Основные характеристики и классификация вычислительных машин. Тема 3

Содержание

Слайд 2

3.1. Базовые определения Электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер – это

3.1. Базовые определения
Электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер – это комплекс

аппаратно-программных средств, предназначенный для автоматической обработки информации необходимой для решения задачи, которую поставил пользователь.
Слайд 3

3.1. Базовые определения Под информационной системой (ИнС) понимают систему, в которой

3.1. Базовые определения
Под информационной системой (ИнС) понимают систему, в которой предметом

и продуктом труда является информация.
Особенностью информационных систем является то, что они относятся к классу материальных систем, а их конечный продукт (информация) не материален.
Слайд 4

3.1. Базовые определения Технология, которая использует методы преобразования информации и вычислительную

3.1. Базовые определения
Технология, которая использует методы преобразования информации и вычислительную технику

для их реализации, а на выходе получает информацию, называется информационной технологией (ИТ).
Слайд 5

3.1. Базовые определения Сферы применения современных ИТ в энергетике: системы автоматизированного

3.1. Базовые определения

Сферы применения современных ИТ в энергетике:
системы автоматизированного проектирования (САПР/CAD);
системы

управления производственными предприятиями (УПП/ERP);
системы управления технологическими процессами и производствами (АСУТП/SCADA);
системы диагностики и управления производственными активами (EAM);
цифровая связь и Интернет;
технологии Индустрии 4.0;
и др.
Слайд 6

3.2. Основные характеристики вычислительных машин Современные ЭВМ характеризуются рядом существенных параметров,

3.2. Основные характеристики вычислительных машин

Современные ЭВМ характеризуются рядом существенных параметров, которые

становятся определяющими при их выборе.
Здесь важно помнить, что денег стоит не только обработка информации, но и простой.
Последнее время крайне актуальными стали задачи защиты информации и кибербезопасности.
Слайд 7

3.2. Основные характеристики вычислительных машин Конечный пользователь всегда должен помнить о

3.2. Основные характеристики вычислительных машин

Конечный пользователь всегда должен помнить о том,

что качество полученного на ЭВМ результата зависит от трех групп характеристик:
технические и эксплуатационные характеристики;
базовая конфигурация ЭВМ, состав ее функциональных блоков, возможность расширения аппаратных средств, изменения ее структуры;
состав программного обеспечения (ПО), операционная система (ОС), наличие сервисного и прикладного программного обеспечения.
Слайд 8

3.2. Основные характеристики вычислительных машин

3.2. Основные характеристики вычислительных машин

Слайд 9

3.2. Основные характеристики вычислительных машин

3.2. Основные характеристики вычислительных машин

Слайд 10

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 11

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 12

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 13

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 14

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 15

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 16

3.3. Основные классы вычислительных машин

3.3. Основные классы вычислительных машин

Слайд 17

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин В основу построения любой ЭВМ

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
В основу построения любой ЭВМ положены

два принципа – аппаратное и программное управление.
Слайд 18

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Алгоритм – конечный набор предписаний,

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Алгоритм – конечный набор предписаний, определяющий

решение задачи посредством конечного количества операций.
Программа для ЭВМ – упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке (стандарт ISO 2382/1-84).
Слайд 19

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Архитектура ЭВМ – это понятие,

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Архитектура ЭВМ – это понятие, характеризующее

принцип действия и конфигурацию входящих в ЭВМ программно-технических средств
Слайд 20

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин 5 принципов фон Неймана: информация

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

5 принципов фон Неймана:
информация представляется в

двоичном коде, ее отдельные элементы называются словами;
при обращении к словам разного назначения их различают не по способу кодирования, а по необходимости использования;
слова размещаются в памяти и определяются адресами соответствующих ячеек;
алгоритм представляется в виде последовательности команд, определяющих наименование операции и адрес слова;
команды выполняются в той последовательности, в какой они размещены в памяти.
Слайд 21

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Слайд 22

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Команда – это управляющее слово

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Команда – это управляющее слово (специфика

определяется принципом №4).
Операнд – это значение переменной используемое командой для преобразования данных.
Слайд 23

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Шины имеют различное назначение и

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Шины имеют различное назначение и в

общем виде их можно условно разделить на три – шины данных (ШД), шины адреса (ША), шины управления (ШУ).
Слайд 24

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Совместное использование шины для памяти

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Совместное использование шины для памяти программ

и памяти данных приводит к узкому месту архитектуры фон Неймана, а именно ограничению пропускной способности между процессором и памятью по сравнению с объёмом памяти. 
Слайд 25

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин В гарвардской архитектуре имеется: память

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

В гарвардской архитектуре имеется:
память программ (для

хранения инструкций микропроцессора);
память данных (для временного хранения и обработки переменных).
Слайд 26

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Слайд 27

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин В ЭВМ с использованием гарвардской

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

В ЭВМ с использованием гарвардской архитектуры

процессор может считывать очередную команду и оперировать памятью данных одновременно и без использования кэш-памяти.
При более сложной схемной организации Гарвардская архитектура «быстрее».
Слайд 28

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Развитие: модифицированная гарвардская архитектура (использование

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Развитие:
модифицированная гарвардская архитектура (использование общей шины

данных и шины адреса для всех внешних данных, а внутри процессора использование шины данных, шины команд и две шины адреса);
Слайд 29

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Развитие: расширенная гарвардская архитектура (использование кэш-памяти вместе с разделёнными шинами);

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Развитие:
расширенная гарвардская архитектура (использование кэш-памяти вместе

с разделёнными шинами);
Слайд 30

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Развитие: гибридные модификации с архитектурой

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

Развитие:
гибридные модификации с архитектурой фон Неймана

(одна шина используется и для передачи команд, и для передачи данных, что схемотехнически упрощает систему).
Слайд 31

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Гарвардская архитектура используется в ПЛК

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Гарвардская архитектура используется в ПЛК и микроконтроллерах (Microchip PIC, Atmel

AVR).
Слайд 32

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин На смену ВМ с управлением

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин

На смену ВМ с управлением потоком

команд пришли ЭВМ с управлением потоком данных.
Принцип открытой архитектуры

Семейство

Линейка 1
….
Линейка N

Слайд 33

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Внутри семейства обеспечивается программная, информационная

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Внутри семейства обеспечивается программная, информационная и

аппаратурная совместимость.
Программная совместимость «снизу вверх»
Слайд 34

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Для установки нового устройства в

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Для установки нового устройства в ЭВМ

требуется размещение во внешней памяти специальной программы, управляющей работой устройства. Эта программа называется драйвером.
Слайд 35

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Протокол – набор определенных правил,

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Протокол – набор определенных правил, без

которых изготовление и нормальное функционирование устройств невозможно.
Слайд 36

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин Принцип модульного построения Режим мультипрограммности

3.4. Общие принципы построения вычислительных машин
Принцип модульного построения
Режим мультипрограммности

Слайд 37

Литература 1. Пятибратов, А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учебное

Литература

1. Пятибратов, А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учебное пособие

/ А.П. Пятибратов, Л.П. Гудыно, А.А. Кириченко ; под редакцией А.П. Пятибратова. — 4-е, изд. — Москва : Финансы и статистика, 2014. — 736 с. — ISBN 978-5-279-03285-3. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система «Лань» : [сайт]. — URL: https://e.lanbook.com/book/65928
2. Хабаров, С.П. Вычислительные машины, системы и сети / С.П. Хабаров, М.Л. Шилкина. — Санкт-Петербург : СПбГЛТУ, 2017. — 240 с. — ISBN 978-5-9239-0888-6. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система «Лань» : [сайт]. — URL: https://e.lanbook.com/book/94728
Слайд 38

Литература Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 6-е изд. – СПб.: Питер, 2018.

Литература

Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 6-е изд. – СПб.: Питер, 2018. –

816 с.
Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011. – 560 с.
Таненбаум Э. Компьютерные сети. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2019. – 960 с.
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб: Питер, 2010.