Развитие вычислительной техники и компьютерных технологий

 

В настоящее время вычислительная техника, компьютерные системы управления процессами широко внедряются во все сферы нашей жизни.

История развития вычислительной техники.

     Первые ЭВМ появились в 70-х годах прошлого века. Это были громоздкие и малопроизводительные машины. Они были построены на основе электронных ламп, реализующих принцип трехточки (открыто/закрыто). Среди отечественных широко применяемых машин - ЭВМ типа Проминь, Наири, .... Наряду с ними широко использовались механические счетные машины типа " феликс".

     Большой прорыв в развитии вычислительной техники был сделан вместе с появлением новой элементной базы, базирующейся на кремниевых элементах. Вычислительный лампы заменились транзисторами, которые имели в сотни раз меньшие размеры и энергопотребление. => Появилась возможность в сотни раз уменьшить объем счетно-решающих устройств в вычислительных машинах.

     Следующий этап - появление больших интегральных схем (БИС) и процессоров. Отсюда и начинают развиваться компьютерная техника и, как следствие - компьютерные технологии.

     Однако первые компьютеры отличались высокой стоимостью, поэтому в нашей стране в 80-х годах прошлого века широкое развитие, особенно среди молодежи, получило самодельное компьютерное творчество. Во многих журналах радиолюбительского направления предлагались простые и доступные архитектуры и принципиальные схемы компьютеров, ориентированные на микропроцессоры типа К580ВМ80 и Z80. Первой из таких схем была реализована в компьютере Радио-86РК на процессоре К580ВМ80. В ней использовался язык программирования бейсик.

     С началом массового производства компьютерной техники стали широко внедряться так называемые IBM-совместимые компьютеры.  В них использовалась линейка быстро развивающихся процессоров:  

 

Процессор	- i086	i286	i386	i486	i586
Тактовая частота	4, 8 Мгц	12 Мгц	25-33 Мгц	66 Мгц	100 Мгц

 

     В настоящее время компьютеры собираются на основемногоядерных процессоров, в которых реализован принцип параллельной обработки данных, когда несколько операций выполняется одновременно (параллельно). Тактовая частота в таких системах достигает нескольких тысяч мегагерц, что обеспечивает высокую производительность вычислительных систем.

     С развитием архитектурных решений и функциональных возможностей компьютерной техники стали интенсивно создаваться и новые компьютерные технологии.

 

     1.2. Представление данных в цифровых машинах

 

     Существует два типа вычислительных машин:         

          - аналоговые вычислительные машины (АВМ);

          - цифровые вычислительные машины, которые получили название ЭВМ.

     В АВМ данные носят аналоговый (непрерывный) вид и представляются в виде аналоговых электрических сигналов. В ЭВМ данные представляются, также, в виде электрических сигналов, но имеют цифровой вид. Обычно они представляются двоичном коде. Вместе с тем, пользователь ЭВМ оперирует данными в десятичном виде, иногда в восьмиричном или шестанадцатиричном виде.

     Двоичное представление данных.

     Элементарным носителем информации в ЭВМ является бит. Бит может принимать значение «0» или «1». Значение бита определяется уровнем электрического сигнала на линии данных – «низкий» или «высокий» (соответственно «0» или «1»). Максимальная величина данных определяется шириной шины данных - числом бит или линий в шине данных. Оно рассчитывается по формуле:

,                                                                       (1.1)

 где n – разрядность шины данных.

     Рассмотрим для примера шину данных шириной 4 бита (рис. 1.1).

     Обозначим 4 линии данных через D₀.. D₃, где D₀ – младший разряд данных, а D₃ – старший разряд. Максимальное число значений, которое можно передать по такой шине, равно . В зависимости от разряда каждая линия данных имеет свой значимый коэффициент, который вычисляется по формуле

,                                                                       (1.2)

где i – индекс разряда линии данных с учетом того, что младший разряд имеет индекс «0». Тогда значение положительного десятичного числа на шине данных можно вычислить по формуле:

,                                                              (1.3)

где Z_i – значение бита линии данных (0 или 1); n – разрядность шины данных.

 

а)                                                                  б)

 

Рис. 1.1. Пример 4-х битной шины данных

 

Для 4-х битной шины имеем: K_D0=1; K_D1=2; K_D2=4; K_D3=8. Тогда, например, в момент времени t₁ значения линий данных определяются следующим образом: D₀=0; D₁=1; D₂=1; D₃=0. А значение положительного числа, присутствующего на шине данных в момент времени t₁, равно: .

При работе со знаковыми числами старший разряд шины данных используется для передачи знака числа. Для положительных значений он равен «0», а для отрицательных значений он равен «1».

     Шестнадцатиричное представление данных.

     Соотношение между десятичным и шестнадцатиричным представлениями чисел:

 

Шестнад- цатиричное	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	A	B	C	D	E	F
Десятич- Ное	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15

 

     С целью указания на шестнадцатиричный вид числа к нему обычно добавляется символ «H». Например: 9E4BH, CF34H. 

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: