2 история развития эвм типы современных компьютеров
Можно выделить \(5\) основных поколений ЭВМ . Но деление компьютерной техники на поколения — весьма условная.
I поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1946\)-\(1955\) гг.
1. Элементная база: электронно-вакуумные лампы.
2. Соединение элементов: навесной монтаж проводами.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде громадных шкафов.
Эти компьютеры были огромными, неудобными и слишком дорогими машинами, которые могли приобрести крупные корпорации и правительства.
Лампы потребляли большое количество электроэнергии и выделяли много тепла.
4. Быстродействие: \(10-20\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: сложная из-за частого выхода из строя электронно-вакуумных ламп.
6. Программирование: машинные коды. При этом надо знать все команды машины, двоичное представление, архитектуру ЭВМ. В основном были заняты математики-программисты. Обслуживание ЭВМ требовало от персонала высокого профессионализма.
7. Оперативная память: до \(2\) Кбайт.
8. Данные вводились и выводились с помощью перфокарт, перфолент.
II поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1955\)-\(1965\) гг.
В \(1948\) году Джон Бардин, Уильям Шокли, Уолтер Браттейн изобрели транзистор, за изобретение транзистора они получили Нобелевскую премию в \(1956\) г.
\(1\) транзистор заменял \(40\) электронных ламп, был намного дешевле и надёжнее.
В \(1958\) году создана машина М-20 , выполнявшая \(20\) тыс. операций в секунду — самая мощная ЭВМ \(50-х\) годов в Европе.
1. Элементная база: полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды).
2. Соединение элементов: печатные платы и навесной монтаж.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек, чуть выше человеческого роста, но для размещения требовался специальный машинный зал.
4. Быстродействие: \(100-500\) тыс. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры со специальным штатом обслуживающего персонала, появилась новая специальность — оператор ЭВМ .
6. Программирование: на алгоритмических языках, появление первых операционных систем .
7. Оперативная память: \(2-32\) Кбайт.
8. Введён принцип разделения времени — совмещение во времени работы разных устройств.
9. Недостаток: несовместимость программного обеспечения.
Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей.
Так, небольшие отечественные машины второго поколения (« Наири », « Раздан », « Мир » и др.) были в конце \(60\)-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на \(2-3\) порядка выше.
III поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные в \(1965\)-\(1970\) гг.
В \(1958\) году Джек Килби и Роберт Нойс , независимо друг от друга, изобретают интегральную схему (ИС).
В \(1961\) году в продажу поступила первая, выполненная на пластине кремния, интегральная схема.
В \(1965\) году начат выпуск семейства машин третьего поколения IBM-360 (США). Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объёмом оперативной памяти и производительностью.
В \(1967\) году начат выпуск БЭСМ - 6 (\(1\) млн. операций в \(1\) с) и « Эльбрус » (\(10\) млн. операций в \(1\) с).
В \(1968\) году сотрудник Стэндфордского исследовательского центра Дуглас Энгельбарт продемонстрировал работу первой мыши.
В \(1969\) году фирма IBM разделила понятия аппаратных средств (hardware) и программные средства (software). Фирма начала продавать программное обеспечение отдельно от железа, положив начало индустрии программного обеспечения.
\(29\) октября \(1969\) года проходит проверка работы самой первой глобальной военной компьютерной сети ARPANet , связывающей исследовательские лаборатории на территории США.
IV поколение ЭВМ: ЭВМ, сконструированные начиная с \(1970\) г. по начало \(90\)-х годов.
В \(1971\) году создан первый микропроцессор фирмой Intel . На \(1\) кристалле сформировали \(2250\) транзисторов.
1. Элементная база: интегральные схемы.
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: ЭВМ выполнена в виде однотипных стоек.
4. Быстродействие: \(1-10\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: вычислительные центры, дисплейные классы, новая специальность — системный программист .
6. Программирование: алгоритмические языки, операционные системы.
7. Оперативная память: \(64\) Кбайт.
При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе.
Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.
Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370 . В СССР \(70\)-е и \(80\)-е годы были временем создания унифицированных серии: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и « Электроника » ( серия микро-ЭВМ).
В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале \(90\)-х годов.
В \(1975\) году IBM первой начинает промышленное производство лазерных принтеров.
В \(1976\) году фирма IBM создает первый струйный принтер.
Стив Джобс и Стив Возняк организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров « Apple », предназначенных для большого круга непрофессиональных пользователей. Продавался \(Apple 1\) по весьма интересной цене — \(666,66\) доллара. За десять месяцев удалось реализовать около двухсот комплектов.
В \(1976\) году появилась первая дискета диаметром \(5,25\) дюйма.
В \(1982\) году фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с процессором Intel 8088 , в котором были заложены принципы открытой архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться как из кубиков, с учётом имеющихся средств и с возможностью последующих замен блоков и добавления новых.
В \(1988\) году был создан первый вирус-«червь», поражающий электронную почту.
В \(1993\) году начался выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium .
1. Элементная база: большие интегральные схемы (БИС).
2. Соединение элементов: печатные платы.
3. Габариты: компактные ЭВМ, ноутбуки.
4. Быстродействие: \(10-100\) млн. операций в секунду.
5. Эксплуатация: многопроцессорные и многомашинные комплексы, любые пользователи ЭВМ.
6. Программирование: базы и банки данных.
7. Оперативная память: \(2-5\) Мбайт.
8. Телекоммуникационная обработка данных, объединение в компьютерные сети.
V поколение ЭВМ: разработки с \(90\)-х годов ХХ века
Элементной базой являются сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) с использованием оптоэлектронных принципов (лазеры, голография).
Развитие электронной вычислительной техники тесно связано с совершенствованием элементной базы. Кратко об истории создания ЭВМ и этапах ее развития написано в данной статье.
Когда началась история развития ЭВМ
История развития ЭВМ берет свое начало в тридцатых годах 20 века. Эволюция электронно-вычислительных машин тесно связана с модернизацией элементной базы: от электромеханических реле и электронных ламп до современных высокоскоростных микропроцессоров.
Машины на электронных реле
В середине 30-х годов прошлого века была разработана модель первого вычислителя, построенного на электромеханических реле. Разработка вычислительной машины, работающей на двоичном принципе и умеющей обрабатывать числа с плавающей запятой немецкого инженера Конрада Цузе, получила признание и поддержку со стороны Исследовательского института аэродинамики и с успехом применялась при выполнении расчетов для управляемых ракет.
Параллельно германским разработкам в США также проводились работы по созданию релейных вычислительных машин. Так американский математик Джордж Штибитц предложил идею создания вычислительной модели на телефонных реле для выполнения операций с комплексными числами. Другой американец Говард Айкен совместно с группой инженеров фирмы IBM разработал рабочий вариант компьютера «Марк – 1».
Рис. 1. Конрад Цузе, Джордж Штибиц, Говард Айкен.
Вычислительные машины на электронных лампах
В 40-х годах прошлого столетия был разработан и внедрен к использованию первый компьютер, построенный на электронных лампах с программным управлением ENIAC.
Проект вычислительного устройства был разработан американским физиком Джоном Моучли, и при поддержке Баллистической исследовательской лаборатории армии США были начаты работы по созданию вычислительного комплекса ENIAC. Данные в такое устройство вводились с помощью перфокарт, а команды программы набирались на специальных панелях ввода через штекерное соединение.
ENIAC занимал целое помещение площадью свыше 130 квадратных метров и в своем составе насчитывал более 18 тысяч электронных ламп.
ЭВМ на полупроводниковых устройствах
Первым полупроводниковым компьютером считается машина TX-0 (tixo) с 16-битной адресацией, созданная в 1955 году. Tixo была полностью выполнена на транзисторной базе с памятью на магнитных сердечниках.
Наиболее производительными компьютерами на транзисторной логике считались британский «Atlas» американские «Stretch» и CDC-6600 и наш советский БЭСМ-6.
Компьютеры на микросхемах и микропроцессорах
Самыми лучшими характеристиками вычислительной мощности и эффективности обработки больших массивов информации обладают компьютеры, выполненные на интегральных микросхемах.
Создание персонального компьютера в привычном для нас виде связано с именем предпринимателя Стивена Джобса. При его участии было налажено массовое производство персонального компьютера Apple II.
Компьютер Apple II пользовался огромным успехом у покупателей и приносил колоссальный доход производителям в течение 15 лет.
Компьютеры в современном виде далеко ушли от своих прародителей. Современные технологии позволяют предъявлять высокие требования как к производительности, так и дизайну компьютерных вычислительных устройств.
Что мы узнали?
История развития ЭВМ берет свое начало с 30 годов прошлого столетия с создания вычислительных устройств, собранных на электромагнитных реле. Первые компьютеры имели низкую производительность и имели огромные размеры. С совершенствованием элементной базы улучшались характеристики компьютеров. Самыми высокопроизводительными компьютерами являются ЭВМ на микропроцессорах.
Электронные вычислительные машины того времени представляли из себя массивные конструкции весом в несколько тонн. Каждый новый этап развития ЭВМ был связан не только с техническим прогрессом, но и с программным. Взять хотя бы Windows, который пришел на смену "бездушному" DOS.
Именно IBM, годом основания которой считается 1889 год, внесла огромный вклад в развитие компьютерной техники. Ее прародительница, корпорация CTR (Computing Tabulating Recording) включала в себя сразу три компании и выпускала самое различное электрическое оборудование: весы, сырорезки, приборы учета времени. После смены директора в 1914 году компания начала специализироваться на создании табуляционных машин (для обработки информации). Спустя 10 лет CTR поменяло свое название на International Business Machines или IBM.
Еще в 1888 году инженер Герман Холлерит, основатель IBM, создал первую электромеханическую счетную машину - табулятор, который мог считывать и сортировать данные, закодированные на перфокартах (бумажных карточках с отверстиями). Его даже использовали при переписи населения в 1890 году в США.
При этом история компьютеров IBM началась спустя более полувека, в 1941 году, когда был разработан и создан первый программируемый компьютер "Марк 1" весом порядка 4,5 тонн, 17 метров в длину, 2,5 метра – в высоту. Президент IBM вложил в него 500 тысяч долларов. Впервые "Марк 1" был запущен в Гарвардском университете в 1944 году. Чтобы понять, насколько сложна была конструкция машины, достаточно сказать, что общая длина проводов составила 800 км. При этом компьютер осуществлял три операции сложения и вычитания в секунду.
Первое поколение ЭВМ
Первая ЭВМ, основанная на ламповых усилителях, под названием "Эниак" была создана в США в 1946 году. По размерам она была больше, чем "Марк 1": 26 метров в длину, 6 метров в высоту, а ее вес составлял около 30 тонн. При этом по производительности "Эниак" в 1000 раз превышала "МАРК-1", а на ее создание ушло почти 500 тысяч долларов. Но у нее были существенные недостатки: очень мало памяти для хранения данных и долгое время перепрограммирования – от нескольких часов и до нескольких дней.
Кстати, среди создателей "Эниак" был ученый Джон фон Нейман, предложивший архитектуру ЭВМ, заложенную в компьютерах с конца 1940-х до середины 1950-х годов. Именно он осуществил переход к двоичной системе счисления и хранению полученной информации.
В 1951 году появился первый коммерческий компьютер UNIVAC, и уже в 1952 году вышел "IBM 701". Это был первый крупный ламповый научный коммерческий компьютер, причем создали его достаточно быстро – в течение двух лет. Его процессор работал значительно быстрее, чем у UNIVAC - 2200 операций в секунду против 455. В одну секунду процессор "IBM 701" мог выполнять почти 17 тысяч операций сложения и вычитания.
Второе поколение ЭВМ
Второе поколение ЭВМ использовало в своей основе транзисторы, созданные в 1947 году. Это была очередная революция, в результате которой существенно уменьшились размеры и энергопотребление компьютеров, так как сами биполярные транзисторы в разы меньше вакуумных ламп.
В 1959 году появились первые компьютеры IBM на транзисторах. Они были надежны, и ВВС США стали использовать их в системе раннего оповещения ПВО. А в 1960 году IBM разработала мощную систему Stretch или "IBM-7030". Она была и вправду сильна – создатели добились 100-кратного увеличения быстродействия. В течение трех лет он был самым быстрым компьютером в мире. Однако со временем IBM уменьшила его стоимость, а вскоре и вовсе сняла с производства.
Третье поколение ЭВМ
Третье поколение компьютеров связано с использованием интегральных схем (в которых используется от десятков до сотен миллионов транзисторов), впервые изготовленных в 1960 году американцем Робертом Нойсом.
В 1964 году IBM объявила о начале работы над целой линейкой IBM System/360.
System/360 хорошо продавалась даже спустя шесть лет после анонса системы. За 6 лет IBM выпустила более 30 тысяч машин. Однако затраты на разработку System/360 были очень велики - около пяти миллиардов долларов. Таким образом, System/360 заложила фундамент для следующих поколений, первым из которых был System/370.
Четвертое поколение ЭВМ
Четвертое поколение связано с использованием микропроцессоров. Первый такой микропроцессор под названием "Intel-4004" был создан в 1971 году компанией Intel, до сих пор остающейся в лидерах. Спустя 10 лет IBM выпустила первый персональный компьютер, который так и назывался IBM PC. Самая дорогая конфигурация стоила 3000 долларов и предназначалась для бизнеса, а конфигурация за 1500 долларов – для дома.
Процессор Intel 8088 работал на частоте 4,77 МГц (сейчас этот показатель в тысячи раз больше), а объем ОЗУ - 64 кбайта (сейчас – в миллионы раз больше). Для хранения информации использовались 5,25-дюймовые флоппи-дисководы. Жесткий диск нельзя было установить из-за недостаточной мощности блока питания.
Интересно, что разработкой компьютера занимались всего четыре человека. Причем IBM не запатентовала ни операционную систему DOS, ни BIOS, что породило огромное количество клонов. Уже в 1996 году IBM уступило первое место по продажам ПК на ею же основанном рынке.
Несмотря на то, что современные гаджеты сильно отличаются по характеристикам от своего предшественника, все они относятся к тому же поколению ЭВМ.
Основные толчки для развития компьютеров дала наука (появление ламп, а затем транзисторов). В настоящее время распространяется ввод информации с голоса, общения с машиной на человеческом языке (приложение Siri в iPhone) и активная работа над роботами. Основное мнение, что будущее – за квантовыми компьютерами, которые будут использовать в своей основе молекулы и нейрокомпьютерами, использующими центральную нервную систему человека и непосредственно его мозг. Однако для того, чтобы эти технологии появились, необходимо досконально изучить эти системы.
История развития вычислительной техники. С древнейших времен человечество конструирует разнообразные приспособления для облегчения счета. 16 век – Леонардо да Винчи создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства. Первые попытки создать вычислительные машины относятся еще к 17 веку, когда такие ученые, как Вильгельм Шикард, Блез Паскаль, Готфрид Вильгельм фон Лейбниц создают счетные устройства, позволяющие проводить основные математические операции над многозначными числами. В 19 веке создается первое в мире программируемое устройство – ткацкий станок Жаккарда, узор ткани на котором определялся перфокартами. В конце 19 – начале 20 веков разрабатывается теория гипотетических вычислительных и программируемых машин, что связно с именами Чарльза Беббиджа (1822 г. – идея создания механического вычислительного помощника, принципы: автоматическое выполнение операций; работа по вводимой на ходу программе; необходимость памяти), Алана Тьюринга (построение абстрактной (теоретической) вычислительной машины, которая представляет собой универсального исполнителя, работающего по заданной программе в соответствии с определенными принципами и правилами), Джона фон Неймана (1944–1946 гг. – формулирование принципов построения ЭВМ: программное управление работой ЭВМ; принцип условного перехода; принцип хранимой программы; принцип использования двоичной системы счисления для представления информации; принцип иерархичности запоминающих устройств).
Первая полностью электронная вычислительная машина ENIAC ( Electronic Numerical Integrator And Computer ) была построена в США в 1945 году. Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ (малая электронно-счетная машина) – была построена в 1951 г. под руководством крупнейшего советского конструктора Сергея Александровича Лебедева.
Поколения компьютеров – это нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных средств и производительности, а также по качеству программного обеспечения. Другими словами, поколения ЭВМ более всего различаются между собой своей элементной базой – теми элементами, из которых они были сделаны.
Рассмотрим периодизацию, представленную Э. Таненбаумом в книге «Архитектура компьютера»:
Первое поколение (1945-1955) - компьютеры на электронных лампах (вроде тех, что были в старых телевизорах). Это эпоха становления вычислительной техники. Большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами и строились с целью проверки тех или иных теоретических положений. Эти компьютеры нередко требовали для себя отдельных зданий, сильно нагревались (а потому нуждались в мощных охлаждающих системах) и стоили огромных денег, так что зачастую только правительственным организациям или крупным корпорациям было под силу их купить.
Во втором поколении компьютеров (1955-1965) использовались транзисторы, заменившие громоздкие греющиеся малоэффективные дорогие электронные лампы. В качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны – далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. Но главные достижения этой эпохи принадлежат к области программ. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой. Тогда же были разработаны первые языки высокого уровня – Фортран, Алгол, Кобол. До этого программировать приходилось сразу в машинных командах. Эти два важных усовершенствования позволили значительно упростить и ускорить написание программ для компьютеров; программирование, оставаясь наукой, приобретает черты ремесла. Соответственно расширялась и сфера применения компьютеров.
В третьем поколении ЭВМ (1965-1980) впервые стали использоваться интегральные схемы – целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). В это же время появляется полупроводниковая память, которая и по всей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. В 1969 г. зародилась первая глобальная компьютерная сеть – зародыш Интернет, появились операционная система Unix и язык программирования С ("Си"), оказавшие огромное влияние на программный мир и до сих пор сохраняющие свое передовое положение. В 1971 г. фирма Intel, выпустив первый микропроцессор, который предназначался для только-только появившихся настольных калькуляторов. Этому изобретению суждено было произвести в следующем десятилетии настоящую революцию – ведь микропроцессор является сердцем ПК. Начиная с середины 70-х годов все меньше становится принципиальных новаций в компьютерной науке. Прогресс идет в основном по пути развития того, что уже изобретено и придумано, – прежде всего, за счет повышения мощности и миниатюризации элементной базы и самих компьютеров:
1975 г. – американская фирма MITS создает первый ПК – « Althair -8800».
1976 г. – молодые американцы Стив Возняк и Стив Джобс в гараже создали ПК « Apple –1». Позже их гаражный кооператив перерос в фирму по производству ПК Apple Computer . Весной 1977 г. ими же был изготовлен относительно дешевый и вместе с тем вполне законченный ПК « Apple –2», который сыграл роль детонатора в производстве ПК.
