2. По вычислительной мощности и габаритам
СуперЭВМ - Класс сверхпроизводительных ЭВМ, предназначенных для решения особо сложных задач в областях науки, техники и управления. Сверхвысокая производительность достигается преимущественно за счет параллельной архитектуры, предусматривающей использование большого числа функционально-ориентированных процессоров (см. выше “многопроцессорная ЭВМ”) и параллельного программирования, сверхглубокого охлаждения процессоров (до температур, близких к абсолютному нулю) а также высокоскоростных СБИС. В мире насчитывается ограниченное количество ЭВМ такого типа (порядка 500). Основными производителями их являются фирмы США и Японии, в частности - Cray, Fujitsu и NEC.
Большая ЭВМ - ЭВМ, имеющая высокую производительность, большой объем основной и внешней памяти, обладающая способностью параллельной обработки данных и обеспечивающая как пакетный, так и интерактивный ( диалоговый) режимы работы.
ЭВМ средней производительности [medium computer ] - ЭВМ с производи-тельностью до нескольких миллионов операций в секунду, емкостью оперативной памяти в несколько десятков Мбайт и разрядностью машинного слова не менее 32.
Малая ЭВМ , мини-ЭВМ - В прошлом так назывались ЭВМ, конструктивно выполненные в одной стойке и занимавшие небольшой объем (порядка десятых долей кубометра). По сравнению с большими и средними машинами мини-ЭВМ обладают существенно более низкой производи-тельностью и объемом памяти. Термин “мини-ЭВМ” не имеет точного определения, он очень близок по содержанию к термину “микроЭВМ”, четкой границы между двумя классами этих машин нет.
3. По назначению
Универсальная ЭВМ - ЭВМ, предназначенная для решения широкого класса задач. ЭВМ этого класса имеют разветвленную и алгоритмически полную систему операций, иерархическую структуру ЗУ и развитую систему устройств ввода-вывода данных.
встроенные
Специализированная ЭВМ - ЭВМ, предназначенная для решения узкого класса определенных задач. Характеристики и архитектура машин этого класса определяются спецификой задач, на которые они ориентированы, что делает их более эффективными в соответствующем применении по отношению к универсальным ЭВМ.
19. Архитектура пэвм. Принципы Фон Неймана
Принципы фон Неймана
Компьютер должен иметь следующие устройства:
арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;
устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;
запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;
внешние устройства для ввода-вывода информации
Необходимость использования двоичной системы счисления;
Иерархическая организация памяти;
Создание арифметического устройства на основе схем, реализующих операции сложения, и указание на то, что создание специализированных устройств для выполнения других операций не целесообразно;
Параллельная организация вычислений, когда операции над числами осуществляются одновременно по всем разрядам.
Концепция хранимой программы: программа хранится в памяти машины точно так же, как и числа. Это позволяет оперировать с закодированной в двоичном коде программой так же, как и с числами, что дает возможность изменять программу по ходу ее выполнения (этот процесс называется переадресацией).
Особенности современных компьютеров
АЛУ и УУ, объединены в единое устройство — центральный процессор.
Процесс выполнения программ может прерываться для выполнения неотложных действий, связанных с поступившими сигналами от внешних устройств компьютера — прерываний.
Параллельная обработка данных на нескольких процессорах.
В-20 Состав и характеристика основных функциональных модулей ПЭВМ : материнская плата.
Материнская плата – основная плата компьютера
Обеспечивает связь между всеми устройствами ПК, посредством передачи сигнала от одного устройства к другому.
На поверхности материнской платы имеется большое количество разъемов предназначенных для установки других устройств: sockets – гнезда для процессоров; slots – разъемы под оперативную память и платы расширения; контроллеры портов ввода/ вывода.
