Архитектура компьютеров Второе поколение компьютеров

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Архитектура компьютеров Второе поколение компьютеров

Содержание

2. IBM разработал новый супер компьютер, который охлаждается водой, нагретой до 140° (F) Компьютер потребляет на 40%
4. Модель
6. Применение транзисторов Первая мини-революция в компьютерном мире произошла, когда на смену вакуумным лампам пришли полупроводниковые приборы
7. 1947 г. - изобретение транзистора Преимущества: - меньшие размеры: - экономичнее в потреблении электроэнергии: - надежнее;
8. Применение транзисторов Начиная с 1950-х годов подавляющее большинство электронной аппаратуры выпускалось только на транзисторах В конце
9. Применение транзисторов Переход на новую элементную базу знаменовал смену поколений в вычислительной технике— компьютеры на транзисторах
10. Таблица 5.1 - Поколения компьютеров
11. Новые архитектурные решения внедрение АЛУ и УУ с более сложной структурой и более широкими функциональными возможностями;
12. Digital Equipment Corporation Период доминирования компьютеров второго поколения ознаменовался еще одним событием — появлением на рынке
13. Digital Equipment Corporation Первое изделие DEC — компьютер PDP-1 — появилось на рынке в 1957 году
14. IBM В 1964 IBM представила 7000 ряд Эта линия компьютеров явилась началом использования одних и тех
15. 7000 ряд Мобильность ПО Рост объема ОП Увеличение быстродействия ЦП - за счет совершенствования динамических характеристик
17. Каналы данных Канал данных представляет собой независимый модуль ввода-вывода, обладающий собственным процессором и собственной системой команд
18. Каналы данных Все дальнейшие операции выполняются модулем самостоятельно в соответствии с программой, которую он извлекает из
19. Мультиплексор Мультиплексор играет роль центрального коммутатора при пересылке информации между каналами данных, центральным процессором и оперативной
20. Третье поколение компьютеров 1958 г. – изобретение интегральной микросхемы (ИС) Элементной базой компьютеров третьего поколения были
21. Микроэлектроника
22. Базовые электронные элементы компьютера Базовые компоненты в цифровом компьютере должны выполнять операции хранения, передачи, обработки данных
23. Логический вентиль (gate)
24. Логический вентиль (gate) Вентилем называется электронная схема, реализующая какую-либо логическую функцию булевой алгебры, например двухвходовый И
25. Ячейка памяти
26. Ячейка памяти Ячейка двоичной памяти может хранить один бит данных Она представляет собой электронную схему, которая
27. Реализация основных функций Хранение данных. Эта функция реализуется с помощью множества ячеек двоичной памяти Обработка данных.
28. Реализация основных функций Управление. Связи между компонентами используются для передачи управляющих сигналов. Например, вентиль может иметь
29. Реализация основных функций Ячейка памяти может запомнить значение сигнала, поданного на ее информационный вход в тот
30. Цифровые электронные компоненты Компьютер состоит из вентилей, ячеек памяти и взаимосвязей между этими элементами Вентили и
31. Интегральные микросхемы Технология производства интегральных микросхем основана на том, что все базовые электронные компоненты — транзисторы,
32. Интегральные микросхемы На одной пластине кремния можно в едином технологическом процессе изготовить огромное количество транзисторов, резисторов
33. Интегральные микросхемы На тонкой пластине (wafer — вафля) особо чистого монокристалла кремния по специальной технологии формируется
34. Интегральные микросхемы Электронная схема одного чипа может насчитывать огромное количество элементарных вентилей и/или ячеек памяти плюс
35. Интегральные микросхемы В результате получается конструктивный элемент — интегральная микросхема (ИС) Множество таких ИС монтируется на
36. Структура интегральной микросхемы
37. Интегральные микросхемы Сначала по такой технологии изготавливались сравнительно простые ИС, получившие наименование микросхем малого и среднего
39. Закон Мура Закон был сформулирован одним из основателей фирмы INTEL Гордон МУР - соучредитель INTEL; Количество
40. Gordon Moore Intel Cofounder B.S. Cal 1950!!
41. Преимущества ИС Цена одного чипа остается неизменной; Увеличение плотности размещения приборов на чипе приводит к сокращению
42. Серия IBM/360 1964 г. Несовместимы с серией 7000 Впервые планировалась как семейство компьютеров
43. Основные характеристики компьютеров серии IBM/360 Подобная или идентичная система команд. Программа, которая выполнялась на одной из
44. Основные характеристики компьютеров серии IBM/360 Подобная или идентичная операционная система. На всех моделях семейства эксплуатировалась практически
45. Основные характеристики компьютеров серии IBM/360 Возрастающая производительность. По мере перехода от младших моделей к старшим производительность
46. Основные характеристики компьютеров серии IBM/360 Возрастающее количество портов ввода-вывода. По мере перехода от младших моделей к
47. Основные характеристики компьютеров серии IBM/360 Увеличение объема оперативной памяти. По мере перехода от младших моделей к
48. Компьютер DEC PDP-8 1964 г. Первый настольный миникомпьютер Объем продаж за 12 лет составил 50 000
49. Шинная архитектура PDP-8
50. Шинная архитектура PDP-8 В PDP-8 системная магистраль, которая носила название Omnibus, состояла из 96 сигнальных линий
51. Шинная архитектура PDP-8 Такая задача была возложена на ЦП Архитектура с системной магистралью обеспечивает чрезвычайную гибкость
53. Скачать презентацию

