![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Вопрос. Особенности реализации микропроцессорной техники
Особенности реализации микропроцессорной техники. Эволюция персональных компьютеров. Персональные компьютеры WIntel (IBM PC). Реализация принципов фон-Неймана в персональных компьютерах. Принцип открытой архитектуры. В середине 40-х годов появились теоретические разработки, указывающие, что более эффективными могут быть машины с хранимой программой. По этому направлению следует отметить в первую очередь работы Н. Винера и Дж. фон Неймана. Основные принципы организации ЭВМ Дж. фон Неймана: 1. Принцип двоичного кодирования. Электронные машины должны работать не в десятичной, а в двоичной системе счисления. 2. Принцип программного управления. Машина выполняет вычисления по программе, которая состоит из набора команд, которые исполняются автоматически друг за другом в определенной последовательности. 3. Принцип хранимой программы. В процессе решения задачи программа ее исполнения должна размещаться в запоминающем устройстве машины, обладающем высокой скоростью выборки и записи. 4. Принцип однотипности представления чисел и команд. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны, а это дает возможность машине исполнять операции над командами программы. 5. Принцип иерархичности памяти. Сложность реализации единого емкого быстродействующего запоминающего устройства требует иерархического построения памяти. По меньшей мере, должно быть два уровня иерархии: основная память и внешняя память. 6. Принцип адресности основной памяти. Основная память должна состоять из пронумерованных ячеек, каждая из которых доступна программе в любой момент времени по ее двоичному адресу или по присвоенному ей имени.
Структура ЭВМ, предложенная Дж. фон Нейманом, должна содержать следующие устройства: управляющее устройство, арифметическое устройство, основную (оперативную) и внешнюю память, устройство ввода программ и данных, устройство вывода результатов расчетов, пульт ручного управления.
Начиная с 1950 года каждые 7-10 лет кардинально обновлялись принципы построения и использования ЭВМ. Условно каждому поколению можно отвести 10 лет. Первое поколение ЭВМ: 1950-1960-е годы Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки. В качестве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы. Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины. Только в середине 50-х годов появились машинно-ориентированные языки типа языков символического кодирования, позволявшие вместо двоичной записи команд и адресов использовать их сокращенную словесную (буквенную) запись и десятичные числа.
Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы Логические схемы строились на дискретных полупроводниковых и магнитных элементах (диоды, биполярные транзисторы. В качестве конструктивно-технологической основы использовались схемы с печатным монтажом. Широко стал использоваться блочный принцип конструирования машин, который позволяет подключать к основным устройствам большое число разнообразных внешних устройств, что обеспечивало большую гибкость использования компьютеров. Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи-дисках. Появились первые операционные системы, новые языки программирования. Программы стали переносимыми с одного типа компьютера на другой.
Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы Это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами. Машины имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же сама машина. Примеры машин третьего поколения — семейства IBM—360, IBM—370, Единая система ЭВМ, Семейство малых ЭВМ. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы Создание больших и сверхбольших интегральных схем (LSI и VLSI), микропроцессора (1969 г.) и персонального компьютера. Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный. Логические интегральные схемы в компьютерах стали создаваться на основе униполярных полевых CMOS-транзисторов с непосредственными связями, которые работали с меньшими амплитудами электрических напряжений (единицы вольт), потребляли меньше мощности, и тем самым позволяли реализовать более прогрессивные нанотехнологии. Первый персональный компьютер создали в апреле 1976 года два друга: Стив Джобс и Стефан Возняк. Пятое поколение ЭВМ: 1990-2000 гг. Основную концепция ЭВМ пятого поколения: 1. Компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы. 2. Компьютеры со многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющие строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы. Шестое и последующие поколения ЭВМ Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, с распределенной сетью большого числа микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
|