МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Электронно вычислительные машины и вычислительные системы

    Электронно вычислительные машины и вычислительные системы

    Типы вычислительных машин (ВМ).

    ВМ различают:

    По способу представления и обработки информации (аналоговые и цифровые,

    гибридные, комбинированного типа).

    По среде представления и обработки информации:

    механические;

    электромеханические;

    гидравлические;

    - пневматические;

    - оптические;

    - магнитные;

    История ВМ.

    1833г. – Ч. Бебидж. Ввел программное управление с помощью перфокарт

    (Англия).

    1890г. – Холлерит. Сконструировал табулятор, сумматор и перфоратор.

    1944г. – Г. Цузе и Айкен спроектировал Марк1 (релейная вычислительная

    машина).

    1946г. – Моучли, Эккерт сконструировали электронную машину «Эниак».

    1950г. – Серийное производство ЭВМ в США.

    1951г. – Киев, институт электроники, Лебедев сконструировал МЭСМ.

    1954г. – Москва –БЭСМ.

    По назначению ЭВМ классифицируются следующим образом:

    1. Универсальные;

    2. Проблемно-ориентированные;

    3. Специализированные.

    Режим работы:

    1. Однопрограммные ВМ.

    1. индивидуального пользования.

    2. машинно-пакетной обработки.

    2. Мультипрограммные ВМ.

    1. пакетная обработка.

    2. машины коллективного пользования.

    1. без разделения времени.

    2. С разделением времени.

    Количество процессоров:

    1. Однопроцессорные.

    2. Мультипроцессорные.

    3. Многомашинные системы.

    Классификация по способу объединения и размещения:

    1. Сосредоточенные.

    2. Системы с телеобъединением или теледоступом.

    3. Вычислительные сети.

    По особенности функционирования:

    - Без режима реального времени.

    - С режимом реального времени.

    По набору параметров:

    1. Супер-ЭВМ – для решения крупномасштабных вычислительных задач, для

    обслуживания крупных баз данных.

    2. Большие ЭВМ – для комплектования ведомственных и региональных центров.

    Представители: IBM S/390 (1-10 процессоров) – производительность(1,5 –

    160мил. Оп/сек).

    3. Средние ЭВМ – для управления сложными процессами, используются в

    качестве серверов. Представители: RS/6000, AS/400.

    4. Персональные и профессиональные ЭВМ – для индивидуальных пользователей.

    5. Встраиваемые микропроцессоры – бытовая техника.

    6. Калькуляторы.

    Основные характеристики вычислительных машин.

    1. Технические характеристики:

    1. Внешние:

    1. Производительность.

    2. Быстродействие.

    3. Быстродействие при выполнении операций с плавающей точкой.

    4. Производительность по Гибсону (на наборе задач).

    5. Объем оперативной памяти.

    6. Количество периферийных устройств.

    2. Внутренние:

    1. Длина слова процессора.

    2. Длина слова ОП.

    3. Наличие буферной (КЕШ) памяти.

    4. Скорость передачи информации ядро ПУ.

    2. Эксплуатационные характеристики:

    1. Потребляемая мощность.

    2. Габариты.

    3. Надежность.

    4. Обслуживаемость.

    3. Экономические характеристики:

    1. цена новой ЭВМ.

    2. Стоимость обслуживания.

    3. Стоимость эксплуатационных расходов.

    4. Общий коэффициент эффективности.

    Области и способы применения ЭВМ.

    1. Автоматизация вычислений.

    2. Системы управления – начиная с 60-х гг. Требования: они должны более

    дешевые по сравнению с большими машинами. Должны быть более надежными;

    3. Задачи искусственного интеллекта.

    Этапы и способы применения ЭВМ.

    1. Для отдельных научно – технических, финансовых расчетов.

    2. Моделирование процессов.

    3. Применение ЭВМ как составной части автоматизированных систем.

    4. Интеллектуализация автоматизированных систем.

    |Параметр |Класс задач |

    | |Научно-тех|Инф - |Управл. |САПР |

    | |ничес. |справочн. |объект | |

    |Сложность |Высокая |Низкая |Низкая |Высокая |

    |алгоритма | | | | |

    |Объем |Много |Мало |Мало |Много |

    |вычислений| | | | |

    |на одно | | | | |

    |входное | | | | |

    |сообщение | | | | |

    |Требуемая |Высокая |Высокая |Низкая |Высокая |

    |мощность | | | | |

    |Объем |Маленький |Большой |Большой |Большой |

    |вх/вых | | | | |

    |информации| | | | |

    |Режимы |Индивидуал|Индивидуал|Реального |Индивидуал|

    |работы |ьные, |ьные, |времени |ьного |

    | |пакетные |пакетные | | |

    Существуют две модели ЭВМ:

    1. Модель фон Неймана (1945г.). Предусматривает: Автоматическое программное

    управление решением задач.