Слайд 2

IBM разработал новый супер
компьютер, который охлаждается
водой, нагретой до 140°

(F)
Компьютер потребляет на 40% меньше
электроэнергии, чем традиционные системы, и его освобождающееся
тепло может быть использовано
для обогрева помещения

Слайд 3

Слайд 4

Модель

Слайд 5

Слайд 6

Применение транзисторов
Первая мини-революция в компьютерном мире произошла, когда на смену вакуумным

лампам пришли полупроводниковые приборы
Полупроводниковый транзистор с успехом выполнял в электронных схемах ту же роль, что и вакуумная лампа
Транзистор был изобретен специалистами фирмы Bell Labs в 1947 году

Слайд 7

1947 г. - изобретение транзистора
Преимущества:
- меньшие размеры:
- экономичнее

в потреблении электроэнергии:
- надежнее;
- дешевле.

Слайд 8

Применение транзисторов
Начиная с 1950-х годов подавляющее большинство электронной аппаратуры выпускалось только

на транзисторах
В конце 1950-х годов появились компьютеры, в электронных схемах которых использовались только транзисторы

Слайд 9

Применение транзисторов
Переход на новую элементную базу знаменовал смену поколений в вычислительной

технике— компьютеры на транзисторах принято считать компьютерами второго поколения
В настоящее время общепринята классификация поколений компьютеров на основе используемой технологии производства электронных компонентов

Слайд 10

Таблица 5.1 - Поколения компьютеров

Слайд 11

Новые архитектурные решения
внедрение АЛУ и УУ с более сложной структурой и

более широкими функциональными возможностями;
увеличение объема памяти;
внедрение в практику программировании языков высокого уровня;
создание системного программного обеспечения

Слайд 12

Digital Equipment Corporation
Период доминирования компьютеров второго поколения ознаменовался еще одним событием

— появлением на рынке корпорации Digital Equipment Corporation — DEC
DEC завоевала ведущие позиции в одном из самых динамичных секторов рынка вычислительной техники— секторе мини-компьютеров

Слайд 13

Digital Equipment Corporation
Первое изделие DEC — компьютер PDP-1 — появилось на

рынке в 1957 году
Этот компьютер и эта компания положили начало эре миникомпьютеров, которая станет началом создания компьютеров третьего поколения

Слайд 14

IBM
В 1964 IBM представила 7000 ряд
Эта линия компьютеров явилась началом

использования одних и тех же программных средств на различных аппаратных платформах
Каждая последующая модель отличалась от своих предшественниц более высоким быстродействием, увеличенным объемом памяти и более низкой ценой

