🗊Презентация Основные характеристики ЭВМ

Основные характеристики ЭВМ

Электронная вычислительная машина - комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.

характеристики ЭВМ -быстродействие -емкость запоминающих устройств -надежность -точность -достоверность

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 (для самых «коротких» операций типа «регистр-регистр»).

Этот показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти. Этот показатель очень важен для определения, какие программные пакеты и их приложения могут одновременно обрабатываться в машине.

это способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени. Например, у современных HDD среднее время наработки на отказ достигает 500 тыс.ч. (около 60 лет).

возможность различать почти равные значения. Точность получения результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными единицами представления информации (байтом, словом, двойным словом). С помощью средств программирования языков высокого уровня этот диапазон может быть увеличен в несколько раз, что позволяет достигать очень высокой точности

свойство информации быть правильно воспринятой. Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения эталонных задач и повторных расчетов. В особо ответственных случаях проводятся контрольные решения на других ЭВМ и сравнение результатов.

Классификация средств ЭВТ

три глобальные сферы деятельности человека, которые требуют использования качественно различных типов ЭВМ.

применение ЭВМ для автоматизации 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

Вторая сфера применения ЭВМ связана с использованием их в системах управления

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.

применение ЭВМ для решения задач искусственного интеллекта.

Для технического обеспечения этого направления нужны качественно новые структуры ЭВМ с большим количеством вычислителей (ЭВМ или процессорных элементов), обеспечивающих параллелизм в вычислениях. По существу, ЭВМ уступают место сложнейшим вычислительным системам.

классификация средств вычислительной техники, в основу которой положено их разделение по быстродействию

• СуперЭВМ для решения крупномасштабных вычислительных задач. для обслуживания крупнейших информационных банков данных. • Большие ЭВМ для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров. • Средние ЭВМ широкого назначения для управления сложными техно­логическими производственными процессами. ЭВМ этого типа могут использоваться и для управления распределенной обработкой информации в качестве сетевых серверов. • Персональные и профессиональные ЭВМ, позволяющие удовлетворять индивидуальные потребности пользователей. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня. • Встраиваемые микропроцессоры, осуществляющие автоматизацию управления отдельными устройствами и механизмами.

Общие принципы построения современных ЭВМ

Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.

Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд. Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место нахождения операндов (адреса операндов) и ряд служебных признаков. Операнды - переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных. Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значении и результатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любой программы.

Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. Например, в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов. Применительно к числовой информации выделяют знаковые разряды, поле значащих разрядов чисел, старшие и младшие разряды

Последовательность, состоящая из определенного принятого для данной ЭВМ числа байтов, называется словом.

В зависимости от количества используемых в команде операндов разли­чаются одно-, двух-, трех-, четырех- адресные и безадресные команды. В одноадресных командах указывается, где находится один из двух обрабатываемых операн­дов. Второй операнд должен быть помещен заранее в арифметическое устройство. Двухадресные команды содержат указания о двух операндах, размещаемых в памяти (или в регистрах и памяти). После выполнения команды в один из этих адресов засылается результат, а находившийся там операнд теряется. В трехадресных командах обычно два адреса указывают, где находятся исходные операнды, а третий - куда необходимо поместить результат. В безадресных командах обычно обрабатывается один операнд, который до и после операции находится на одном из регистров арифметико-логичес­кого устройства (АЛУ). Кроме того, безадресные команды используются для выполнения служебных операций (запрет прерывания, выход из подпрограммы и др.).

признаки структур ЭВМ

• ядро ЭВМ образует процессор - единственный вычислитель в структуре, дополненный каналами обмена информацией и памятью

линейная организация ячеек всех видов памяти фиксированного размера

• внутренний машинный язык низкого уровня, при котором команды со­держат элементарные операции преобразования простых операндов

одноуровневая адресация ячеек памяти, стирающая различия между всеми типами информации

• последовательное централизованное управление вычислениями; • достаточно примитивные возможности устройств ввода-вывода.

Несмотря на все достигнутые успехи, классическая структура ЭВМ не обеспечивает возможностей дальнейшего увеличения производительности. Наметился кризис, обусловленный рядом существенных недостатков: • плохо развитые средства обработки нечисловых данных (структуры, символы, предложения, графические образы, звук, очень большие массивы данных и др.); • несоответствие машинных операций операторам языков высокого уровня; • примитивная организация памяти ЭВМ; • низкая эффективность ЭВМ при решении задач, допускающих параллельную обработку и т.п.

Вектор (слово) состояния процессора (программы).

Совокупность значений информационных элементов(триггеров, регистров, ячеек памяти) получила название вектора состояния или слова состояния процессора (программы).

Вектор состояния в каждый момент времени должен содержать информацию, достаточную для продолжения выполнения программы или повторного пуска программы с точки, соответствующей моменту формирования данного вектора состояния. (слово состояния процессора)