Основные характеристики ЭВМ. 1.1. Основные сведения об электронно-вычислительной технике

Классификация ЭВМ

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

1.1. Основные сведения
об электронно-вычислительной технике

Любая научная, производственная, культурная, хозяйственная и иная деятельность общества связана с обработкой информации. В настоящее время объём информационного потока так велик, что его обработку невозможно выполнить без использования средств вычислительной техники.

ЭВМ можно классифицировать по многим признакам.

1) По режиму работы: однопрограммные, мультипрограммные – однопрограммные ЭВМ переходят к выполнению следующей программы только после окончания предыдущей, мультипрограммные ЭВМ предоставляют свои ресурсы тем программам, которые их могут использовать в данный момент;

2) По режимам обслуживания: ЭВМ индивидуального пользования, ЭВМ с пакетной обработкой и ЭВМ коллективного пользования. ЭВМ с пакетным режимом обработки выполняет программы, записанные ранее во внешней памяти, и пользователи не имеют непосредственного доступа к ЭВМ, т.е. программы не могут выполняться в режиме диалога. ЭВМ коллективного пользования предоставляют аппаратурные и программные ресурсы одновременно нескольким пользователям. При этом каждому пользователю выделяется терминал, с помощью которого он связывается с ЭВМ, следит за выполнением своих программ.

3) По структурному составу ЭВМ бывают однопроцессорными, многопроцессорными (работают с общим полем оперативной памяти), многомашинными (обладают повышенной надежностью и имеют избыточные резервные устройства);

4) По способу размещения: сосредоточенные, с телеобработкой (некоторые источники и потребители информации, в том числе и терминалы, могут располагать на удалении от вычислительного ядра, для связи с удаленными терминалами используются каналы связи) и вычислительные сети, которые представляют собой территориально разнесенные многомашинные системы, объединенные каналами связи;

5) По способу функционирования: ЭВМ работающие в реальном масштабе времени (используются в системах управления объектом или технологическими процессами) и работающие независимо от текущего времени;

6) По назначению: управляющие, специализированные ЭВМ и ЭВМ общего пользования. Управляющие ЭВМ входят в состав специализированных систем управления - самолетных, корабельных, ракетно – космических. Специализированные ЭВМ имеют определенную проблемную ориентацию, что определяет их конфигурацию, состав аппаратных средств, набор программ операционных систем и пакетов прикладных программ.

ЭВМ общего пользования – их математическое обеспечение должно быть приспособлено для решения задач любого типа.

Основными характеристиками ЭВМ являются производительность и надежность.

Производительности Ps определяют по формуле (1).

(1)

где m-число типов операции,

ts-время выполнения операций типа S,

Ks-принятый весовой коэффициент появления в программе операций типа S.

Для "грубой" оценки производительности ЭВМ можно, например считать, что программы состоят на 70% из коротких операций с временем выполнения tк.оп=100 нс и на 30% из длинных операций с временем выполнения tдл.оп=500 нс, тогда в результате подстановки

Ps=(0,7+0,3)/(0,7∙100+0,3∙500)∙10^-9=4,5 млн.оп/с

Надежность работы ЭВМ определяется двумя основными факторами: средней частотой нарушения работы ЭВМ из-за её отказов и сбоев и средним временем восстановления работоспособности.

Наряду с обобщенными характеристиками существуют и частные:

- тактовая частота;

- форматы машинных слов;

- информационная емкость всех видов памяти;

- скорость выполнения отдельных наиболее распространенных команд;

- число типов каналов обмена;

- максимальная скорость обмена информации между периферийными устройствами ЭВМ и по каждому типу каналов обмена;

- характеристики интерфейсных шин ввода/вывода;

- возможные режимы работы ЭВМ;

- состав пакета прикладных программ;

- состав программ технического обслуживания;

- перечень программ трансляторов с языков программирования;

- максимальная потребляемая мощность.

Все ЭВМ содержат 3 основных функциональных устройства: процессорное устройство, внешнюю память большого объёма, канал обмена с внешней памятью и устройствами ввода/вывода.

Процессор включает - АЛУ, оперативную память (ОЗУ), управляющее устройство для управления взаимодействия составных частей ЭВМ. Любые дискретные слова, над которыми выполняются операции, называются операндами. Программа, определяющая последовательность выполнения операций, состоит из командных слов. В каждой команде записывается адрес источников операндов и приемника результата, код выполняемой операции и ряд дополнительных кодовых управляющих сообщений. Устройство управления вычислительного процесса, определяет состояние вычислительного процесса, по мере необходимости модифицирует команды и вырабатывает необходимые для реализации алгоритма управляющие сигналы или коды.