Слайд 15

7000 ряд
Мобильность ПО
Рост объема ОП
Увеличение быстродействия ЦП
- за счет совершенствования

динамических характеристик элементной базы
- за счет внедрения более эффективных схемных решений отдельных узлов
Количество команд выросло с 24 до 185

Слайд 16

Слайд 17

Каналы данных
Канал данных представляет собой независимый модуль ввода-вывода, обладающий собственным

процессором и собственной системой команд
Эти команды хранятся в оперативной памяти, но выполняются специализированным процессором модуля ввода-вывода
ЦП инициирует сеанс передачи данных по каналу, посылая соответствующий управляющий сигнал этому модулю

Слайд 18

Каналы данных
Все дальнейшие операции выполняются модулем самостоятельно в соответствии с программой,

которую он извлекает из оперативной памяти
После завершения сеанса передачи модуль извещает об этом ЦП, передавая ему специальный сигнал
Таким образом, центральный процессор освобождается от выполнения несвойственных ему задач и может полностью сосредоточится на выполнении вычислительных операций

Слайд 19

Мультиплексор
Мультиплексор играет роль центрального коммутатора при пересылке информации между

каналами данных, центральным процессором и оперативной памятью
Мультиплексор является диспетчером доступа к оперативной памяти со стороны ЦП и каналов данных, позволяя им работать независимо друг от друга

Слайд 20

Третье поколение компьютеров
1958 г. – изобретение интегральной микросхемы (ИС)
Элементной базой компьютеров

третьего поколения были ИС

Слайд 21

Микроэлектроника

Слайд 22

Базовые электронные элементы компьютера
Базовые компоненты в цифровом компьютере должны выполнять операции

хранения, передачи, обработки данных и управления всем процессом
Для построения этих компонентов достаточно использовать всего два типа электронных элементов — логические вентили (gate) и ячейки двоичной памяти (memory сеll)

Слайд 23

Логический вентиль (gate)

Слайд 24

Логический вентиль (gate)
Вентилем называется электронная схема, реализующая какую-либо логическую функцию булевой

алгебры, например двухвходовый И вентиль реализует функцию "ЕСЛИ А и В ИСТИННЫ, ТО С ИСТИННО"

Слайд 25

Ячейка памяти

Слайд 26

Ячейка памяти
Ячейка двоичной памяти может хранить один бит данных
Она представляет

собой электронную схему, которая в каждый момент времени может находиться в одном из двух устойчивых состояний
Объединяя множество вентилей и ячеек памяти, можно создать компьютер

Слайд 27

Реализация основных функций
Хранение данных. Эта функция реализуется с помощью множества ячеек

двоичной памяти
Обработка данных. Эта функция выполняется с помощью связанных особым образом вентилей
Перемещение данных в память или из памяти выполняется с помощью вентилей

Слайд 28

Реализация основных функций
Управление. Связи между компонентами используются для передачи управляющих сигналов.

Например, вентиль может иметь один, или два информационных входа, на которые подаются сигналы данных, и один управляющий вход, который синхронизирует передачу информационных сигналов
Когда управляющий сигнал имеет значение ВКЛЮЧЕНО, (принято обозначать такое значение сигнала, как "лог. 1"), на выходе вентиля формируется сигнал, соответствующий его логической функции

Слайд 29

Реализация основных функций
Ячейка памяти может запомнить значение сигнала, поданного на ее

информационный вход в тот момент времени, когда на ее управляющий вход ЗАПИСЬ подается сигнал "лог. 1”
На выходе ячейки памяти появляется сигнал, соответствующий хранимому в ней значению, в тот момент времени, когда на управляющий вход ЧТЕНИЕ подан сигнал "лог. 1".

Слайд 30

Цифровые электронные компоненты
Компьютер состоит из вентилей, ячеек памяти и взаимосвязей

между этими элементами
Вентили и ячейки памяти, в свою очередь, построены из простых дискретных компонентов:
- транзисторов,
- резисторов,
- конденсаторов.