    2. Совместное хранение программ и данных в ОП. Гарвардская модель (1944г.).

    Предусматривает выделение памяти под данные и программы.

    3. Промежуточная. С использованием ТЕГов и дескрипторов. ТЭГ – указатель

    вида информации. Дескриптор – таблица, описывающая размещение информации

    в памяти машины.

    При разработке архитектуры ЭВМ нужно учитывать следующие моменты:

    1. Общая структура машин.

    2. Организация вычислительно процесса.

    3. Способы общения пользователя с ЭВМ.

    4. Логическая организация представления, хранения и преобразования

    информации.

    5. Логическая организация совместной работы различных устройств.

    6. Логическая организация совместной работы аппаратных и программных

    средств.

    Форматы информации:

    1 бит (б), 1 байт (8б), слово, поле, запись, файл и т.д.

    |Поколени|Этапы постановки и решения задачи |

    |я ЭВМ | |

    | |Поста|Выбор|Прогр|Орган|Получ|вычис|

    | |новка|алг-м|амир.|из. |. |ления|

    | |задач|а |На |Выч. |Маш. | |

    | |и | |яз. |проце|пр. | |

    | | | | |сса | | |

    |1 | | | | | | |

    |2 | | | | | | |

    |3 | | | | | | |

    |4 | | | | | | |

    |5 | | | | | | |

    Человек – машина – человек

    Причины стремительного роста персональных компьютеров.

    1. Высокая эффективность применения и малая стоимость по сравнению с

    другими классами.

    2. Возможность индивидуального непосредственного общения с ЭВМ без

    посредников, программистов и ограничений.

    3. Большие возможности при обработке информации.

    4. Высокая надежность и простота эксплуатации.

    5. Возможность расширения и адаптации к особенностям применения.

    6. Наличие развитого ПО для всех сфер человеческой деятельности.

    7. Простота использования, основанная на дружественном интерфейсе.

    8. Возможность объединения машин в сеть.

    9. Возможность подключения к персональным компьютерам различных

    периферийных устройств. Возможность встраивания ПК в системы САУ.

    Информационно – логические основы построения ЭВМ.

    Преимущества двоичной системы:

    1. Более простая реализация алгоритмов выполнения арифметических и

    логических операций.

    2. Более надежная физическая реализация основных функций.

    3. Экономичность и простота аппаратной реализации схем ЭВМ.

    Операция сложения с плавающей точкой.

    A10=1,375, B11=-0,625, C=A+B

    A2=0 1.011, A=0,1375*101

    B2=1 0.101=00 1 001=01 1 0101, B=-0,0625*101

    (p=p1 - p2=1.

    B2ok=01 1 1010, B2дк=01 1011

    А2ok=01 01011, А2дк=0101011

    Т.о. 01 11010 0111011

    + +

    01 01011 0101011

    1 00101 0100110

    +1

    00110=С2 С10=0,75

    С2н=0,011 , С10=0,75

    Умножение и деление чисел с плавающей точкой.

    При умножении/делении порядки складываются/вычитаются. Мантиссы

    соответственно умножаются или делятся. Знаки результат формируется путем

    сложения знаков операнда.

    Арифметические операции над двоично – десятичными числами.

    Каждая цифра десятичного числа кодируется тетрадой, и знак числа кодируется

    тоже тетрадой.

    1. Сложение начинают с младших цифр тетрад и производят с учетом переноса.

    2. Знак суммы определяется знаком наибольшего слагаемого.

    3. Для того чтобы обеспечить своевременный перенос производится десятичная

    коррекция. К каждой тетраде добавляется число шесть. В результате

    осуществленная корректировка суммы – из тетрад, откуда не было переноса,

    вычитается 6. При этой коррекции переносы из тетрад блокируются.

    4. При вычитании к тетраде с большим кодом прибавляется другая тетрада в

    дополнительном коде. И выбирается знак.

    Логические основы ЭВМ.