Материнская плата компьютера – это плата с набором чипов, на которой посредством различных разъёмов подключаются большинства компонентов компьютера. Материнская плата включает в себя чипсет, который согласует всю работу центрального процессора и других частей компьютера, а также различные разъемы. Многие устройства, присоединяются к материнской плате, посредством одного или нескольких слотов расширения или сокетов. А некоторым современным материнским платам можно подсоединиться с помощью беспроводных устройств (Bluetooth, Wi-Fi, IrDA).
В-21 Состав и характеристика основных функциональных модулей ПЭВМ : процессор.
Процессор - основная микросхема, выполняющая обработку информации. Основные внутренние схемы процессора – АЛУ, внутренняя память (регистры), кэш-память (сверхоперативная память) и схемы управления всеми операциями и внешними шинами.
Основные характеристики: тактовая частота (кол-во тактов в единицу времени, чем выше тактовая частота, тем больше команд может выполнить процессор за 1 времени) и разрядность (сколько бит данных процессор может обработать за 1 такт, бывают 16, 32, 64,128 разрядные процессоры).
Микропроцессорный комплект (чипсет) — это набор микросхем, необходимых для взаимодействия процессора со всеми остальными электронными устройствами.
доп. Центральный процессор выполняет функции обработки данных и управления в соответствии с командами программы решения задачи. Основная память, включающая оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), используются для хранения программ и данных. Внешние устройства обеспечивают связь пользователя с микро-ЭВМ и долговременное хранение данных. Подключение внешних устройств к системной магистрали осуществляется с помощью специальных электронных блоков, называемых контроллерами внешних устройств . С помощью контроллеров ВУ достигается согласование алгоритмов функционирования ВУ и системной магистрали. Организация связей между ЦП, ОП и контроллерами внешних устройств в современных микроЭВМ унифицирована. Управление системной магистралью возлагается на центральный процессор микроЭВМ, который в результате последовательного чтения и дешифрации команд программы обеспечивает взаимосвязь и обмен данными между функциональными модулями через системную магистраль. Центральный процессор (ЦП) системного устройства содержит: основной микропроцессор, основной синхрогенератор, схемы синхронизации, внешние регистры и буферы. Конструкция системной платы позволяет дополнительно подключать арифметический сопроцессор , повышающий вычислительную мощность и производительность ПК. Микропроцессоры связаны между собой линиями передачи данных, адресов и управляющих сигналов, образующими внутреннюю шину. Большая часть линий внутренней шины используется всеми схемами и цепями ПК. Это вызывает необходимость усиления и буферизации сигналов, как с целью временного согласования, так и для разделения некоторых из них, при подаче которых одна линия внутренней шины используется параллельно несколькими цепями. Это осуществляется с помощью внешних регистров и буферов ЦП. Линии, распространяющиеся за этими регистрами, объединены в так называемую системную шину, или канал центрального процессора, или канал ввода/вывода. Основная память системы. Для эффективного использования памяти необходимо изучить ее организацию. Микропроцессор может адресовать 1 048 576 байт (1М байт) памяти, подразделяемой , как известно, на два основных типа: постоянную, называемую также постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) и оперативную (ОЗУ). Каждому байту (ячейке) памяти присвоен свой адрес. Адресное пространство памяти охватывает адреса от 00000 до FFFFF (шестнадцатеричные).
В-17 Состав и характеристика основных функциональных модулей ПЭВМ : системная шина.
Системная шина основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая связь всех его устройств между собой.
Основных шин три:
адресная,
шина данных,
шина команд.
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
• между микропроцессором и основной памятью;
• между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
• между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств в режиме прямого доступа к памяти.
Системная шина — это «паутина», соединяющая между собой все устройства и отвечающая за передачу информации между ними. Расположена она на материнской плате и внешне не видна. Системная шина — это набор проводников (металлизированных дорожек на материнской плате), по которым передается информация в виде электрических сигналов.
Чем выше тактовая частота системной шины, тем быстрее будет осуществляться передача информации между устройствами и, как следствие, увеличится общая производительность компьютера, т. е. повысится скорость компьютера.
В персональных компьютерах используются системные шины стандартов ISA, EISA, VESA, VLB и PCI. ISA, EISA, VESA и VLB, которые в настоящее время являются устаревшими и не выпускаются на современных материнских платах. Сегодня самой распространенной является шина PCI.
Существуют и специализированные шины, например внутренние шины процессоров или шина для подключения видеоадаптеров — AGP.
Все стандарты различаются как по числу и использованию сигналов, так и по протоколам их обслуживания.
Шина входит в состав материнской платы, на которой располагаются ее проводники и разъемы (слоты) для подключения плат адаптеров устройств (видеокарты, звуковые карты, внутренние модемы, накопители информации, устройства ввода/вывода и т. д.) и расширений базовой конфигурации (дополнительные пустующие разъемы).
Существуют 16- и 32-разрядные, высокопроизводительные (VESA, VLB, AGP и PCI с тактовой частотой более 16 МГц) и низкопроизводительные (ISA и EISA с тактовой частотой 8 и 16 МГц) системные шины. Также шины, разработанные по современным стандартам (VESA, VLB и PCI), допускают подключение нескольких одинаковых устройств, например нескольких жестких дисков, а шина PCI обеспечивает самоконфигурируемость периферийного (дополнительного) оборудования — поддержку стандарта Plug and Play, исключающего ручную конфигурацию аппаратных параметров периферийного оборудования при его изменении или наращивании. Операционная система, поддерживающая этот стандарт, сама настраивает оборудование, подключенное по шине PCI, без вмешательства пользователя.
Имеются как 64-разрядные расширения шины PCI, так и 32-разрядные, работающие на частоте 66 МГц.
В-23 Состав и характеристика основных функциональных модулей ПЭВМ : память.
В соответствии с принципом иерархии памяти выделяют внутреннюю и внешнюю память компьютера. Первая используется для временного хранения данных и программ при выполнении последних, а вторая - для долговременного хранения данных и программ.
Внутренняя память компьютера предназначена для оперативной обработки данных. Она является более быстрой, чем внешняя память, что соответствует принципу иерархии памяти, выдвинутому в проекте Принстонской машины. Следуя этому принципу, можно выделить уровни иерархии и во внутренней памяти.
Выделяют следующие виды внутренней памяти:
оперативная. В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой. Обозначается RAM - Random Access Memory -память с произвольным доступом;
кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций, т.к. является сверхбыстродействующей. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. При обращении микропроцессора к памяти сначала ищутся данные в кэш-памяти, а затем, если остается необходимость, в оперативной памяти;
постоянная память - BIOS (Basic Input-Output System). В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Обозначается ROM - Read Only Memory. Хранит:
программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы;
программы начала загрузки операционной системы;
программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера;
программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM, запрос пароля при загрузке и т.д;
энергозависимая память - CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т.к. питается от аккумулятора;
Внешняя память представлена в основном магнитными и оптическими носителями.
Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ, объединяющее в одном корпусе сам носитель информации и устройство записи/чтения
В-24 Назначение, характеристика и классификация периферийных устройств ПВЭМ. Устройства ввода.
Современные персональные компьютеры обычно имеют в своем распоряжении множество периферийных устройств.
Периферийные устройства – это любые дополнительные и вспомогательные устройства, которые подключаются к ПК для расширения его функциональных возможностей.
Классификация периферийных устройств может быть выполнена по различным признакам.
· Устройства последовательного доступа (sequential access) и устройства произвольного доступа (random access). Для последовательных устройств характерно наличие определенного естественного порядка данных, при этом обработка данных в ином порядке либо невозможна, либо крайне затруднена. К устройствам последовательного доступа можно отнести клавиатуру, мышь, принтер, модем.
Для устройств произвольного доступа возможно обращение к различным порциям данных в любом порядке, причем эффективность работы не зависит (или слабо зависит) от порядка обращения. Для таких устройств характерно наличие адресации данных и операции поиска нужного адреса. Наиболее известный пример – магнитные диски и другие дисковые устройства. Кроме того, к устройствам произвольного доступа можно отнести монитор ПК (там есть адресация точек-пикселов, хотя операция поиска не нужна).
Рассмотрим некоторые из периферийных устройств.
Сканер (scanner) – устройство, позволяющее вводить в компьютер графическую информацию. Сканер при движении по картинке (лист текста, фотография, рисунок) преобразует изображение в числовой формат и отображает его на экране. Затем эту информацию можно обработать с помощью компьютера.
Дисковод CD-ROM – устройство для чтения информации, записанной на лазерных компакт-дисках (CD ROM – Compact Disk Read Only Memory, что в переводе означает компакт-диск с памятью только для чтения). На компакт-дисках можно хранить большое количество информации (до 650 Мбайт). Такие диски используются для хранения справочной информации, больших энциклопедий, баз данных, музыки, видеоинформации и т.д.
Основной показатель для дисковода CD-ROM – это скорость считывания информации с компакт-диска.
Дисковод DVD является дальнейшим развитием лазерных технологий. В нем применяется усовершенствованная технология использования лазерного луча для записи и чтения информации с компакт-дисков. Аббревиатура DVD означает Digital Video Disk (цифровой видеодиск) или в другой трактовке - Digital Versatile Disk (цифровой многоцелевой диск).
В отличие от дисков CD-ROM диски DVD могут использовать для работы обе поверхности. Причем технология позволяет записывать на каждой из сторон два слоя данных.
Устройства ввода это компоненты аппаратных средств, которые помогают поместить информацию в память компьютера. Компьютер, не имеющий устройств для ввода информации или команд, может использоваться лишь в качестве обычного телевизора. Такие устройства помогают не только размещать данные в памяти компьютера, но и в дальнейшем распечатывать их на принтере, отправлять на электронную почту, копировать на переносные устройства. Следовательно, устройством ввода можно считать любое периферийное устройство, помогающее вводить данные и контролирующее выполняемые компьютером команды.
Клавиатура - это самое старое и наиболее широко используемое устройство ввода. Она применяется со стационарными компьютерами, ноутбуками и другими разновидностями вычислительных устройств. Компьютерная клавиатура содержит все наиболее необходимые буквенные и числовые символы для ввода данных и команд. Чаще всего клавиатура соединяется с компьютером при помощи провода, но в настоящее время широко распространены и беспроводные клавиатуры. Мышь - небольшое ручное компьютерное устройство, которое помогает перемещаться по экрану и выполнять необходимое действие. Компьютерная мышь отображается на мониторе в виде курсора, который служит для открытия файлов, папок и позволяет делать выбор нужных пунктов меню. Мышь, как и клавиатура, либо связана с компьютером через провода, либо имеет беспроводное соединение. Графические планшеты. Графический планшет использует устройства ввода информации, подобные перу, которые называются стилусами. Этим прибором можно писать на планшете или сенсорном экране, будто обычной ручкой. Некоторые стилусы имеют специальные кнопки, которые позволяют использовать данное устройство в качестве мыши. Многие из последних моделей графических планшетов рассчитаны на то, чтобы пользоваться пальцами вместо стилуса. Джойстики. Если вы заядлый геймер и любите проводить время в компьютерных играх, то наилучшим помощником для вас станет джойстик (или геймпад). Это подвижная ручка с кнопкой или двумя, которая помогает контролировать движения персонажей в игре. Джойстики последнего поколения поставляются с различными модификациями кнопок, чтобы вы лишь одним нажатием пальца могли выполнять множество сложных движений в игре. Гарнитуры. Сюда можно отнести такие приборы, как наушники и микрофон. Они помогут записать голос, надиктовать данные или даже команды для компьютера.
В-25 Назначение, характеристика и классификация периферийных устройств ПВЭМ. Устройства вывода.
Устройства вывода - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия.