, накопиченням і обробкою відносно невеликих обсягів даних; виконанням розрахунків за відносно нескладним алгоритмах; вони володіють обмеженими у порівнянні з універсальними ЕОМ апаратними та програмними ресурсами.

До проблемно-орієнтованим ЕОМ можна віднести, зокрема, всілякі керуючі обчислювальні комплекси.

Спеціалізовані ЕОМ використовуються для вирішення вузького кола завдань або реалізації суворо певної групи функцій. Така вузька орієнтація ЕОМ дозволяє чітко спеціалізувати їх структуру, істотно знизити їх складність і вартість при збереженні високої продуктивності і надійності їх роботи.

До спеціалізованих ЕОМ можна віднести, наприклад, програмовані мікропроцесори спеціального призначення; адептером і контролери, виконують логічні функції управління окремими нескладними технічними пристроями узгодження і сполучення роботи вузлів обчислювальних систем.

Класифікація ЕОМ за розмірами і функціональними можливостями. За розмірами і функціональними можливостями ЕОМ можна розділити на надвеликі, великі, малі, надмалі (мікро ЕОМ).

Функціональні можливості ЕОМ зумовлюють найважливіші техніко-експлуатаційні характеристики:

- Швидкодія, вимірюване усередненим кількістю операцій, виконуваних машиною за одиницю часу;

- Розрядність і форми представлення чисел, з якими оперує ЕОМ;

- Номенклатура, ємність і швидкодію усіх запам'ятовуючих пристроїв;

- Номенклатура та техніко-економічні характеристики зовнішніх пристроїв зберігання, обміну і введення-виведення інформації;

- Типи і пропускна здатність пристроїв зв'язку і сполучення вузлів ЕОМ між собою (внутримашинного інтерфейсу);

- Здатність ЕОМ одночасно працювати з декількома користувачами і виконувати одночасно кілька програм (багатопрограмного);

- Типи і техніко-експлуатаційні характеристики операційних систем, що використовуються в машині;

- Наявність і функціональні можливості програмного забезпечення;

- Здатність виконувати програми, написані для інших типів ЕОМ (програмна сумісність із іншими типами ЕОМ);

- Система і структура машинних команд;

- Можливість підключення до каналів зв'язку і до обчислювальної мережі;

- Експлуатаційна надійність ЕОМ;

- Коефіцієнт корисного використання ЕОМ в часі, який визначається співвідношенням часу корисної роботи і часу профілактики.

Історично першими з'явилися великі ЕОМ, елементна база яких пройшла шлях від електронних ламп до інтегральних схем з надвисокою ступенем інтеграції. Перша велика ЕОМ ЕНІАК була створена в 1946 році. Ця машина мала масу більш 50 т., швидкодія кілька сотень операцій в секунду, оперативну пам'ять ємністю 20 чисел; займала величезний зал площею 100 кв. м.

Продуктивність великих ЕОМ виявилася недостатньою для ряду завдань: прогнозування метеообстановки, управління складними оборонними комплексами, моделювання екологічних систем та ін Це стало передумовою для розробки і створення суперЕОМ, найпотужніших обчислювальних систем, що інтенсивно розвиваються і в даний час.

Поява в 70-х роках малих ЕОМ обумовлено, з одного боку, прогресом у галузі електронної елементної бази, а з іншого - надмірністю ресурсів великих ЕОМ для ряду додатків. Малі ЕОМ використовуються найчастіше для управління технологічними процесами. Вони більш компактні і значно дешевше великих ЕОМ.

Подальші успіхи в області елементної бази та архітектурних рішень привели до виникнення суперміні-ЕОМ - обчислювальної машини, що відноситься з архітектури, розмірам і вартості до класу малих ЕОМ, але по продуктивностіпорівнянної з великої ЕОМ.

Винахід в 1969 році мікропроцесора призвело до появи в 70-х роках ще одного класу ЕОМ - мікроЕОМ. Саме наявність мікропроцесора служило спочатку визначальною ознакою мікроЕОМ. Зараз мікропроцесори використовуються у всіх без винятку класах ЕОМ [1].