Четвертое поколение – сверхбольшие интегральные схемы (1980–…). Четвертое поколение ЭВМ характеризуется появлением сверхбольших интегральных схем (СБИС), которые позволяли размещать на одной плате сначала десятки тысяч, затем сотни тысяч и, наконец, миллионы транзисторов. Это привело к созданию компьютеров еще меньшего размера и с более высокой скоростью работы. В эти годы производство компьютеров приобретает промышленный размах. Пробившаяся в лидеры фирма IBM первой реализовала семейство ЭВМ – серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф (меньше тогда еще не делали), до самых мощных и дорогих моделей. 1981 г. – фирма IBM выпустила свою первую удачную 16-разрядную модель РС и с этого момента стала ведущей фирмой в производстве не только больших, но и ПК. В 1983 г. – фирма IBM выпустила новую модель IBM РС/ХТ, а в 1984 г. – модель IBM РС/АТ, которые стали неписанными стандартами в области производства ПК. В 1989 г. произошло еще одно важное событие – британская компания Apricot приступила к производству 32-разрядного ПК на базе нового МП фирмы Intel – 80486, который отличался существенно своим быстродействием. С начала 80-х годов, благодаря появлению ПК, вычислительная техника становится по-настоящему массовой и общедоступной.
Особого упоминания заслуживает так называемое пятое поколение , программа разработки которого была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта . С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки – задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров "пятого поколения" не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется. Однако планы создания специализированных "интеллектуальных" компьютеров, а тем более – попытки произвести с их помощью очередную компьютерную революцию оказались утопическими. Во всяком случае, "японский проект" сколько-нибудь ощутимых результатов так и не принес, поэтому многие исследователи в области развития вычислительной техники не выделяют его в своей периодизации, и считают, что в настоящий момент не произошло кардинальных изменений в элементной базе, поэтому все выпускаемые ПК относятся к 4 поколению компьютеров.
Классификация ЭВМ. Классификация ЭВМ возможна по ряду признаков, среди которых можно выделить следующие:
по функциональному назначению;
Распространена классификация ЭВМ по производительности и по размерам:
СуперЭВМ. Представляют собой самый мощный класс компьютеров. Стоимость таких машин измеряется миллионами долларов. Организация традиционных суперЭВМ (фирм CRAY, CDC, NEC) определяется применением быстродействующих электронных схем, высокой плотностью их компоновки, сложными системами охлаждения (проблема отвода тепла), использованием параллельной обработки данных. Проблема также в создании подходящих алгоритмов и программного обеспечения, чтобы в полной мере использовать огромные потенциальные возможности параллельных процессоров.
Универсальные ЭВМ ( большие ЭВМ ). Исторически первыми появились большие ЭВМ. Начиная с первых машин, это основное средство автоматической обработки коммерческой информации. Универсальная ЭВМ может быть представлена как машина с высокой производительностью, предназначенная для использования в качестве центральной ЭВМ для большого числа пользователей (ЕС ЭВМ).
Мини-ЭВМ. Появились в 60-х гг. в качестве недорогой компактной альтернативы универсальным ЭВМ, широко распространились в 70-х гг. Однако с 80-х гг. их вытесняют микроЭВМ, которые строятся на отдельных БИС и часто имеют ту же внутреннюю архитектуру (Электроника-79, ИЗОТ, КОРАЛЛ, ЯНУС).
Супер-мини-ЭВМ – это вычислительная машина, относящаяся по архитектуре, размерам и стоимости к классу мини-ЭВМ, а по производительности сопоставима с большой ЭВМ (Электроника-82, VAX (фирма DEC ).
МикроЭВМ. Определяются как небольшие ЭВМ, в которых в качестве процессорных элементов использованы один или несколько МП. Существует много специализированных вариантов микроЭВМ: персональные ЭВМ, многопользовательские микро-ЭВМ, автоматизированные рабочие места, встроенные ЭВМ. Многопользовательские микро-ЭВМ – это микро-ЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и работающие в режиме разделения времени. Используются в проектных, конструкторских бюро для доступа к центральной ЭВМ из отдельных подразделений. Автоматизированное рабочее место (АРМ) представляет собой оборудованный всеми средствами ПК, необходимыми для выполнения работ определенного типа. Различают технические (инженерные) АРМ, графические АРМ, АРМ для издательской деятельности, АРМ учителя, АРМ ученика и др. Встроенные ЭВМ представляют собой вычислители, выполненные в виде одной или нескольких плат, используемые для управления (в станках с ЧПУ, бытовой технике, автомобилях и пр.) и обработки результатов измерений (измерительные электронные приборы). Персональный компьютер – электронная вычислительная машина, рассчитанная на использование ее одним человеком. Он дешевле других классов ЭВМ, проще в эксплуатации и обладает меньшими вычислительными возможностями.
Характеристики основных устройств ЭВМ (микропроцессора, памяти, внешних запоминающих устройств, устройств ввода-вывода)
Основные технические характеристики МП:
Тактовая частота МП определяется максимальным временем выполнения элементарного действия в МП. Чем выше тактовая частота МП (при прочих равных условиях), тем выше его быстродействие. Тактовые частоты современных МП колеблются в пределах десятков – сотен МГц.
Разрядность МП – это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно.
Понятие разрядность включает:
разрядность внутренних регистров МП ( m );
разрядность шины данных ( n );
разрядность шины адреса ( k ).
Исходя из этого, разрядность МП можно обозначить в виде m / n / k . Определяющую роль в принадлежности МП к тому или иному классу играет разрядность внутренних регистров (внутренняя длина слова). Когда говорят, что МП 64-разрядный, то имеют в виду значение m . От разрядности шины данных (внешней длины слова) зависит скорость передачи информации между МП и другими устройствами. Например, для МП с разрядностью 16/16/20 скорость передачи информации в два раза выше, чем для МП с разрядностью 16/8/20. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство МП, т.е. максимальное количество полей (обычно байтов) памяти, к которым можно осуществить доступ. Адресное пространство составляет 2 k . Например, при k =20 получим адресное пространство 1 Мбайт (2 20 байт=2 10 ·2 10 байт=2 10 ·1 Кбайт=1 Мбайт).
Архитектура МП является емким понятием, имеющим неоднозначное толкование. Архитектурой МП часто называют организацию МП с точки зрения пользователя. Описание архитектуры МП в таком понимании включает описание пользовательских возможностей программирования (в частности, состава регистров МП), системы команд, способов адресации, логической организации памяти, средств ввода/вывода и типов обрабатываемых данных. С этой точки зрения архитектуры МП считаются одинаковыми, если они способны выполнять одни и те же программы. Хотя эти МП могут отличаться друг от друга на уровне физических компонентов аппаратных средств и на уровне способов реализации узлов МП.
Основные характеристики памяти:
временем доступа (быстродействием);
потребляемой мощностью (энергопотреблением).
Время доступа – это промежуток времени, за который может быть записано или прочитано содержимое ячейки памяти после подачи ее адреса и соответствующего управляющего сигнала. Емкость определяет количество ячеек или битов в устройстве памяти. Может быть несколько устройств памяти. Стоимость измеряется денежными затратами в расчете на единицу емкости памяти. Потребляемая мощность измеряется затратами энергии в расчете на единицу емкости памяти.
Основные характеристики внешних запоминающих устройств:
продольной (вдоль дорожки) плотностью записи информации, измеряемой числом бит на единицу длины или количеством секторов стандартного размера на дорожке;
радиальной (по радиусу диска) плотностью записи информации, измеряемой числом дорожек на единицу длины или количеством дорожек на поверхности диска определенного диаметра;
средним временем доступа, являющимся суммарным среднего времени позиционирования блока магнитных головок на дорожке и среднего времени ожидания, требуемого для подхода к головкам нужного сектора;
временем перемещения блока магнитных головок на соседнюю дорожку;
Основные характеристики устройств ввода-вывода
Клавиатуры:
эргономические (общекомпоновочные решения клавиатуры в ПК; толщину клавиатуры и угол ее наклона относительно горизонтали; схему расположения клавиш, их цвет, форму и размеры; необходимое усилие для нажатия клавиши и ее свободный ход; коэффициент отражения света клавишами и всей поверхностью клавиатуры; легкость чтения надписей);
Читайте также: