Слайд 2Тема 2.1. Классы вычислительных машин, поколения ЭВМ
Слайд 3Классификация вычислительных машин
Слайд 4Классификация вычислительных машин
Слайд 6Первое поколение ЭВМ (компьютеров)
Слайд 7Компьютеры первого поколения
Машины, созданные на рубеже 50-х г.
Элементная база
- электронные лампы.
Слайд 8Компьютеры первого поколения
Эниак 1
Слайд 9Компьютеры первого поколения
ЭВМ «Урал»
Слайд 14Компьютеры второго поколения
БЭСМ-6
ЕС -1022
Слайд 19Компьютеры третьего поколения
Компьютер IBM—360
Интегральная микросхема
Слайд 34Классификация ЭВМ
По условиям эксплуатации компьютеры можно разделить на:
офисные (универсальные);
специальные.
Слайд 35Классификация ЭВМ
По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить
на:
микрокомпьютеры, в том числе — персональные компьютеры;
миникомпьютеры;
мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
суперкомпьютеры.
Слайд 36Классификация ЭВМ
Микрокомпьютеры - это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен
в виде микропроцессора.
Разновидность микрокомпьютера -микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре
специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
Слайд 37Классификация ЭВМ
Персональные компьютеры (ПК) - это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные
на одного пользователя и управляемые одним человеком.
Слайд 38Классификация ЭВМ
Миникомпьютерами и суперминикомпьютерами называются машины, конструктивно выполненные в
одной стойке, т.е. (условно) занимающие объём порядка половины кубометра.
Сейчас
компьютеры этого класса вымирают, уступая место микрокомпьютерам.
Слайд 39Классификация ЭВМ
Мейнфрейм (mainframe) — высокопроизводительный компьютер со значительным объемом оперативной
и внешней памяти, чаще многопроцессорный.
Слайд 40Классификация ЭВМ
Мейнфрейм, как правило,выполняет функции главного компьютера вычислительного центра (сервера)
в развитых локальных вычислительных сетях с большим числом клиентов (например,
локальные сети больших организаций, фирм, учебных заведений; международные платежные системы).
Слайд 41Классификация ЭВМ
Мейнфреймы условно относятся к классу больших миникомпьютеров.
Первоначально (в
1950-х) мейнфреймом («главной стойкой») называлась металлическая стойка с центральным процессором.
Сегодня термин часто используется как синоним большого компьютера.
Слайд 42Классификация ЭВМ
Суперкомпьютер - вычислительная машина (комплекс), значительно превосходящая по своим
техническим параметрам большинство существующих компьютеров.
Слайд 43Классификация ЭВМ
Современные суперкомпьютеры представляют собой большое число высокопроизводительных серверных компьютеров,
соединённых друг с другом локальной высокоскоростной магистралью для достижения максимальной
производительности, для этого применяются принципы распараллеливания (распределения) вычислительной задачи.
Слайд 44Классификация ЭВМ
Производительность суперкомпьютеров - свыше 100 мегафлопсов (1 мегафлопс -
миллион операций с плавающей точкой в секунду).
Архитектура этих машин представляет
многопроцессорные и (или) многомашинные комплексы, имеющие общую память и общее поле внешних устройств.
Различают суперкомпьютеры среднего класса, класса выше среднего и переднего края (high end).
Слайд 45Физическое представление информации
Слайд 46Физическое представление информации
Информация - отражение предметного или воображаемого мира с
помощью знаков и сигналов.
Слайд 47Физическое представление информации
Информация может существовать либо в непрерывной (аналоговой), либо
в дискретной (цифровой) формах.
В качестве носителей информации могут использоваться разнообразные
физические величины (для непрерывной информации - непрерывные физические величины, для дискретной - дискретные).
Слайд 48Физическое представление информации
Физический процесс является сигналом, если какая-либо присущая ему
физическая величина несет в себе информацию.
Слайд 49Физическое представление информации
Дискретная информация представляется: числами (как цифровая), символами некоторого
алфавита (символьная), графическими схемами и чертежами (графическая).
Слайд 50Физическое представление информации
Информацию обо всем окружающем человека мире можно представить
в дискретной форме с использованием алфавита, состоящего только из двух
символов (т.е. с использованием двоичной цифровой формы).
Слайд 51Физическое представление информации
Форма представления информации, отличная от естественной, общепринятой, называется
кодом.
Слайд 52Физическое представление информации
Примеры кодов - почтовые индексы, нотная запись музыки,
телеграфный код Морзе, цифровая запись программ для ЭВМ (программирование в
кодах), помехозащитные коды в системах передачи данных.
Слайд 53Физическое представление информации
Информация уничтожает неопределенность знаний об окружающем мире.
Степень
неопределенности принято характеризовать с помощью понятия "вероятность".
Слайд 54Физическое представление информации
Если событие никогда не может произойти, его вероятность
считается равной 0, а если событие происходит всегда, его вероятность
равна 1.
Слайд 55Физическое представление информации
Для оценки количества информации в технике чаще всего
используется формула Шеннона,
частный случай - когда все состояния, в
которых может находиться объект, равновероятны, применяется формула Хартли.
Слайд 56Физическое представление информации
Одна единица информации называется битом. (!)
Слайд 58Машинное слово
Машинное слово — машинно-зависимая и платформозависимая величина, измеряемая в битах
или байтах, равная разрядности регистров процессора и/или разрядности шины данных
(обычно некоторая степень двойки).
Слайд 59Машинное слово
На ранних компьютерах размер слова совпадал также с минимальным
размером адресуемой информации (разрядностью данных, расположенных по одному адресу); на
современных компьютерах минимальным адресуемым блоком информации обычно является байт, а слово состоит из нескольких байтов.
Слайд 60Машинное слово
Машинное слово определяет следующие характеристики аппаратной платформы:
разрядность данных, обрабатываемых
процессором;
разрядность адресуемых данных (разрядность шины данных);
Слайд 61Машинное слово
максимальное значение беззнакового целого типа, напрямую поддерживаемого процессором: если
результат арифметической операции превосходит это значение, то происходит переполнение;
максимальный объём
оперативной памяти, напрямую адресуемой процессором.
Слайд 62Размер машинного слова на различных архитектурах
Слайд 63Машинное слово
На ранних компьютерах встречалась разная длина слова.
В те
времена компьютеры делились на бизнес-ориентированные и научные.
Слайд 64Машинное слово
В бизнес-ориентированных компьютерах, занимавшихся экономическими и бухгалтерскими расчетами, не
требовалась высокая точность вычислений, так как суммы всегда округлялись лишь
до двух знаков после запятой.
Слайд 65Машинное слово
В научных вычислениях наиболее часто проводятся операции с вещественными
числами, и точность вычислений с большим количеством знаков после запятой
очень важна.
Слайд 66Машинное слово
Так как модули памяти в ранних компьютерах стоили дорого,
выбор размера слова напрямую отражался как на точности вычислений, которые
мог выдавать компьютер, так и на его стоимости.
Слайд 67Машинное слово
В научных компьютерах применялось 48-битное слово, потому что 32-битное
слово позволяло выразить вещественные числа с 6-7-ю знаками после запятой,
а 64-битное слово с 15-16 знаками после запятой обеспечивало необходимую точность.
Слайд 68Машинное слово
В 1950-х — 1960-х годах во многих компьютерах, производимых в
США, длина слова была кратна шести битам, поскольку там использовалась
шестибитная кодировка.
Для представления всех цифр и букв английского алфавита достаточно было 6-бит: 64 возможных комбинации позволяли закодировать 32 буквы (в верхнем регистре), 10 цифр и достаточное количество символов пунктуации.
Слайд 69Машинное слово
Первой машиной, в которой появилось 64-битное слово, стал суперкомпьютер
Cray-1 (1974 г.), т.к. к тому времени требования к точности
вещественных чисел при проведении научных вычислений возросли.
Слайд 70Машинное слово
В подавляющем большинстве современных компьютеров длина слова является степенью
двойки; при этом используются 8-битные символы.
Слайд 71Машинное слово
На ранних компьютерах слово было минимально адресуемой ячейкой памяти;
сейчас минимально адресуемой ячейкой памяти является байт, а слово состоит
из нескольких байтов.
Слайд 72Машинное слово
Это приводит к неоднозначному толкованию размера слова. Например, на
процессорах 80386 и их потомках «словом» традиционно называют 16 бит
(2 байта), хотя эти процессоры могут одновременно обрабатывать и более крупные блоки данных.
Слайд 74Домашнее задание: «Сферы применения вычислительной техники»
Слайд 753.12. Вопросы для самоконтроля
3.7. Какую основную проблему перед разработчиками и
пользователями выдвинул опыт эксплуатации компьютеров первого поколения?
3.8. Какая элементная
база характерна для второго поколения компьютеров?
3.10. На какой элементной базе конструируются машины третьего поколения?
3.11. Из каких основных этапов состоит процесс изготовления микросхем?
3.12. Для каких поколений компьютеров характерно широкое использование интегральных схем?
3.13. Какое быстродействие характерно для машин четвёртого поколения?
3.14. Что подразумевают под "интеллектуальностью" компьютеров?
3.15. Какую задачу должен решать "интеллектуальный интерфейс" в машинах пятого поколения?
3.16. Какими особенностями должны обладать промышленные компьютеры?
3.17. Что такое операторский ком пьютерный интерфейс?
3.18. По каким основным признакам можно отличить мэйнфреймы от других современных компьютеров?
3.19. На какое количество пользователей рассчитаны мэйнфреймы?
3.20. Какие идеи лежат в основе архитектуры суперкомпьютеров?
3.21. На каких типах задач максимально реализуются возможности суперкомпьютеров?
3.22. Какие свойства и конструктивные особенности отличают векторные процессоры?
3.23. Назовите основные характеристики какого-либо суперкомпьютера.
3.24. Что означают в переводе на русский язык названия Laptop, Notebook, Palmtop?
3.25. Как в Palmtop компенсируется отсутствие накопителей на дисках?