Слайд 31

Интегральные микросхемы
Технология производства интегральных микросхем основана на том, что все

базовые электронные компоненты — транзисторы, резисторы и конденсаторы —можно изготовить из одного и того же полупроводникового материала – кремния
Интегральная технология сводится к тому, что на едином кристалле кремния создаются все электронные компоненты определенной схемы

Слайд 32

Интегральные микросхемы
На одной пластине кремния можно в едином технологическом процессе изготовить

огромное количество транзисторов, резисторов и конденсаторов
Затем на этой же пластине выполняется специальная процедура металлизации, в результате которой формируются электрические связи между ними.

Слайд 33

Интегральные микросхемы
На тонкой пластине (wafer — вафля) особо чистого монокристалла кремния

по специальной технологии формируется матрица небольших одинаковых ячеек, каждая размером в несколько квадратных миллиметров
Во всех ячейках в ходе технологического процесса формируются идентичные электронные схемы, а затем пластина разрезается по границам ячеек, которые размещаются на чипе (chips)

Слайд 34

Интегральные микросхемы
Электронная схема одного чипа может насчитывать огромное количество элементарных вентилей

и/или ячеек памяти плюс множество выводов для подключения внешних связей
Затем чип помещается в специальный защитный корпус, а к выводам подключаются контактные пластины

Слайд 35

Интегральные микросхемы
В результате получается конструктивный элемент — интегральная микросхема (ИС)
Множество таких

ИС монтируется на печатной плате и образуется узел компьютера или даже законченное устройство

Слайд 36

Структура интегральной микросхемы

Слайд 37

Интегральные микросхемы
Сначала по такой технологии изготавливались сравнительно простые ИС, получившие наименование

микросхем малого и среднего уровня интеграции (МИС и СИС)
По мере развития технологии появилась возможность повысить плотность размещения элементов в чипе

Слайд 38

Слайд 39

Закон Мура
Закон был сформулирован одним из основателей фирмы INTEL
Гордон МУР -

соучредитель INTEL;
Количество транзисторов на чип удваивалось каждый год;
Начиная с 1970 г. количество транзисторов на чип удваивалось каждые 18 месяцев;

Слайд 40

Gordon Moore
Intel Cofounder
B.S. Cal 1950!!

Слайд 41

Преимущества ИС
Цена одного чипа остается неизменной;
Увеличение плотности размещения приборов на

чипе приводит к сокращению длины электрических связей, что повышает производительность;
Размеры компьютеров постоянно уменьшаются, что позволяет расширять область их применения, встраивая их в различное оборудование ;
Снижается энергопотребление;
Электрические связи внутри микросхемы значительно надежнее связей на печатной плате.

Слайд 42

Серия IBM/360
1964 г.
Несовместимы с серией 7000
Впервые планировалась как семейство компьютеров

Слайд 43

Основные характеристики компьютеров серии IBM/360
Подобная или идентичная система команд. Программа, которая

выполнялась на одной из моделей, могла успешно эксплуатироваться и на других. В некоторых младших моделях использовалась несколько усеченная система команд, и тогда обеспечивалась совместимость "снизу вверх".

Слайд 44

Основные характеристики компьютеров серии IBM/360
Подобная или идентичная операционная система. На всех

моделях семейства эксплуатировалась практически одна и та же операционная система. В некоторых случаях, для самых старших моделей, в операционную систему включались дополнительные функции.

Слайд 45

Основные характеристики компьютеров серии IBM/360
Возрастающая производительность. По мере перехода от младших

моделей к старшим производительность системы возрастала в основном за счет использования элементной базы с лучшими динамическими характеристиками.

Слайд 46

Основные характеристики компьютеров серии IBM/360
Возрастающее количество портов ввода-вывода. По мере перехода

от младших моделей к старшим расширялись возможности ввода-вывода данных как за счет расширения номенклатуры подключенного оборудования, так и в результате использования более совершенных периферийных устройств.

Слайд 47

Основные характеристики компьютеров серии IBM/360
Увеличение объема оперативной памяти. По мере перехода

от младших моделей к старшим увеличивался объем оперативной памяти и ее быстродействие.
Рост стоимости. Старшие модели существенно отличались по цене от младших как за счет использования более дорогой элементной базы, так и за счет расширения комплектации.

Слайд 48

Компьютер DEC PDP-8
1964 г.
Первый настольный миникомпьютер
Объем продаж за 12 лет

составил
50 000 единиц
Последние модели PDP-8 имели шинную архитектуру

Слайд 49

Шинная архитектура PDP-8

Слайд 50

Шинная архитектура PDP-8
В PDP-8 системная магистраль, которая носила название Omnibus, состояла

из 96 сигнальных линий
По этим линиям передавались управляющие сигналы, коды адресов и данных
Поскольку все системные компоненты совместно использовали одни и те же сигнальные линии, этим процессом необходимо было каким-то образом управлять

Слайд 51

Шинная архитектура PDP-8
Такая задача была возложена на ЦП
Архитектура с системной

магистралью обеспечивает чрезвычайную гибкость при комплектовании вычислительных комплексов разной конфигурации из стандартных компонентов

Архитектура компьютеров Второе поколение компьютеров

Содержание

IBM разработал новый суперкомпьютер, который охлаждается водой, нагретой до 140°

Модель

Применение транзисторовПервая мини-революция в компьютерном мире произошла, когда на смену вакуумным

1947 г. - изобретение транзистораПреимущества: - меньшие размеры: - экономичнее

Применение транзисторовНачиная с 1950-х годов подавляющее большинство электронной аппаратуры выпускалось только

Применение транзисторовПереход на новую элементную базу знаменовал смену поколений в вычислительной

Таблица 5.1 - Поколения компьютеров

Новые архитектурные решениявнедрение АЛУ и УУ с более сложной структурой и

Digital Equipment CorporationПериод доминирования компьютеров второго поколения ознаменовался еще одним событием

Digital Equipment CorporationПервое изделие DEC — компьютер PDP-1 — появилось на

IBMВ 1964 IBM представила 7000 ряд Эта линия компьютеров явилась началом

7000 рядМобильность ПОРост объема ОПУвеличение быстродействия ЦП - за счет совершенствования

Каналы данных Канал данных представляет собой независимый модуль ввода-вывода, обладающий собственным

Каналы данныхВсе дальнейшие операции выполняются модулем самостоятельно в соответствии с программой,

Мультиплексор Мультиплексор играет роль центрального коммутатора при пересылке информации между

Третье поколение компьютеров1958 г. – изобретение интегральной микросхемы (ИС)Элементной базой компьютеров

Микроэлектроника

Базовые электронные элементы компьютераБазовые компоненты в цифровом компьютере должны выполнять операции

Логический вентиль (gate)

Логический вентиль (gate)Вентилем называется электронная схема, реализующая какую-либо логическую функцию булевой

Ячейка памяти

Ячейка памятиЯчейка двоичной памяти может хранить один бит данных Она представляет

Реализация основных функцийХранение данных. Эта функция реализуется с помощью множества ячеек

Реализация основных функцийУправление. Связи между компонентами используются для передачи управляющих сигналов.

Реализация основных функцийЯчейка памяти может запомнить значение сигнала, поданного на ее

Цифровые электронные компоненты Компьютер состоит из вентилей, ячеек памяти и взаимосвязей

Интегральные микросхемы Технология производства интегральных микросхем основана на том, что все

Интегральные микросхемыНа одной пластине кремния можно в едином технологическом процессе изготовить

Интегральные микросхемыНа тонкой пластине (wafer — вафля) особо чистого монокристалла кремния

Интегральные микросхемыЭлектронная схема одного чипа может насчитывать огромное количество элементарных вентилей

Интегральные микросхемыВ результате получается конструктивный элемент — интегральная микросхема (ИС)Множество таких