- •Глава 1. Введение в информатику
- •1.1. Определение информатики. Понятие информации и информационной технологии. Формула Шеннона. Предмет и задачи информатики
- •1.2. Техническая база информатики Из истории создания и развития эвм
- •Классификация эвм
- •Классическая архитектура эвм общего назначения
- •Структура шин
- •Структура эвм 5-го поколения
- •Системы обработки данных
- •Программное обеспечение информатики
- •Операционные системы (ос)
- •Инструментальные языки и системы программирования
Структура шин
Существуют разные способы организации структуры ЭВМ. Набор проводов, обеспечивающих необходимые связи между отдельными блоками ЭВМ, называются шинами. Шина содержит линии данных и линии управления. Рассмотрим сначала одношинную однопроцессорную организацию ЭВМ (рис. 3).
Рис. 3. Одношинная однопроцессорная архитектура ЭВМ
Все устройства связаны с одной шиной. Поскольку шина может использоваться только для одной передачи, то в данный момент времени только одно устройство может быть активным. Подобная структура обеспечивает низкую стоимость ЭВМ и легкость подключения внешних устройств.
Недостатки однопроцессорной одношинной структуры в том, что при использовании одной шины общая продуктивность системы, во-первых, диктуется производительностью процессора, во-вторых, ограничивается последовательным характером процесса обмена информацией процессора с прочими устройствами. Увеличение производительности системы за счет повышения быстродействия элементов системы (процессора, памяти) дает положительный результат только до определенных пределов, так как ограничивается сверху пропускной способностью общей шины.
В простейшей одношинной двухпроцессорной архитектуре эффект «узкого места» шины в известной степени нейтрализуется. Каждый процессор имеет собственную память, в которой хранятся некоторые управляющие программы (рис. 4). Дополнительно в системе имеется общая память, доступная в данный момент одному из процессоров.
Рис. 4. Одношинная двухпроцессорная архитектура ЭВМ
Однако наличие общей магистрали и обмен с памятью в режиме разделения времени (в два такта) все же создают определенные ограничения.
Двухшинная структура позволяет повысить производительность системы. Существует два варианта двухшинной однопроцессорной структуры.
В первом варианте (рис. 5, а) ввод-вывод данных происходит под прямым управлением центрального процессора, во втором (рис. 5, б) – без участия процессора. В такой структуре реализуется параллельная работа нескольких устройств ЭВМ.
Недостатки приведенных выше структур снимаются в многошинной многопроцессорной организации ЭВМ. Рассмотрим один из примеров такой организации (рис. 6).
В данной системе имеется три процессора, причем два из них выполняют вспомогательные функции обслуживания внешних устройств. Поскольку имеется несколько шин, то одновременно в системе может работать несколько устройств.
б)
Рис. 5 Двухшинная однопроцессорная архитекутра ЭВМ
Многопроцессорная многошинная архитектура является базой для построения суперЭВМ, по своим характеристикам превосходящих большинство современных ЭВМ.
Рис. 6. Многошинная многопроцессорная архитектура ЭВМ
Структура эвм 5-го поколения
Работу пользователя ЭВМ в настоящее время можно представить с помощью схемы, представленной на рис.7.
Рис. 7. Схема работы пользователя на современной ЭВМ
Для решения задачи на ЭВМ необходима программа, которую создает либо сам пользователь, либо программист.
Архитектура ЭВМ 5-го поколения предусматривает наличие интеллектуального интерфейса, заменяющего программиста (рис. 8).
Рис. 8. Структура ЭВМ 5-го поколения
В состав интеллектуального интерфейса (ИИ) входят: 1 – процессор общения; 2 – планировщик («автоматический программист»); 3 – база знаний. Пользователь ставит задачу такой ЭВМ на естественном языке (возможно, в рукописной или речевой форме); процессор общения переводит задание в форму, понятную планировщику, который, используя знания из базы знаний, разрабатывает программу, решающую поставленную задачу. Затем программа выполняется той частью ЭВМ 5-го поколения, которая обозначена на рис. 8 как обычная ЭВМ.