3. Классификация эвм и области применения.

Классификация ЭВМ по этапам создания:

1-е поколение, 50-е годы. ЭВМ на электронных вакуумных лампах.

2-е поколение, 60-е годы. ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах.

3-е поколение, 70-е годы. ЭВМ на полупроводниковых интегральных микросхемах малой и средней степени интеграции (сотни - тысячи элементов на кристалл).

4-е поколение, 80-е годы. ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах.

5-е поколение 90-е годы. ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров. ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой.

6-е и последующее поколения, оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа не сложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

Классификация ЭВМ по назначению:

Универсальные ЭВМ – для решения широкого круга задач.

Проблемно-ориентированные ЭВМ – служат для решения более узкого круга задач связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных.

Специализированные ЭВМ – используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций.

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям:

Супер ЭВМ - вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство существующих компьютеров. Из-за большой гибкости самого термина до сих пор распространены довольно нечёткие представления о понятии «суперкомпьютер».

Большие ЭВМ (минифреймы). Этот класс исторически появился первым. Конструктивно выполнены в виде одной или нескольких стоек.

Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) – надежные не дорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько низкими параметрами по сравнению с большими ЭВМ.

Микро-ЭВМ – это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде одной микросхемы (микропроцессора). Современные модели микро-ЭВМ могут содержать несколько микропроцессоров.

Области применения ЭВМ.

1. Автоматизация вычислений. (Задачи проектирования новых образцов техники, моделирования сложных процессов и др.).

2. Использование ЭВМ в системах управления. Примерно в 60-е годы ЭВМ стали интенсивно внедряться в контуры управления автоматических и автоматизированных систем.

3. Применение ЭВМ для решения задач искусственного интеллекта.

4. Классификация вычислительных систем Флина.

Общая классификация архитектур ЭВМ по признакам наличия параллелизма в потоках команд и данных. Была предложена в 70-е годы Майклом Флинном. Все разнообразие архитектур ЭВМ в этой таксономии Флинна сводится к четырем классам:

ОКОД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и одиночным потоком данных

(SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream).

Основная масса современных ЭВМ функционирует в соответствии с принципом Фон Неймана и имееет архитектуру класса SISD.

SISD компьютеры – это обычные, «традиционные» последовательные компьютеры, в которых, в каждый момент времени выполняется лишь одна операция над одним элементом данных (числовым или каким-либо другим значением).

ОКМД — Вычислительная система с одиночным потоком команд и множественным потоком данных

(SIMD, Single Instruction, Multiple Data).

Процессорные элементы выполняют операции параллельно над разными потоками данных под управлением общего потока команд, вследствие чего такие ЭВМ называются системами с общим потоком команд. В любой момент в каждом процессоре выполняется одна и та же команда, но обрабатываются различные данные. Реализуется синхронный параллельный вычислительный процесс.

МКОД — Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных

(MISD, Multiple Instruction Single Data).

MISD компьютеры представляют собой цепочку последовательно соединенных процессоров, образующих процессорный конвейер. Одинарный поток исходных данных для решения задачи поступает на вход процессорного конвейера. Каждый процессор решает свою часть задачи, и результаты решения в качестве исходных данных передает на вход последующего процессора. К каждому процессору подводится свой поток команд.

МКМД — Вычислительная система со множественным потоком команд и множественным потоком данных

(MIMD, Multiple Instruction Multiple Data).

1. МПВС – многопроцессорные ВС (основаны на объединении процессоров на общем поле ОП). Управление обеспечивается одной общей ОС.

2. ММВС – многомашинные ВС. Каждая ЭВМ системы имеет свою ОП и работает под управлением своей ОС.Обмен информацией между машинами происходит в результате взаимодействия их ОС.

5. Структурная (логическая) организация ЭВМ: структурная схема ЭВМ (понятие структуры, основные устройства современной ЭВМ), основные принципы организации ЭВМ, этапы выполнения программы, схема ПЭВМ с общей шиной.