Особенности современных эвм
Естественно, что бурное развитие новых технологий производства средств вычислительной техники привело к появлению целого ряда новшеств и особенностей. Эти отличительные особенности вычислительных машин, появившихся после EDVAC, сводятся к следующим:
Индексные регистры. Позволяют формировать адреса памяти добавлением содержимого указанного регистра к содержимому поля команды. Этот принцип впервые реализован в 1949г. в ЭВМ Манчестерского университета и использован в 1953г. фирмой Electro Data Corporation при производстве ЭВМ Datatron.
Регистры общего назначения. Благодаря этой группе регистров устраняется различие между индексными регистрами и аккумуляторами и в распоряжении пользователя оказывается не один, а несколько регистров-аккумуляторов. Впервые это решение было применено, вероятно, в ЭВМ Pegasus фирмы Ferranti (1956г.).
Представление данных в форме с плавающей точкой. Представление данных в виде мантиссы и порядка и выполнение операций над ними было реализовано в 1954г. в вычислительных машинах NORC и 704 фирмы IBM.
Косвенная адресация. Средство позволяющее использовать команды, указывающие адреса, по которым в свою очередь находится информация о местоположении операндов команд. Принцип косвенной адресации был реализован в 1958г. в ЭВМ 709 фирмы IBM.
Программные прерывания. При возникновении некоторого внешнего события состояние вычислительной системы, связанное с выполнением прерванной команды, запоминается в определенной области. Этот принцип впервые был применен в 1954г. в машине Univac1103.
Асинхронный ввод-вывод. Параллельно обычному выполнению команд независимые процессоры управляют операциями ввода-вывода. Первой ЭВМ с независимым процессором ввода-вывода являлась ЭВМ709 фирмы IBM (1958г.).
Виртуальная память. Определение адресного пространства программы осуществляется без "привязки" к физическим областям памяти обычно с целью создания впечатления, что вычислительная система имеет больший объем основной памяти, чем тот, которым она фактически располагает. В 1959г. в вычислительной системе Atlas Манчестерского университета были реализованы принципы разделения памяти на страницы и динамическая трансляция адресов аппаратными средствами.
Мультипроцессорная обработка. Два или более независимых процессора обрабатывают потоки команд из общей памяти. Не ясно, кто был первооткрывателем такого способа обработки, однако, в конце 50-х начале 60-х годов, он был реализован в вычислительных машинах Sage фирмы IBM, Sperri-Univac LARC и D825 фирмы Burroughs.
Существенное противоречие между высокой скоростью обработки данных в процессоре и низкой скоростью работы устройств ввода/вывода потребовало высвобождения ЦПУ от функций передачи информации и предоставления этих функций специальным устройствам – контроллерам и интерфейсам. Трудно перечислить все особенности современных компьютеров и систем, да и ненужно. Постараемся их раскрыть по мере изучения дальнейшего материала.
Выводы
Архитектура вычислительной системы предполагаем многоуровневую, иерархическую организацию.
Взаимодействие между различными уровнями осуществляется посредством интерфейсов. Например, система в целом взаимодействует с внешним миром через набор интерфейсов: языки высокого уровня, системные программы и т.д.
Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т.е. путем выполнения
последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задачи.
Классическая структура ЭВМ отвечает модели Фон Неймана. Современные ЭВМ далеко ушли от этой модели, но по-прежнему имеют большое число общих черт, например – двоичная система счисления, управление потоком команд
Система программного (математического) обеспечения ЭВМ представляет собой комплекс программных средств, в котором можно выделить операционную систему. Операционная система – предназначена для эффективного управления вычислительным процессом, планирования работы и распределения ресурсов
Вопросы и задания
Какие задачи решает цифровой логический уровень?
Что умеет делать АЛУ?
Чем вызвано многообразие форматов и размеров команд?
Какова роль ОС?
Компьютер по Фон Нейману – основные черты, недостатки и достоинства.
Лекция 4.
Математическое обеспечение компьютеров
Иногда говорят, что вычислительная техника (hardware) без программ, олицетворяющих действия людей по управлению ею, мертва и бездушна как всякое железо. И только программное обеспечение (software) вдыхает жизнь в эти кристаллы, разъемы и провода, заставляет компьютеры делать все те чудеса, которым мы не перестаем удивляться.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
