С общей шиной

Основные структуры ЭВМ

Шестое и последующие поколения ЭВМ

Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом, нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем, распознающие сложные образы.

Они были предназначены для решения сложных задач, требовавших высокой скорости вычислений. Это LARC фирмы UNIVAC, Stretch фирмы IBM и "CDC-6600" (семейство CYBER) фирмы ControlDataCorporation, в них были применены методы параллельной обработки (увеличивающие число операций, выполняемых в единицувремени), конвейеризация команд (когда во время выполнения одной команды вторая считывается из памяти и готовится к выполнению) и параллельная обработка при помощи процессора сложной структуры, состоящего из матрицы процессоров обработки данных и специального управляющего процессора, который распределяет задачи

Рисунок 11 - IBM и "CDC-6600

и управляетпотоком данных в системе. Компьютеры, выполняющие параллельно несколько программ при помощи нескольких микропроцессоров, получили название мультипроцессорных систем.

8.Вопросы:

1. Перечислите два основных события нулевого поколения.
2. Что использовалось в оперативных запоминающих устройствах?
3. Что представил Джек Кибли в 1959г.?
4. Кто и когда создал первый персональный компьютер?

5. Сформулировать основную концепцию ЭВМ пятого поколения.

ТЕМА 2:

"Структурная и функциональная схема ЭВМ"

Содержание:

1. Основные структуры ЭВМ:

1.1С общей шиной

1.2С общей памятью

1.3Распределительная структура

2. Основные устройства:

2.1Счётчик команд

2.2Регистры

2.3Дешифратор

2.4АЛУ

2.5Основная память

3. Вопросы

При организации ЭВМ на основе общей шины (ОШ) взаимодействие между ее устройствами осуществляется через общую шину, к которой подключены все устройства, входящие в состав ЭВМ.

Рисунок 12 - Структура ЭВМ на основе ОШ

Взаимодействие между всеми устройствами ЭВМ осуществляется в режиме разделения времени общей шины (т.е. поочередно). Общая шина не обеспечивает высокой пропускной способности, что ограничивает число подключаемых устройств и общую производительность ЭВМ. Однако простота реализации обеспечили широкое использование такой структуры в ранних мини-ЭВМ и персональных компьютерах, а также в контроллерах - небольших специализированных микропроцессорных системах, предназначенных для управления производственными и бытовыми устройствами и приборами.

Рисунок 13 - Структура ЭВМ с единым интерфейсом

Наибольшее распространение имеют три основные (типовые) конфигурации (структуры) ВК (ЭВМ). Первая, простейшая, строится на основе единого интерфейса (ОШ) (Рисунки 12 и 13).

ОШ здесь выполнена как двунаправленная асинхронная магистраль. Через нее обмениваются информацией все устройства. Обмен осуществляется по принципу «ведущий – ведомый».

Основная память в этой структуре всегда пассивна. Активным может быть ЦП или КПУ. Для подключения ПУ к ЭВМ (к ОШ) используется контроллер ПУ (КПУ), выполняющий роль устройства управления при обмене информацией с другими устройствами. Для каждого типа ПУ используется свой тип контроллера: контроллер клавиатуры, принтера, монитора и т. п. Ведущее устройство выставляет запрос на обмен, т. е. фактически запрос на захват ОШ. Получив ОШ в свое распоряжение, ведущее устройство выставляет адрес ведомого устройства и управляет обменом информации с ним по ОШ, посылая необходимую адресную и управляющую информацию. Например, при обмене с ОП – адрес ячейки ОП и сигнал чтения/записи. Такую структуру имеют обычно мини – и микро-ЭВМ: РДР/11, СМ ЭВМ. Достоинства: простота структуры и обмена информации по ОШ.

Недостатки: при большом количестве устройств ПУ, в частности, ОШ становится «узким» местом в системе ввиду ее ограниченной пропускной способности. Активные устройства при большой загрузке ОШ достаточно часто (все с большей вероятностью) обнаруживают ОШ занятой обменом с другими устройствами и вынуждены ждать ее освобождения. Ожидание в очереди на обмен ограничивает производительность ВК.

Как быть? Как уменьшить простои устройств и, следовательно, увеличить производительность? Первый способ – увеличить пропускную способность ОШ, если можно. Если нельзя, то применить второй способ – использовать несколько интерфейсов: два, три и т. д.

Второй недостаток: при большом количестве ПУ становятся ощутимыми затраты оборудования на их подключение к ОШ, т. е. суммарные затраты оборудования на реализацию КПУ.

В силу указанных недостатков единый интерфейс находит применение в тех случаях, когда количество ПУ невелико (до 10-15 штук), т. е. в микро-ЭВМ. В тех случаях, когда количество ПУ велико (более 10-15), использование ОШ неэффективно.