Презентация на тему к уроку по МДК 02.01 Микропроцессорные системы тема Основные характеристики и области применения ЭВМ различных классов

программного управления
Поколения ЭВМ
Основные характеристики ЭВМ
Основные области применения ЭВМ

различных классов

программных средств, предназначенные для автоматизации подготовки и решения задач

пользователей.
Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ.
 Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение.

исходных данных.
3. Выполнение вычислений (для получения промежуточных результатов).
4. Получение

конечного результата.

В основе функционирования любой ЭВМ лежат два фундаментальных понятия в вычислительной технике:

1. Понятие алгоритма.
2. Принцип программного управления.

из формально заданных операций над исходными данными, приводящая к

решению за определенное число шагов.

Свойства алгоритмов:
1. Дискретность алгоритма (действия выполняются по шагам, а сама информация дискретна).
2. Детерминированность (сколько бы раз один и тот же алгоритм не реализовывался для одних и тех же данных – результат один и тот же).
3. Массовость (алгоритм «решает задачу» для различных исходных данных из допустимого множества и дает всегда правильный результат).

принципов:

1. Любой алгоритм представляется в виде некоторой последовательности управляющих

слов – команд. Каждая отдельная команда определяет простой (единичный) шаг преобразования информации.
2. Принцип условного перехода. В процессе вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов возможен автоматический переход на тот или иной участок программы.
3. Принцип хранимой команды. Команды в ЭВМ представляются в такой же кодируемой форме, как и любые данные и хранятся в таком же оперативном запоминающем устройстве. Это означает, что если рассматривать содержимое памяти, то без какой-либо команды невозможно различить данные и команды. Следовательно, любые команды можно принципиально обрабатывать как данные (информация в ЭВМ отличается не представлением, а способом ее использования).
4. Принцип двоичного кодирования.
5. Принцип иерархии запоминающих устройств.

в несколько десятков тыс. оп./сек. Они были значительных размеров,

потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение.
Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования.

к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ. Один транзистор

уже способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. В середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках.

ЭВМ третьего поколения. Данный этап - переход к интегральной

элементной базе. Одна интегральная схема способна заменить тысячи транзисторов. В результате быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.
ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило использовать вычислительные комплексы в различных сферах деятельности.

привело к созданию возможности размещать на одном кристалле тысячи

интегральных схем. Так появились большие интегральные схемы, микропроцессоры и 4-е поколение ЭВМ, для которого характерны создание серий недорогих микро-ЭВМ, разработка супер-ЭВМ для высокопроизводительных вычислений.
Наиболее значительным стало появление персональных ЭВМ, что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю

которая характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду.

Поскольку в состав команд ЭВМ включаются операции, различные по длительности выполнения и по вероятности их использования, то имеет смысл характеризовать его или средним быстродействием ЭВМ, или предельным. Современные вычислительные машины имеют очень высокие характеристики по быстродействию, измеряемые миллиардами операций в секунду.

единицу времени. Реальное или эффективное быстродействие, обеспечиваемое ЭВМ, значительно

ниже, и оно может сильно отличаться в зависимости от класса решаемых задач. Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ, резко отличающихся друг от друга своими характеристиками, не обеспечивает достоверных оценок. Поэтому очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику производительности.

единиц информации, которое может одновременно находиться в памяти. Этот

показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти. Наименьшей структурной единицей информации является бит - одна двоичная цифра. Как правило, емкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения - байтах (восемь бит).
Следующими единицами измерения служат:
1 Кбайт = 1024 байта,
1 Мбайт = 1024 Кбaйтa, и т.д.
1 Мбайт, 1 Гбайт.
При этом отдельно характеризуют емкость собственной памяти процессора (кэш-память), оперативной памяти и емкость внешней памяти.

условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени.

Высокая надежность ЭВМ закладывается в процессе ее производства. Переход на новую элементную базу - сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) резко сокращает число используемых интегральных схем, а значит, и число их соединений друг с другом.
В современных ЭВМ хорошо продуманы компоновка компьютера и обеспечение требуемых режимов работы (охлаждение, защита от пыли), модульный принцип построения позволяет легко проверять и контролировать работу всех устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей.

Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ,

а также используемыми структурными единицами представления. Во многих применениях ЭВМ не требуется большой точности, например, при обрабатывании текстов и документов, при управлении технологическими процессами. В этом случае достаточно использовать 8-и, 16- разрядные двоичные коды. При выполнении сложных расчетов требуется использовать более высокую разрядность (32, 64 и даже более). Поэтому все современные ЭВМ имеют возможность работы с 16- и 32- разрядными машинными словами. С помощью средств программирования языков высокого уровня этот диапазон может быть увеличен в несколько раз, что позволяет достигать еще большей точности.

автоматизации вычислений. Научно-техническая революция во всех областях науки и

техники постоянно выдвигает новые научные, инженерные, экономические задачи, которые требуют проведения крупномасштабных вычислений. Отличительной особенностью этого направления является наличие хорошей математической основы, заложенной развитием математических наук и их приложений. Первые, а затем и последующие вычислительные машины классической структуры в первую очередь и создавались для автоматизации вычислений.
Одновременно со структурными изменениями ЭВМ происходило и качественное изменение характера вычислений. Доля чисто математических расчетов постоянно сокращалась, и в настоящее время она составляет около 10% от всех вычислительных работ. Машины все больше стали использоваться для новых видов обработки: текстов, графики, звука и др.

системах управления. Это направление родилось примерно в 60-е годы,

когда ЭВМ стали интенсивно внедряться в контуры управления автоматических и автоматизированных систем. Новое применение вычислительных машин потребовало видоизменения их структуры. ЭВМ, используемые в управлении, должны были не только обеспечивать вычисления, но и автоматизировать сбор данных и распределение результатов обработки. Сопряжение с каналами связи потребовало усложнения режимов работы ЭВМ, сделало их многопрограммными и многопользовательскими.