Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Эпизоды эволюции развития ЭВМ
|
|
Лекция 1
Базовая организация
Персонального компьютера
Содержание
1. Многоуровневая организация и эволюция ЭВМ
2. Архитектурные принципы фон-Неймана
3. Магистральная вычислительная структура
4. Процессор. Основные компоненты и их назначение
5. Оперативная память (общая характеристика)
6. Типовая структура машинной команды
Многоуровневая организация и эволюция ЭВМ
Многоуровневая организация средств цифровой ВТ
Цифровые вычислительные системы имеют многоуровневую иерархическую организацию (Рис. 1, табл.), которая проявляется в различных аспектах.
Рис. 1 Многоуровневая организация средств цифровой вычислительной техники
Уровни архитектуры ЭВМ
| Уровень | Характеристика, примечание |
| Проблемно-ориентированные языки | Использование готовой прикладной программы (например, MS Word) |
| Процедурно-ориентированные языки | Программирование прикладной задачи |
| Уровень языка макроассемблера | Позволяет поименовать часто повторяющиеся фрагменты кода и в дальнейшем использовать это имя |
| Уровень функций ОС (BIOS) | Можем пользоваться готовыми типовыми подпрограммами для часто используемых или аппаратно-зависимых действий |
| Уровень машинных команд | Если пишем свои аналоги системных функций |
| Микропрограммный уровень | Программно невидим, но знание его свойств позволяет улучшать эффективность кода |
| Уровень аппаратуры | Доступен во встроенных применениях |
Эпизоды эволюции развития ЭВМ
Нулевое поколение - механическая эра.
3000 лет до н.э. - Первые счеты - абак в древнем Вавилоне
500 лет до н.э. - Счеты с косточками на проволоке в Китае
1492 г. - Леонардо да Винчи приводит рисунок 13-ти разрядного десятичного сумматора на основе зубчатых колес.
1642 г. - Блез Паскаль изготовил более 10 вычислителей, которые суммировали и вычитали пятиразрядные десятичные числа.
1673 г. - Г.В.Лейбниц создает вычислитель всех четырех операций над 12-ти разрядными десятичными числами. Результат умножения - 16 цифр.
1863 г. - Чарльз Бэббидж - механическая машина имела считыватель с перфокарт для ввода программ и данных, память объемом пятьдесят 40-а разрядных чисел и два аккумулятора для хранения промежуточных результатов. Имелись условные переходы. Суммирование занимало 3 сек, а умножение – 2…4 минуты. Позднее создает принтер.
1885 г. - Дорр Фельт - первый калькулятор, числа вводятся нажатием клавиш.
1937г. - Алан Тьюринг публикует статью, в которой излагает концепцию вычислительной машины, получившей название машины Тьюринга.
1938г. - Конрад Цузе - механический программируемый вычислитель Z1 с памятью на 1000 бит. Позднее Z3 с программой на перфоленте. Умножение числа на число занимает 5 секунд.
Первое поколение ЭВМ - электронные лампы (1945-1955). Представители - ЭВМ ЭНИАК, аккумуляторные ЭВМ с небольшой памятью (4 Кбайт).
Второе поколение ЭВМ - транзисторы (1955-1965).
Изобретение транзистора в лаборатории Bell Laboratories, за что получена Нобелевская премия в 1956 г. Появились новые архитектурные элементы: ▪ блок обработки чисел с плавающей запятой, ▪ общая шина, ▪ память на магнитных сердечниках. Суперкомпьютеры (Сеймур Крей, супер ЭВМ CDC6600 имела быстродействие 1 MFLOPS). Широко распространился отечественный компьютер типа Минск-32.
Третье поколение ЭВМ - интегральные схемы (1965-1980).
Изобретение в 1958 г. Робертом Нойсом кремниевой интегральной схемы. Архитектурные новшества: ▪ конвейерная и ▪ параллельная обработка, ▪ микропрограммирование, ▪ кэш-память, ▪ первые ОС.
IBM-360 (модель 50): время цикла 500 нс, объем памяти 256 Кбайт, за одно обращение к ОЗУ выбиралось 4 байта.
Четвертое поколение ЭВМ - сверхбольшие интегральные схемы (1980-).
Large-scale integration (LSI) - до 1 000 транзисторов на кристалле.
Very large-scale integration (VLSI) - до 100 000 транзисторов на кристалле.
Появился микропроцессор - ЭВМ на кристалле, а затем и персональные ЭВМ Intel и Apple. В 1981 году появился первый персональный компьютер IBM PC. Основная память стала полупроводниковой. Идея ЭВМ с сокращенным набором команд - RISC идеология. Язык программирования С.
Пятое и шестое поколение ЭВМ - мультипроцессорные системы (1990- …).
Закон Мура (Gordon Moore) 1965 г.:
Число транзисторов на микросхеме удваивается каждые 18 месяцев.
Гордон Мур вместе с Робертом Нойсом (Robert Noyce) в 1968 г. основал Intel. Мур занимал должность исполнительного вице-президента корпорации, с 1975 по 1987 г. - президент и главный управляющий Intel. В 1997 г. ему было присвоено звание почетного председателя совета директоров.
Представив в виде графика рост производительности запоминающих микросхем, он обнаружил любопытную закономерность: новые модели микросхем разрабатывались спустя более-менее одинаковые периоды - 18-24 месяца - после появления их предшественников, а емкость их при этом возрастала каждый раз примерно вдвое. Если такая тенденция продолжится, заключил Мур, то мощность вычислительных устройств экспоненциально возрастет на протяжении относительно короткого промежутка времени.
|
