История и перспектива развития вычислительной техники.

В XV веке появились счеты.

В 1630 году был создан первый стохастический вычислитель монахом Раимондом Луллий, который считается основоположником искусственного интеллекта.

В XVII веке были созданы первые механические вычислители Паскалем и Лейбницем. Использовались 3 века.

Следующим этапом в модернизации механического вычислителя явились работы Однера 1874 год и Чепышева 18878 год.

Завершающим этапом развития теории механических вычислительных машин явились работы Ч. Беббиджа, который предложил структуру и основу создания аналитической машины.

В 1854 году Буль создал булевую алгебру или алгебру высказывания.

Коней XIX начало XX веков первые попытки создания элементной базы

для ЭВМ.

В 1918 году советским ученым Бонг-Бруевичем была создана первая электронно-лучевая лампа, а в последующем триггер на её основе. После этого началось активное развитие элементной базы.

ЭВМ первого поколения была создана на основе электронных ламп. При этом для создания машины потребовалось 32 года. 60-е годы это первое поколение ЭВМ.

Машина ENIAC была создана в Пенсильванском университете США. Она состояла из 1800 ламп и имела производительность 500 сложений в секунду и 400 умножений в секунду. Причем в ней пока не был реализован принцип хранимой программы.

В 1945 году американский исследователь Фон-Нейман предложил ряд принципов создания ЭВМ.

Принципы Фон-Неймана:

1. Использование двоичной системы счисления.

2. Программное управление работы ЭВМ, то есть выделялись команды,
осуществляющие одиночные акты обработки информации, а весь процесс
обработки состоял из последовательности.

3. Принцип условного перехода. Состоит в возможности выполнять
различные участки программы в зависимости от результатов операции.

4. Принцип хранимой программы. Программа хранится в той же памяти,
что и данные. Процессор может обратиться к программе, к данным и к
данным как к программе.

Преимущества: максимальная гибкость.

Недостаток: принципиальная возможность исполнения в качестве программы полей данных. Программа является не защищенной.

5. Принцип иерархичности запоминающих устройств. На верхнем
уровне регистры.

HDD - система жестких дисков NW - сети

В 1949 году реализована первая ЭВМ EDVAC, первая реализовавшая принципы Фон-Неймана.

В 1950 году МЭСМ. Эта машина была размером с этаж.

Второе поколение 70-е годы XX века. В качестве элементарной базы использовались полупроводниковые транзисторы (дискретные). Средняя производительность 10000-100000 операций в секунду.

Третье поколение. Это машины, выполненные на интегральных микросхемах малой степени интеграции. Степень интеграции - это количество элементов-транзисторов или элементарных логических вентилей на единице площади кристалла микросхемы. Различают следующие степени интеграции:

1. Малая порядка 10-100 элементов.

2. Средняя порядка 1000 элементов.

3. Большая порядка более 10000 элементов.

4. Сверхбольшая.

Преимущество: от предыдущих поколений они отличались функциональной гибкостью и расширенными возможностями. Отечественные линии этих машин: СМ и ЕС.

Четвертое поколение 90-е годы и поныне. Построены на основе микросхем большой и сверхбольшой степени интеграции (микропроцессорные устройства смотри первую лекцию).

Первое ЭВМ четвертого поколения было создано фирмой Intel в 1971 году. У неё был четырехразрядный микропроцессор. Уже в 1974 году Intel включает восьмиразрядный микропроцессор. В 1975 году в продажу поступает первая ПЭВМ. В настоящее время реализуются ЭВМ различной разрядности: 8, 16, 32, 64, 128 разрядов. Использование конкретной ЭВМ определяется предметной областью.

В настоящее время фирма Intel выделяет так называемое поколение микропроцессоров. Текущее поколение 7. Мы рассматривали структуру 6 поколения.

Пятое поколение. Это перспектива. Первое направление - это улучшение элементной базы. Возможно использования сапфира вместо кремния. Отход от принципов Фон-Неймана и использование искусственного интеллекта

Обобщенная структура ЭВМ

Простейшая структура ЭВМ с локальными шинами между ее устройствами, приведена на рисунке 1.4.1.

Рисунок 1.4.1-Обобщенная структура ЭВМ

В состав ЭВМ входят:

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, более короткое обозначение- оперативная память ОП);

- процессор;

- устройство ввода- вывода (УВВ, другое обозначение- периферийное устройство ПУ);

- пульт контроля и управления (ПКУ).

Процессор предназначен для обработки информации. Он состоит из 2-х частей: УУ - устройство управления (управляющий автомат), и АЛУ - арифметико-логическое устройство.

Обработку информации процессор осуществляет под управлением программы, хранящейся в ОЗУ. В ОЗУ наряду с программой также хранятся и данные, подлежащие обработке. Программа и данные поступают из ОЗУ в процессор по каналу связи между ОЗУ и процессором, называемым в вычислительной технике шиной. Такие же шины соединяют процессор и с другими устройствами ЭВМ.

УВВ предназначено для ввода программ и данных в ОЗУ, то есть они сначала подготавливаются либо в виде перфокарт (ПФК), перфолент (ПФЛ), либо в виде магнитных лент, магнитных дисков и т.п., а затем вводятся в ОП машины. После этого программа запускается на обработку. В современных машинах диалогового режима данные в ОП могут заноситься и непосредственно с клавиатуры.