    Количество возможных функций: 22n

    При n=0 N=21=2

    Yi=0 – заземление;

    Или y1=1 – генер.

    n=1 ,то N=4

    |x|Y0 |Y1 |Y2 |Y3 |

    |0|0 |1 |0 |1 |

    | |0 |1 |1 |0 |

    |1| | | | |

    Ген повт инв

    Правила алгебры логики.

    1. ХV1=1 X*0=0

    XV0=X X*1=X

    2. XVX=1 X*X=0

    XVX=X X*X=X

    Законы алгебры логики.

    1. Х1Х2=Х2Х1 - коммутативный

    2. (Х1Х2)Х3=Х1(Х2Х3) – ассоциативный

    3. Х1(Х2VX3)=X1X2VX1X3 – дистрибутивный

    4. X1VX1X2=X1(1VX2)=X1*1=X1 – поглощения

    5. X1X2VX1X2=X1(X2VX2)=X1*1=X1 – склеивания

    6. (FVX)(FVX)=F

    7. XVXF=XVF X(XVF)=XF - свертки

    8. Правила Де Моргана

    - X1VX2=X1X2

    - X1X2=X1VX2

    Порядок проектирования логических схем.

    1. Словесное описание.

    2. Формализация описания – запись таблицы истинности.

    3. Запись функции в СДНФ или СКНФ.

    4. Минимизация.

    5. Представление минимизированного выражения в требуемом базисе.

    6. Изготовление устройства.

    7. Тестирование.

    Элементная база ЭВМ.

    Элемент – узел – блок – устройство

    Классификация интегральных схем:

    - по сложности

    1. ИС – малая степень интеграции (десятки транзисторов).

    2. СИС – средние (сотни транзисторов).

    3. БИС - большие (десятки тысяч транзисторов).

    4. СБИС – сверхбольшие (миллионы транзисторов).

    5. УБИС – ультрабольшие (десятки миллионов транзисторов).

    - по типу сигналов

    1. Потенциальные.

    2. Импульсные.

    - по технологии изготовления

    1. МОП структура (МДП структура).

    1. КМОП –комплиментарные.

    2. NМОП – полупроводники n-типа.

    3. рМОП – полупроводники р-типа.

    2. ТТЛ – логика.

    3. ЭСЛ.

    4. U2Л.

    - по особенностям функционирования

    1. Формирующие – генераторы.

    2. Логические комбинационные схемы.

    3. Запоминающие.

    Комбинационные схемы.

    К ним относятся ЛЭ: «Не», «И», «ИЛИ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ», дешифраторы,

    сумматоры комбинационные, компараторы.

    Схемы с памятью.

    1. Триггеры:

    - JK

    - RS

    - D

    - T

    2. Накапливающий сумматор.

    3. Регистр.

    4. Счетчик.

    Проблема развития элементарной базы.

    Циклическое послойное изготовление элементов (частей) электронной схемы по

    циклу: программа – рисунок – схема. По программе на напыленный

    фоторезисторный слой наносится рисунок будущего слоя микросхемы. Рисунок

    протравливается, фиксируется, закрепляется и изолируется от новых слоев.

    Нанесение рисунков называется фоторезистолистография. Сейчас применяется

    оптическая листография. Но дифракция, интерференция и т.п. ограничивают

    точность. Существует также электронная (лазерная) листография, ионная и

    рентгеновская листография. Размеры сокращают для того, чтобы можно быть

    увеличить частоты (чем больше размеры транзистора, тем больше его емкость).

    Но уменьшение размеров приводит к тому, что удельная мощность

    увеличивается. Она увеличивается с ростом напряжения питания и с ростом

    частоты. Уменьшение напряжения нежелательно. Максимальная частота, которая

    может быть в элементах 1011 – 1012 Гц. Такой уровень частоты может быть

    только в СИС. Будут использоваться ССИС – сверхскоростные ИС средней

    степени интеграции. Используются кремниевые и арсенид галивые микросхемы.

    Перспективы:

    Новое направление – использование сверхпроводимости и туннельного эффекта

    (для уменьшения мощности) и биомолекулярная технология.

    Характеристики ТТЛ:

    1. Uпит=3,3В; 5В.

    Стандартная серия: 74ххх –США; К155... – Россия.

    Tзд.р.=10нс.

    2. С пониженным потреблением: 74L... – США; К134... – Россия.

    Tзд.р.=33нс.

    3. С повышенной мощностью: 74b... – США; К131... – Россия.

    4. С диодами Шотки (ТТЛШ) 74S... – США; К531... – Россия.

