История развития ЭВМ

 Программная совместимость  гарантирует, что различные потребности  пользователя удовлетворяются соответствующей  моделью.

 Программная совместимость  снижает стоимость применения  ЭВМ, повышая при этом их  производительность. 

9.Защита памяти  в ЕС ЭВМ. 

 Для тог, чтобы  программы не влияли друг на  друга, предусмотрена защита информации  в ОП. Используется постраничный  метод защиты. ОП условно разделяется  на блоки, называемые страницами, ёмкостью 2048 байт. У каждой страницы  есть свой ключ защиты. Образуется  самостоятельная запоминающая среда,  состоящая из ключей защиты - память  ключей защиты (ПКЗ).

 Байт ключа  состоит из: 0-3 биты - ключ, 4 - признак  защиты по чтению, 5-7 - не используются, 8 - консоль по чётности.

 При каждом  обращении к ОП из ПКЗ считывается  ключ защиты данной физической  страницы. Нулевой ключ служит  для защиты раздела, где располагается  управляющая программа. Она имеет  привилегию обращения в любую  область ОП.

 Ключи работающих  программ должны совпадать с  ключами программы защиты области  памяти, к которой осуществляется  обращение, иначе выполнение программы  прекращается. 

10.Режимы работы  ЕС ЭВМ. 

 Все модели  ЕС ЭВМ - это мультипрограммные  машины. Это означает, что в них  применяется совмещение программных  и аппаратных средств управления. Программные средства составляют  ОС, которая устанавливает порядок  работы ЭВМ при различных режимах  работы. Все режимы работы ЭВМ  делятся на однопрограммные и  мультипрограммные.

 При работе  в олнопрограммном режиме все  ресурсы ЭВМ отданы одной программе.  Выполнение следующей программы  возможно только после полного  выполнения предыдущей программы.

 Разновидности  однопрограммного режима:

* Однопрограммный  режим с непосредственным доступом  пользователя к ЭВМ. Пользователь  ведёт диалог с машиной, работая  за пультом. В этом режиме  машинное время используется  нерационально. Такой режим используется  только при наладке ЭВМ.

* Однопрограммный  режим с последовательным выполнением  программ без участия пользователя. Все программы введены заранее  и выполняются под управлением  ОС. Этот режим неэффективен, так  как при таком режиме не  полностью используются возможности  параллельной работы основных  устройств машины.

 Разновидности  мультипрограммного режима:

* Режим пакетной  обработки. В таком режиме возможно  решения нескольких задач на  ЭВМ одновременно. Все программы,  исходные данные вводятся заранее,  из них образуется пакт задач.  Все задачи реализуются без  вмешательства пользователя. При  таком режиме значительно экономится  время на выполнение набора  задач. 

* Режим разделения  времени. Этот режим похож на  предыдущий, но во время выполнения  пакета возможно вмешательство  пользователей. Режим разделения  времени сочетает эффективное  использование возможностей ЭВМ  с даёт пользователю возможность  индивидуального пользования. Применение  такого режима возможно только, когда работа ЭВМ протекает  в реальном масштабе времени.

* Режим запрос-ответ.  Этот режим представляет собой  вид телеобработки, при которой  в соответствии с запросами  от абонентов, ЭВМ посылает  данные, содержащиеся в Файлах  данных. Число ответов ограничено  ёмкостью памяти, следовательно  ограничено и число запросов.

* Диалоговый режим.  это наиболее используемый режим  работы ЭВМ. При таком режиме  происходит двустороннее взаимодействие (диалог) пользователя и ЭВМ. Для  осуществлении этого режима необходимо, чтобы технические и программные  средства могли работать в  реальном масштабе времени; чтобы  абоненты имели возможность формулировать  свои сообщения на высоком  уровне.

 В мультипрограммных  режимах реализованы два варианта: мультипрограммный режим с фиксированным  и произвольным числом совместно  решаемых задач. 

 Микропроцессоры  и их применение. 