ПКУ предназначен для ручного пуска различного рода тестовых программ, контроля хода вычислительного процесса или функционирования устройств ЭВМ.

Структура ЭВМ на основе общей шины

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 1.4.2- Структура ЭВМ на основе ОШ

Взаимодействие между всеми устройствами ЭВМ осуществляется в режиме разделения времени общей шины (т.е. поочередно). Такой способ не обеспечивает (принципиально) высокой пропускной способности, ввиду чего производительность ЭВМ ниже, чем при наличии локальных шин между различными устройствами ЭВМ. Однако простота реализации и возможность построения ОШ с высокой пропускной способностью обеспечили широкое использования такой структуры в персональных ЭВМ (ПК) и микропроцессорных системах (МПС).

Тема1.3. Разновидности магистральных интерфейсов и примеры их использования в вычислительных, управляющих и измерительных системах.

Магистральный параллельный интерфейс (МПИ) — стандарт, определяющий набор контактов и процедуры обмена по 16-разрядной шине с совмещением (мультиплексированием) адреса и данных.

Стандарт не определяет физической реализации интерфейса.

Принцип работы[править | править исходный текст]

Связь между двумя устройствами, подключенными к интерфейсу, осуществляется по принципу «управляющий»—" управляемый" (активный—пассивный). В каждый момент времени только одно устройство является активным. Активное (управляющее) устройство управляет циклами обращения, при необходимости обслуживает прерывания и осуществляет арбитраж.

Связь между устройствами является замкнутой и асинхронной. В ответ на обращение, пассивное устройство выставляет специальный сигнал, означающий что пассивное устройство присутствует и готово осуществлять дальнейший обмен. Если в течение 10 мкс ответ не получен, происходит прерывание специального вида. Таким образом, процесс обмена между устройствами не зависит от времени ответа (в пределах 10 мкс) или длины канала. Отсутствие или неисправность пассивного устройства может быть легко определена при отсутствии ответа.

Разновидности

Электроника 60

Системный канал МикроЭВМ (магистральный интерфейс) «Электроника 60» по ОСТ 11.305.903-80 является упрощённым вариантом интерфейса типа «Общая шина» (ГОСТ 26765.51-86), к которому подключаются устройства микроЭВМ — центральные процессоры, запоминающие устройства, периферийные устройства. Физически представляет собой унифицированную магистраль по 33÷ 42 линиям которой осуществляется передача информации комплекса. Использование единого унифицированного интерфейса, имеющий общий для всех устройств комплекса алгоритм связи, позволяет унифицировать всю аппаратуру сопряжения.

По электрическим и функциональным характеристикам реализация МПИ в «Электроника-60» аналогична шине Q-Bus/LSI-Bus фирмы DEC. Механически незначительно отличается от Q-Bus: у Q-Bus расстояние между контактами 3.175 мм (что составляет 1/8 дюйма), а у МПИ — 3 мм. Также не совпадает нумерация контактов. Подобно Q-Bus, допускалось расширение адреса до 18 и 22 разрядов, что позволяло адресовать до 4 Мб памяти в максимальной конфигурации. Применялся разъем РППМ16х72. Из-за значительного содержания золота на контактах (около 4 грамм) практически все выпущенные изделия были утилизированы.

ДВК

Компьютеры ДВК строились на базе микропроцессоров серии К1801 которые в качестве системной шины использовали набор сигналов, очень близкий к МПИ, что значительно упрощало конструкцию. Для связи модулей в ДВК применялся интерфейс МПИ, механически и электрически совместимый с реализацией в Электроника 60, но с увеличенным по высоте между платами расстоянием. Таким образом устройства «Электроника-60» могли напрямую применяться в ДВК.

Объединительная панель («корзина») ДВК

СМ-1425

В СМ-1425 применяется шина функционально и электрически совпадающая с Q-Bus, но механически выполнена на разъемах ОПН-КГ. Процессор и модули ввода-вывода выполнены в виде блоков (БЭ — блоки элементов), которые имеют размер Eurocard 220× 233, 4 мм.

БК

Коннектор МПИ на БК-0010

Компьютер БК-0010/БК-0011М имел системный интерфейс, подобный МПИ, но содержащий неполный набор сигналов и выведенный на разъем СНП58-64/94x9В-23-2-В (вилка). Шина не буферизирована и имеет малую нагрузочную способность.

УКНЦ

Плата УКНЦ. Слева внизу — разъёмы МПИ ПП, справа вверху — разъём МПИ ЦП.

В компьютере УКНЦ для подсоединения модулей расширения к Центральному и Периферийному процессорам (ЦП и ПП соответственно) также использовался интерфейс, логически и электрически подобный МПИ, но механически несовместимый с ДВК и БК. Для подключения модулей к ПП применялся разъем СНП15-48/80х10Р-19-2. Для подключения устройств к шине ЦП применялся краевой печатный 60-выводный соединитель, на который устанавливался переходник-удлинитель из двух разъемов ОНП-НГ-57-60/100, 5х11, 2-Р50.

Электроника С5

Компьютеры Электроника С5, начиная с Электроника С5-21, используют МПИ в качестве шины для связи с внешними устройствами. Модель Электроника С5-21 имеет два раздельных канала МПИ: один для связи с локальными устройствами, второй — для организации межмашинной связи и подключения разделяемых внешних устройств при организации многомашинных комплексов. Разъем — ГРПМШ-1-61

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