Средства и методы обработки инф.

Вычислительная машина(ВМ)—комплекс технических (аппаратных) и программных средств, предназначенных для автоматизации, подготовки и решения задач пользователя.

В ВМ инф. предст. с помощью сигналов, кот. могут быть в 2-х формах:

1.аналог. сигн.—сравним с некоторой величиной в определённом масштабе (в осн.—напряжение); величины принимают любые значения в определённом диапазоне;

Дискретн. сигн.—несколько сигн. (несколько импульсов напряжения); каждый импульс соответствует одной цифре представления величины.

Сущ. Аналоговые и цифровые ВМ.

АВМ модулируют процесс вычисления:

Чтобы решить задачу с помощью АВМ, необходимо выполнить 2 этапа:

1. выбор решающих блоков и соединение их между собой;

Расчет маштабов физических величин и выполнение калибровки по времени.

Достоинства АВМ:

1. высокое быстродействие (вычисления развёрнуты в простр. и времени);

Простота програмирования.

Недостатки:

1. необходимость ручной коммутации блоков;

Низкая точность.

На ЭВМ возлагаются задачи реал. времени (бортовые устройства).

Задачи, связанные с хранением и обраб. инф. возлаг. на ЭВМ (ЦВМ).

ЭВМ представляет собой систему обработки инф., состоящую из:

1. аппаратн. средств (электронных и эл-механ. устройств);

2. прогр. ср.;

3. документации (методов использования ап. и пр. средств).

Структура ЭВМ допускает её деление на уровни:

1. ап. ср.(нижний уровень)—интегрально-логические элементы;

2. архитектура (ср. ур.)—соединения и способы взаимодействия эл.:

а) процессор; б) память;

3. ПО (высок. ур.)—управление работой ЭВМ (в том числе—процессора).

Достоинства ЭВМ:

1. универсальность;

Неограниченная точность.

Сущ. ЭВМ, ориентированные на узкий класс задач, аналогичных задачам АВМ. Вэтом случае программа записывается на постоянное запоминающее устройство, либо реализуется аппаратно (в виде блок-схемы).

Хар.-ка производительности—тактовая частота процессора (операций/сек.)

1. МИПС (MIPS)—10⁶ оп./сек. над числами с фиксир. точкой;

2. МФЛОПС (MFLOPS)—10⁶ оп./сек. над числами с плавающей точкой; 3. ГФЛОПС (GFLOPS).

ЭВМ делится на:

1. микрокомпьютеры—компактные, узкоспециализированные ЭВМ;

2. ПК—универсальные компьютеры, рассчитанные на одного пользователя;

Мейн-фреймы—машины высокой производительности, рассчитанные на вычисление особо сложных задач.

Поколения ЭВМ.

Показатель	1.(1951-54)	2.(58-60)	3.(65-76)	4.	5.(?)
А.(76-79)	Б.(85-…)
Элементная база процессора	Электр. лампы	транзисторы	Интегр. схемы	Большие и.с.	Сверхбольшие и.с.	+оптоэлектроника; +криоэлектроника
Элементная база ОЗУ	Эл.-луч. трубки	Ферритовые сердечники	СБИС
Max ёмкость ОЗУ, байт	10^2		10^4	10^5	10^7	10^8(?)
Max быстродействие процессора (оп./сек.)	10^4	10^6	10^7	10^8	10^9	10^12
Языки програм.	Машинный код	+ассемблер	+процедурные языкм высок. ур. (ЯВУ)	+нов. ЯВУ	непроцедурн. ЯВУ	Нов. непроц. ЯВУ
Средства связи пользователя с ЭВМ	Пульт упр. или перфокар-ты	Перфокарт. или перфоленты	Алф.-цифровой терминал	Монохромн. графич. дисплей. «клава»	Цветн.+граф. дисплей, «клава», мышь	Устройства голосовой связи

ОЗУ—оперативно-запоминающее устройство.

Принципы организации ЭВМ.

При описании принципов работы ЭВМ использ. 2 компьютерных понятия:

1. Архитектура—совокуп. средств комп., которые существенны для пользователя (логическое построение, перечень команд, формат, форма предст. дан.);

Структура—некот. модель описанная на уровне аппаратуры (состав устройств и связь между ними).

Арх.—принципы построения, а структ.—их реализация.

Большинство ЭВМ построено на единых принципах, сформулированных Фон-Нейманом:

1. двоичное кодирование инф. и деление её на слова фиксир. длины;

Произвольный доступ к осн. памяти (ОП).

3. команды и данные хранятся в одной памяти;

Вычислительны процесс—последовательность выполнения команд в порядке, определяемом программой.

5. жёсткость структуры—неизменность её в процессе работы;

Принцип программного управления—для решения задач нужно сост. программу и загрузить её в ОП.

Принцип хранимой программы—над командами прогр., как и над дан., можно выполнять арифметические опер.

Структура ОП имеет линейно-адресную организацию, т.е. сост. из последовательно расположенных др. за др. ячеек (байтов), кот. нумеруются от 0 до N-1. Такое представление памяти назыв. адресным пространством (max число ячеек ОП, кот. может быть адресована непосредственно процессором).

Объём памяти—общее число ячеек (N).

Адрес—номер ячейки.

Память бывает с параллельным (ассоциативная) и последовательным («стек») доступом.

Представление инф в ЭВМ.

Дан. в ЭВМ представляются в формализованном виде, удобном для ЭВМ. Формал. вид—двоичн. кодировка.

Регистровая модель 32-разрядного процессора.

Регистр (рег.)—устройство для хранения одного машинного слова. Его осн. хар.-ка—разрядность (число 0 и 1, кот. он может хранить). Говоря о регистровой модели, подразумевают регистр процессора, хотя они есть и в др. устр.