Файл: Архитектура ЭВМ.doc

`

Путилин а.Б.

Архитектура вычислительных систем

и организация ЭВМ

(курс лекций)

Содержание

Введение

1. Основные характеристики современных вычислительных систем.

2. Классификация средств ЭВТ

3. Поколения ЭВМ

4. Принципы построения современных ЭВМ

- принцип программного управления

- принцип децентрализации управления и построения

- принцип модульности

- принцип иерархичности построения структуры

- принцип иерархичности памяти

- мультипрограммные режимы

- перспективы развития структур ЭВМ

5. Общие функции программного обеспечения и их развитие

6. Персональные ЭВМ, как инструмент специалиста и их развитие

7. Типы структур вычислительных машин и систем.

- структуры вычислительных машин

- структуры вычислительных систем

8. Факторы, определяющие развитие архитектуры вычислительных систем

- тенденции развития СБИС

- тенденции развития элементной базы процессорных устройств

- тенденции развития полупроводниковых запоминающих устройств

- перспективные направления исследования в области архитектуры ВС

9. Архитектура системы команд

- классификация архитектур системы команд

- классификация по составу и сложности команд

- классификация по месту хранения операндов

10. Стековая архитектура системных команд

11. Аккумуляторная архитектура системных команд

12. Регистровая архитектура системы памяти

13. Архитектура ВМ с выделенным доступом к памяти

14. Функциональная организация фон-Неймановской ВМ

- организация работы УУ

- арифметико-логическое устройство

- основная память

- модуль ввода-вывода

15. Реализация микроопераций и микропрограмм

- понятие о микрооперациях и микропрограмм

- способы записи микропрограмм

- языки микропрограммирования

16. Организация шин

- типы шин

- физическая реализация шин

- особенности передачи сигналов по шинам

- адресация шин и некоторые характеристики

17. Организация памяти ЭВМ

18. Характеристики систем памяти

19. Иерархия запоминающих устройств

-основная память

-блочная организация памяти

-расслоение памяти

20. Организация микросхем памяти ЭВМ

21. Основные направления в архитектуре процессоров

- конвейеризация вычислений

-синхронные линейные конвейеры

-метрики эффективности конвейеров

-нелинейные конвейеры

-конвейер команд

22. Построение однородно структурированных, континуальных вычислительных и управляющих сред

-нейронные вычислительные системы

-континуальные вычислительные и управляющие системы

Приложение 1. Термины

Литература

Введение

Последние десятилетия характеризуются взрывным развитием информатизации общества и изменения социальной информационной среды.

Информатизация — это «развитие и широкомасштабное применение методов и средств сбора, преобра­зования, хранения и распространения информации, обеспечивающих систематизацию имеющихся и формирование новых знаний и их ис­пользование обществом в целях его текущего управления и дальней­шего совершенствования и развития».

Цель информатизации общества состоит в демократизации доступа к информационным ресурсам и повышении эффективности их эксплуатации на основе системной компьютеризации всех этапов жизненного цикла информации — ее создания, накопления, хранения, обработки, использования.

Происходит переход от индустриального общества, к информационному при таком переходе особо важная роль принадлежит вычислительным системам и телекоммуника­ционным вычислительным сетям, в которых сосредоточены новейшие средства вычислительной техники и средства связи, а также самые прогрессивные и эффективные технологии, в том числе информационные технологии.

Информацион­ные технологии включают технологии получения, передачи, обра­ботки, хранения информации и ее использования для обеспечения че­ловеческой деятельности. Основным средством обеспечивающим возможность развития информационных технологий является ЭВМ. Уровень развития информационных технологий на основе ЭВМ — один из критериев не только экономического, но и политического могущества государства.

Это связано с тем, что информатизация позволяет:

• в общественной сфере — создать условий всем гражданам для информационного обеспечения, реализации права каждого человека на знания, информированность и следовательно создать принципиально новые условия для развития личности и возможности её реализации;

• в производственной сфере — обеспечить возможность комплексной автомати­зации всех отраслей материального производства значительно повысив мобильность в освоении новых видов продукции;

• в научной сфере — обеспечить возможность опережающего развития науки, с тем чтобы гарантировать научное обоснование всех проблем и задач на основе их всестороннего информационного обеспечения.

Следовательно, изучение индустриальных методов и вычислительных систем, обеспечивающих развитие информатизации, является основой получения образования в области информатики.

1. Основные характеристики современных вычислительных систем.

Основу современных вычислительных систем составляют электронные вычислительные машины, которые часто в последние годы в соответствии с англоязычными традициями, привившимися в вычислительной технике, называют компьютеры.

Первые электронные вычислительные машины (ЭВМ) появились немногим более полувека назад. За это время микроэлектроника, вычислительная техника и вся индустрия информатики стали одним из основных составляющих мирового научно-технического прогресса. Влияние вычислительной техники на все сферы деятельности человека продолжает распространяться вширь и вглубь. В настоящее время ЭВМ используются не только для выполнения сложных расчетов, но и в управлении производственными процессами в образовании, здравоохранении, экологии и т.д. Это объясняется тем, что современные ЭВМ являются универсальным инструментом, способным обрабатывать информацию представленную практически в любом виде: числовую, текстовую, табличную, графическую, видео, звуковую. Необходимо обеспечить сигнальную совместимость и разработать последовательность действий – алгоритм.

Электронная вычислительная машина - это комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ. В качестве пользователя, могут выступать заказчики вычис­лительных работ, программисты, операторы. Как правило, время подготовки задач во много раз превышает время их решения.

Требования пользователей к выполнению вычислительных работ удовлетворяются специальным подбором и настройкой технических и программных средств. Обычно эти средства взаимосвязаны и объединяются в одну структуру.

Структура - совокупность элементов и их связей. Различают структуры технических, программных и аппаратно-программных средств. Выбирая ЭВМ для решения своих задач, пользователь интересуется функциональными возможностями технических и программных модулей (как быстро может быть решена задача, насколько ЭВМ подходит для решения данного круга задач, какой сервис программ имеется в ЭВМ, возможности диалогового режима, стоимость подготовки и решения задач и т.д.). При этом пользователь интересуется не конкретной техникой и программной реализацией отдельных модулей, а общими вопросами организации вычислений. Последнее включается в понятие архитектуры ЭВМ, содержание которого достаточно обширно.