    5. Маломощные ТТЛШ 74LS... – США; К555... – Россия.

    Функциональная и структурная организация ЭВМ.

    Функциональная организация включает в себя:

    - виды кодов, использованные для представления информации (аудио, видео,

    отображение информации, помехозащищенные коды);

    - система команд (CISC, RISC, система длинных команд);

    - алгоритмы выполнения машинных операций;

    - технология выполнения различных процедур и взаимодействие программного и

    аппаратного обеспечения;

    - способы использования устройств, при организации совместной работы;

    - структурная организация: способы реализации функций ЭВМ.

    Структурные компоненты:

    1. АС:

    - элементарная база;

    - функциональные узлы и устройства;

    2. Программные модули (обработчики прерывания, драйвера, com, exe, bat

    файлы).

    ЭВМ делятся на совместимые и несовместимые. В свою очередь совместимые

    делятся на программно совместимые и технически совместимые.

    Состав микропроцессорного комплекта.

    - системный таймер;

    - микропроцессор;

    - сопроцессор;

    - контроллер прерываний;

    - контроллер прямого доступа к памяти (DMA);

    - контроллеры устройств ввода-вывода.

    Устройства ЭВМ делятся на: ядро ЭВМ (полностью электронное) и

    периферийные устройства (электронные, электромеханические, с тепловой

    природой).

    Нейтральные устройства связаны между собой системной магистралью.

    Состав магистрали.

    1. Шина данных;

    2. Шина адреса;

    3. Шина управления.

    Интерфейс системной магистрали.

    - количество линий в ША, ШД, ШУ.

    - Порядок размещения конфликтных ситуаций (этим управляет контроллер

    прерываний).

    В состав ядра входят:

    - МП

    - ОП

    - Дополнительные устройства (системный таймер, контроллеры и т.д.)

    Ядро размещается на системной плате.

    Компиляция заключается в преобразовании исходного модуля в объектный

    модуль, но в нем отсутствуют дополнительные программы, необходимые для

    выполнения.

    Редактор связи объединяет все требуемые для выполнения процедуры в

    объектном коде в единую программу, готовую к выполнению.

    Особенности управления основной памятью ЭВМ.

    Выделение памяти.

    Может выделяться программистом или ОС.

    Размещение делится на: статическое и динамическое (в процессе). В свою

    очередь статическое делится на больше и меньше требуемого.

    Оверлейная структура программы: загружается главная часть, а остальное

    по очереди. Для того чтобы связывать отдельные сегменты в единую программу

    нужно 7 трансляций адресов.

    Такая структура адресов накладывает 2 ограничения.

    1. Ограничение макс сегментов.

    2. Ограничивается макс смещение в сегменте.

    Динамическая трансляция адресов при сегментной организации программы.

    Адресное пространство.

    |Прг.Д |Таблица |ОП |

    | |сегментов | |

    | |№ |Адрес в |0 |

    | |сег.|ОП |ОС |

    |0 |1 |75 |75 |

    |сег1 | | |Прг.Д |

    |20кБ | | |Сег1 |

    |0 |2 |125 |95 |

    |сег2 | | |Прг.А |

    |10кБ | | | |

    | | | |125 |

    | | | |Прг.Д |

    | | | |Сег2 |

    |0 |3 |205 |135 |

    |сег3 | | |Прг.В |

    |20кБ | | | |

    | | | |205 |

    | | | |Прг.Д |

    | | | |Сег3 |

    | | | |225 |

    Начальный адрес таблицы сегментов заносится в регистр начала таблицы

    сегментов (РНТС). В настоящее время применяется сегменто – страничная

    организация памяти. Программа состоит из сегментов, размер которых может

    быть любым меньше максимального. А сегменты состоят из страниц, размер

    которых строго определен (обычно 4кБ). При такой адресации у основного

    адреса есть три параметра: номера сегмента и страницы, и относительный

    адрес.

    Виртуальная память.

    Имитация работы машины с максимально имеющейся в ВС памятью, включая

    внешнюю, и называемую режимом виртуальной памяти. Теоретически доступная

    пользователю ОП определяется только разрядностью адресной части команды.

    При работе программы та часть, которая необходима для выполнения текущей

    команды вызывается в ОП и размещается там. Другая часть размещается в

    ячейках внешней страничной памяти или в слотах. Слот – это заполненная

    записываемая область во внешней страничной памяти. Она равна размеру

    Страницы: 1, 2


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.