1.Эффективность  микропроцессоров. 

 В 1959 году фирма  Intel (США) по заказу фирмы Datapoint (США) начала 

 создавать микропроцессоры  (МП). Первым микропроцессором на  мировом рынке стал МП Intel 8008.

 В последние  годы появились такие МП, которые  могут полностью автоматизировать  производство и многие сферы  обслуживания. Это может привести  к росту безработицы.

 МП - это эффективный  с технологической и экономической  точки зрения инструмент для  переработки возрастающих потоков  информации.

 Новое поколение  МП идёт на смену предыдущему  каждые два года и морально  устаревает за 3-4 года. МП вместе  с другими устройствами микроэлектроники  позволяют создать довольно экономичные  информационные системы.

 Причина такой  популярности МП состоит в  том, что с их появлением  отпала необходимость в специальных  схемах обработки информации, достаточно  запрограммировать её функцию  и ввести в ПЗУ МП. 

 Основные характеристики  МП.

 Марка МП Сопроцессор  Адресуемая память Тактовая частота  (МГц) Виртуальная память Быстро-действие

8086/88 (1979 г.) 8087 2020 = 1 Мб 4,77 (8; 10) - 0,33

80286 (1982 г.) 80287 16 Мб 8 (12; 16) 1 Гб 1,2

80386 DX 80386 SX (1985 г.) 80387 4 Гб 4 Гб 16 (20-40) 16 (20-25) 64 Гб 64 Гб 6 2,5

80486 DX 80486 SX 80486 DX2 (1989 г.) 80486 DX4 (1992 г.) Встроенный 4 Гб 4 Гб 4 Гб 4 Гб 25 (33; 50) 20 (25) 50 (66) 100 64 Гб 64 Гб 64 Гб 64 Гб 20 16,5 40 80

Pentium 60 (1994 г.) Встроенный 4 Гб 100 64 Гб 90/100 

 Суперпроцессор P6:

 Изготовляется  на 0,6 мкм.-технологии.

 Достоинства:

1. Частоты 133-150 Мгц

2. Вдвое превзойдёт  по производительности существующие  модели, поскольку:

* Имеет 4 конвейера  для параллельной обработки команд.

* Интегрированные  в одном корпусе 2 модуля КЭШ-памяти  первого уровня - 32 Кб, второго - 256 или 512 Кб.

* Введена новая  шина, которой до этого оснащались  большие ЭВМ.

* В одном компьютере  могут взаимодействовать до 4-х  процессоров Р6.

* В Р6 установлены  интегрированный и математический  сопроцессоры.

 Производительность: 250-300 MFlops, 1000 MFlops - для компьютеров  с 4-мя процессорами.

 Зелёные компьютеры:

 Эра экологически  вредных настольных компьютеров  заканчивается! Летом 1994 года  администрация США запретила  предприятиям покупать не зелёные  компьютеры.

 Зелёные компьютеры  характеризуются:

==> Охраной окружающей  среды и здоровья пользователя.

==> Пониженным уровнем  электромагнитных и радиационных  излучений.

==> Полной утилизацией  составных элементов компьютера.

==> Пониженным потреблением  электроэнергии, пониженным тепловыделением.  Это происходит за счет использование  процессоров с различными режимами  работы: нормальный, дремлющий и  спящий. 

2.Структура 3-магистрального  МП. 

 АЛУ - арифметико-логическое  устройство; УУ - устройство управления; УВВ - устройство ввода-вывода; Т  - таймер; Р - рабочие регистры; регистры: 0 - операндов, К - команд, А - адресов,  Ф - флаговые, С - состояний, СК - счётчик команд, ОН - общего назначения, СТЕК - стековые.

 Сигналы трёх  видов - информационные, адресные  и управляющие 0 могут передаваться  по одной, двум или трём шинам  (магистралям). Шины, как правило,  двунаправлены, то есть могут  передавать информацию в обоих  направлениях. 

 Структурная схема  МП С тремя раздельными 

 шинами информационных (И), адресных (а) и

 управляющих сигналов (У) 

 Микропроцессор

 И 

 А 
 
 
 
 
 
 
 
 

 У 

3.Области применения  МП. 

 Лет 30 назад  было около 2000 различных сфер  применения МП. Это управление  производством (16%), научные исследования, транспорт и связь (17%), информационно-вычислительная  техника (12%), военная техника (9%), бытовая техника (3%), обучение (2%), авиация и космос (15%), коммунальное  и городское хозяйство, банковский  учёт, метрология, медицина (4%) и другие  области.

 Сейчас развиваются  следующие направления автоматизации  с применением МП систем управления:

- станки с ЧПУ  плюс робот;

- станки с ЧПУ  плюс робот плюс устройство  активного контроля размеров;

- станки с ЧПУ  плюс робот плюс система автоматической  диагностики с самовозвратом. 

 Многопроцессорные  вычислительные системы, сети, ЭВМ  V поколения. 

1.Магистральная  организация процессоров ЭВМ. 

 При магистральной  организации процессоры связываются  в систему так, что входные  данные одного из них являются  исходными для другого. Получаемый  ряд процессоров последовательно  обрабатывают отдельные части  задачи. Быстродействие ЭВМ с  такой организации процессоров  порядка 100 млн. операций в секунду.

 Иллюстрация принципа  магистральной обработки информации. 
 

 Вход 

(А,В) 

2.Матричная параллельная  организация процессоров. 

 При параллельном  процессе программа каждой задачи  реализуется на отдельном процессоре. Здесь появляется возможность  как несколько независимых задач,  так одну сложную задачу. Быстродействие  примерно 200 млн. операций в секунду  (“Иллиак-4” (США) содержит 64 процессора).

 Для матричного  процессора характерен режим  совместного исполнения (все процессоры  работают синхронно. 

 Матричная организация  процессоров. 
 

 шина канал  данных

 состояний  
 

 Матричный

 процессор 

3.Мультипроцессорная  организация с общей оперативной  памятью. 

 В центре системы  - мощные процессоры, имеющие собственную  память и внутреннее управление. процессоры работают с общей  ОП (ЗУ). Одна из главных проблем  таких вычислительных систем - коммутирование  процессоров. Производительность  составляет свыше 100 млн. операций  в секунду. 

4.Сети связи ЭВМ. 

 Сети связи  ЭВМ можно рассматривать в  виде пунктов, объединяемых каналами  связи. Сети можно разделить  на централизованные и распределённые.

 В централизованных  сетях обмен информацией между  ЭВМ и абонентом происходит  через центральный узел связи.  При большом количестве абонентов  такое построение сети нерационально.

 В распределённых  сетях связи осуществляется между  многими парами узлов. Каждый  узел связан не менее чем  с двумя другими узлами, и абоненты  могут включатся в несколько  узлов. 

5.ЭВМ V поколения. 

 ЭВМ IV поколения  не получили широкого распространения  из-за своей специфики. Это  явилось стимулом для разработки  ЭВМ V поколения, при разработки  которых ставились совершенно  другие задачи, нежели при разработки  всех прежних ЭВМ. Если перед  разработчиками ЭВМ I - IV поколений  стояли такие задачи, как увеличение  производительности в области  числовых расчётов, достижение большой  ёмкости памяти, то основными  задачами разработчиков ЭВМ V поколения являлось создание  искусственного интеллекта машины (возможность делать логические  выводы из представленных фактов), возможность ввода информации  в ЭВМ при помощи голоса, различных  изображений. Это позволит общаться  с ЭВМ всем пользователям, даже  тем, кто не обладает специальных  знаний в этой области. ЭВМ  будет помощником человеку во  всех областях.

 Проект семейства  ЭВМ V поколения объединяет 16 процессоров.  Это позволит достичь быстродействия  в 160(106 операций в секунду.