Пятое поколение эвм
ЭВМ пятого поколения — это ЭВМ будущего.
Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта.
Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры. Современные персональные компьютеры
Современные персональные компьютеры (ПК или РС в английской транскрипции) в соответствии с принятой классификацией надо отнести к ЭВМ четвертого поколения. Но с учетом быстро развивающегося программного обеспечения, многие авторы публикаций относят их к 5-му поколению.
4. Архитектура фон Неймана
Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Принципы фон Неймана:
Принцип двоичного кодирования
Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые словами.
Принцип однородности памяти
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресуемости памяти
Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.
Принцип последовательного программного управления
Предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
5. Представление информации в компьютере
Любая информация (числовая, текстовая, звуковая, графическая и т.д.) в компьютере представляется (кодируется) в так называемой двоичной форме. Как оперативная, так и внешняя память, где и хранится вся информация, могут рассматриваться, как достаточно длинные последовательности из нулей и единиц. Единицей измерения информации является бит.
6. Ассемблер, типы данных, определение переменных
При программировании на языке ассемблера используются данные следующих типов:
Непосредственные данные, представляющие собой числовые или символьные значения, являющиеся частью команды. Непосредственные данные формируются программистом в процессе написания программы для конкретной команды ассемблера.
Данные простого типа, описываемые с помощью ограниченного набора директив резервирования памяти, позволяющих выполнить самые элементарные операции по размещению и инициализации числовой и символьной информации.
Данные сложного типа, которые были введены в язык ассемблера с целью облегчения разработки программ. Сложные типы данных строятся на основе базовых типов, которые являются как бы кирпичиками для их построения. Введение сложных типов данных позволяет несколько сгладить различия между языками высокого уровня и ассемблером.
В ассемблере переменные объявляются не в произвольных местах, а в строго определённых секциях текста программы - в сегментах кода. Например: data segment Var1 dw 0 data ends Или в другой - более удобной и распространённой нотации: .data Var1 dw 0
7. Ассемблер, основные арифметические команды
ADD приемник, источник «Сложить»
INC приемник «Увеличить на единицу»
SUB приемник, источник «Вычесть»
DEC приемник «Уменьшить на единицу»
NEG приемник «Обратить знак»
СМР приемник, источник «Сравнить»
MUL источник «Умножить без знака»
IMUL источник «Умножить со знаком»
DIV источник «Делить без знака»
IDIV источник «Делить со знаком»
8. Ассемблер, команды условного и безусловного перехода, циклы
Безусловный переход — это переход, который выполняется всегда.
JZ/JE - нуль или равно ZF=1
JNZ/JNE - не нуль или не равно; ZF=0
JC/JNAE/JB - есть переполнение/не выше и не равно/ниже; CF=1
JNC/JAE/JNB - нет переполнения/выше или равно/не ниже; CF=0
JP - число единичных бит чётное; PF=1
JNP - число единичных бит нечётное; PF=0
JS - знак равен 1; SF=1
JNS - знак равен 0; SF=0
JO - есть переполнение; OF=1
JNO - нет переполнения; OF=0
JA/JNBE - выше/не ниже и не равно; CF=0 и ZF=0
JNA/JBE - не выше/ниже или равно; CF=1 или ZF=1
JG/JNLE - больше/не меньше и не равно; ZF=0 и SF=OF
JGE/JNL - больше или равно/не меньше; SF=OF
JL/JNGE - меньше/не больше и не равно; SF≠OF
JLE/JNG - меньше или равно/не больше; ZF=1 или SF≠OF
JCXZ - содержимое CX равно нулю; CX=0
Цикл LOOP <метка>.
Данная команда выполняет следующие функции:
Автоматически уменьшает значение счетчика.
Выполняет проверку на выход из цикла.
Выполняет переход на начало тела цикла.
Команда LOOP может быть использована лишь в случае цикла с известным числом повторений
9. Ассемблер, понятие стека, команды работы со стеком
Стеком называют область программы для временного хранения произвольных данных. Удобство стека заключается в том, что его область используется многократно, причем сохранение в стеке данных и выборка их оттуда выполняется с помощью эффективных команд push и pop без указания каких-либо имен. Команда загрузки в стек push. Команда выгрузки из стека pop
10. Высокопроизводительные системы, назначение, оценка производительности
Супер-компьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.
Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений.
Типовая модель суперЭВМ должна иметь примерно следующие характеристики:
o высокопараллельная многопроцессорная вычислительная система с быстродействием примерно 100000 МFLOPS;
o емкость: оперативной памяти 10 Гбайт, дисковой памяти 1-10 Тбайт (1 1000Гбайт);
o разрядность: 64; 128 бит.
Высокопараллельные МПВС имеют несколько разновидностей:
o магистральные (конвейерные) МПВС, в которых процессоры одновременно выполняют разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных; по принятой классификации такие МПВС относятся к системам с многократным потоком команд и однократным потоком данных (МКОД или МISD - Мultiple Instruction Single Data);
o векторные МПВС, в которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными - однократный поток команд с многократным потоком данных (ОКМД или SIMD - Single Instruction Multiple Data);
o матричные МПВС, в которых МП одновременно выполняют разные операции над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных - многократный поток команд с многократным потоком данных (МКМД или МIМD - Multiple Instruction Multiple Data).
11. Высокопроизводительные системы, классификация
Одним из основных признаков классификации многопроцессорных
вычислительных систем является наличие общей или распределенной оперативной памяти. В соответствии с данным признаком различают следующие основные классы аппаратных архитектур многопроцессорных вычислительных систем: SMP архитектура, MPP архитектура и NUMA архитектура.
12. Высокопроизводительные системы, сравнительный анализ (SMP, NUMA, MPP, кластерные) системы
Система с SMP (Symmetric MultiProcessing) архитектурой состоит из нескольких однородных процессоров и массива общей памяти.
Система с MPP (Massively Parallel Processing) архитектурой строится из однотипных вычислительных узлов, включающих один или несколько центральных процессоров, локальную память, коммуникационный процессор или сетевой адаптер и жесткий диск. Узлы объединяются в систему с помощью некоторой коммуникационной.
Кластерная система представляет собой набор рабочих станций или персональных компьютеров общего назначения, объединенных в систему с помощью одной из стандартных сетевых технологий на базе шинной архитектуры или коммутатора.
Система с NUMA (Non Uniform Memory Architecture) архитектурой состоит из однотипных базовых модулей, состоящих из небольшого числа процессоров и блока памяти. Модули объединены в сеть с помощью высокоскоростного коммутатора.