Можна навести наступну класифікацію мікроЕОМ:

1. Універсальні

1. Сітьові мікроЕОМ - це потужні мікроЕОМ, обладнані декількома відеотерміналами і функціонують в режимі поділу часу, що дозволяє ефективно працювати на них відразу декільком користувачам.

2. Персональні комп'ютери - однокористувацькі мікроЕОМ задовольняють вимогам загальнодоступності і універсальності застосування

2. Спеціалізовані

1. Робочі станції є однокористувацькі потужні мікроЕОМ, спеціалізовані для виконання певного виду робіт (графічних, інженерних, видавничих та ін)

2. Сервери - розраховані на багато потужні мікроЕОМ в обчислювальних мережах, виділені для обробки запитів від всіх станцій мережі.

Звичайно, вищенаведена класифікація дуже умовна, бо потужний сучасний персональний комп'ютер, оснащені проблемно-орієнтованим програмним і апаратним забезпеченням, може використовуватися і як повноправна робоча станція, і як многопользовательная мікроЕОМ, і як хороший сервер, але за своїми характеристиками майже не поступається малим ЕОМ.

Основні види ЕОМ.

СуперЕОМ. До суперЕОМ відносяться потужні багатопроцесорні обчислювальні машини з швидкодією сотнімільйонів - десятки мільярдів операцій в секунду.

Типова модель суперЕОМ 2000 р. по прогнозу буде мати такі характеристики:

o високопараллельная багатопроцесорна обчислювальна система з швидкодією приблизно 100000 MFLOPS;

o ємність: оперативної пам'яті 10 Гбайт, дискової пам'яті 1 - 10 Тбайт (або 1000 Гбайт);

o розрядність 64; 128 біт.

Фірма Cray Research має намір в 2000 р. створити суперЕОМ продуктивністю 1 TFLOPS = 1000000 MFLOPS.

Створити таку високопродуктивну ЕОМ за сучасною технологією на одному мікропроцесорі не представляється можливим на увазі обмеження, обумовленого кінцевим значенням швидкості розповсюдження електромагнітних хвиль (300000 км / с), бо час поширення сигналу на відстань кілька міліметрів (лінійний розмір сторони мікропроцесора) при швидкодії 100 млрд. оп / с стає порівнянним з часом виконання однієї операції. Поять суперЕОМ створюються у вигляді високопараллельних багатопроцесорних обчислювальних систем (МПВС).

Високопараллельние МПВС мають кілька різновидів:

- Магістральні (конвеєрні) МПВС, в яких процесори одночасно виконують різні операції над послідовним потоком оброблюваних даних; за прийнятою класифікацією такі МПВС відносяться до систем з багаторазовим потоком команд і однократним потоком даних (МКОД або MISD)

- Векторні МПВС, в яких всі процесори одночасно виконують одну команду над різними даними - одноразовий потік команд з багаторазовим потоком даних (ОКМД або SIMD).

- Матричні МПВС, в яких мікропроцесори одночасно виконують різні операції над декількома послідовними потоками даних (, МКМД або MIMD).

У суперЕОМ використовуються всі три варіанти архітектури МПВС:

- Структура MIMD в класичному її варіанті (наприклад, в суперкомп'ютері BSP фірми Burroughs

- Паралельно-конвеєрна модифікація, інакше, MMISD, тобто багатопроцесорна MISD - архітектура (наприклад, в суперкомп'ютері «Ельбрус 3»).

- Паралельно-векторна модифікація, інакше, MSIMD, тобто багатопроцесорна SIMD-архітектура (наприклад, в суперкомпьтере Cray 2).

Найбільшу ефективність показала MSIMD-архітектура, тому в сучасних суперЕОМ найчастіше використовуєтьсясаме вона (суперкомп'ютери фірм Cray, Fujistu, NEC, Hitachi і ін)

Великі ЕОМ за кордоном часто називають мейнфреймами (Mainframe). До мейнфреймам відносяться, як правило, комп'ютери, що мають такі характеристики:

o продуктивність не менш 10 MIPS;

o основну пам'ять ємністю від 64 до 10000 MIPS;

o зовнішню пам'ять не менше 50 Гбайт;

o багатокористувацький режим роботи (обслуговують одночасно від 16 до 1000 користувачів).

Основні напрямки ефективного застосування мейнфреймів - це рішення науково-технічних завдань, робота в обчислювальних системах з пакетною обробкою інформації, робота з великими базами даних, управління обчислювальними мережами та їх ресурсами. Останній напрям - використання мейнфреймів в якості великих серверів обчислювальних мереж часто наголошується фахівцями серед найбільш актуальних.

Родоначальником сучасних великих ЕОМ, за стандартами якої в останні кілька десятиліть розвивалися ЕОМ цього класу в більшості країн світу, є фірма IBM.

Серед кращих сучасних розробок мейнфреймів за кордоном у першу чергу слід відзначити: американський IBM 390, IBM 4300, (4331, 4341, 4361, 4381), які прийшли на зміну IBM 380 в 1979 році, і IBM ES / 9000, створені в 1990 році, а також японські комп'ютери M 1800 фірми Fujitsu.

Малі ЕОМ - надійні, недорогі і зручні в експлуатації комп'ютери, що володіють кілька більш низькими в порівнянні з мейнфреймам можливостями.

МікроЕОМ. Міні-ЕОМ (і найбільш потужні з них суперміні-ЕОМ) володіють наступними характеристиками:

o продуктивність до 100 MIPS;

o ємність основної пам'яті - 4-512 Мбайт;

o ємність дискової пам'яті - 2-100 Гбайт;

o число підтримуваних користувачів - 16-512.

Усі моделі міні-ЕОМ розробляються на основі мікропроцесорних наборів інтегральних мікросхем, 16 -, 32 -, 64-розрядних мікропроцесорів. Основні їх особливості: широкий діапазон продуктивності в конкретних умовах застосування, аппаратівная реалізація більшості системних функцій вводу-виводу інформації, проста реалізація мікропроцесорних та багатомашинних систем, висока швидкість обробки переривань, можливість роботи з форматами даних різної довжини.

До достоїнств міні-ЕОМ можна віднести: специфічну архітектуру з великою модульність, краще, ніж у мейнфреймів, співвідношення продуктивність / ціна, підвищена точність обчислень.

Міні-ЕОМ орієнтовані на використання в якості керуючих обчислювальних комплексів. Традиційна для подібних комплексів широка номенклатура периферійних пристроїв доповнюється блоками межпроцессорной зв'язку, завдяки чому забезпечується реалізація обчислювальних систем із змінною структурою.

Поряд з використанням для управління технологічними процесами міні-ЕОМ успішно застосовується для обчислень в багатокористувацьких обчислювальних системах, в системах автоматизованого проектування, в системах моделювання нескладних об'єктів, в системах штучного інтелекту.

Персональний комп'ютер для задоволення потреб загальнодоступності і універсальності повинен мати такі характеристики:

o малу вартість, що знаходиться в межах доступності для індивідуального покупця;

o автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;

o гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, в побуті;

o «Дружність" операційної системи та іншого програмного забезпечення, що обумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки.

За кордоном найпоширенішими моделями ПК в даний час є IBM PC з мікропроцесорами Pentium і Pentium Pro.

Персональні комп'ютери можна класифікувати по ряду ознак. За поколінням ПК діляться наступним чином:

o ПК 1-го покоління - використовують 8-бітні мікропроцесори;

o ПК 2-го покоління - використовують 16-бітові мікропроцесори;

o ПК 3-го покоління - використовують 32-бітові мікропроцесори;

o ПК 4-покоління - використовують 64-бітові мікропроцесори.

 

СРС № 48







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.