Informații scurte despre computerele compatibile IBM PC. DIY IBM PC - este foarte simplu

Arhitectura calculatoarelor IBM PC se bazează pe principiul organizării magistralei a conexiunilor dintre procesor și alte componente ale computerului. Deși de atunci tipurile de autobuze folosite și structura acestora s-au schimbat de mai multe ori, arhitectura, principiul de bază al organizării interne a computerului, a rămas neschimbată. Structura computerului este prezentată în diagrama de mai jos.

Unitatea centrală de procesare (CPU) este nucleul unui sistem informatic. Comunicarea cu alte componente se realizează prin magistrala externă a procesorului. În interiorul procesorului există magistrale pentru interacțiunea dintre ALU, dispozitivele de control și registrele de memorie. Busul extern al procesorului este format din linii care transportă date, adrese (indicând de unde provin datele și unde sunt trimise) și comenzi de control. Prin urmare, magistrala comună este împărțită într-o magistrală de date, o magistrală de adrese și o magistrală de control. Fiecare linie poate transporta un bit de date, adresa sau comanda de control. Numărul de linii de pe autobuz se numește lățimea autobuzului. Lățimea magistralei determină numărul maxim de biți transmiși simultan, care, la rândul lor, determină performanța generală a computerului. Adică, cu cât lățimea magistralei este mai mare, cu atât mai multe date pot fi transmise simultan, cu atât performanța este mai mare. Al doilea parametru care afectează performanța este viteza de transfer de date a magistralei, care este determinată de viteza ceasului magistralei.

Frecvența magistralei este o caracteristică destul de importantă, dar încă nu determină performanța computerului. Cei mai importanți parametri pentru performanța generală a unui computer sunt viteza de ceas și adâncimea de biți a procesorului central. Și acest lucru este firesc din multe motive. Este procesorul care realizează principalele sarcini de prelucrare a datelor și adesea inițiază și gestionează schimbul de date. Frecvența ceasului determină viteza operațiunilor, iar adâncimea de biți determină cantitatea de date procesate în timpul unei operații.

Întrebarea 20: Sistem de elemente structurale ale unui computer personal. Factori de formă.

Calculator ter(în engleză computer, - „calculator”) - un dispozitiv sau sistem capabil să efectueze o secvență variabilă dată, clar definită, de operații. Acestea sunt cel mai adesea operațiuni de calcule numerice și de manipulare a datelor, cu toate acestea, acestea includ și operațiuni de intrare-ieșire. O descriere a unei secvențe de operații se numește program.

calculator electronic,calculator- un ansamblu de mijloace tehnice, în care principalele elemente funcționale (logice, stocare, afișare etc.) sunt realizate pe elemente electronice destinate prelucrării automate a informațiilor în procesul de rezolvare a problemelor de calcul și de informare.

Personal calculator , PC(calculator personal în engleză, PC), PC(calculatorul electronic personal) este un microcomputer desktop care are caracteristicile operaționale ale unui aparat de uz casnic și funcționalitate universală.

Factor de formă( din engleza factor de formă) este un standard care specifică dimensiunile generale ale unui produs tehnic, precum și descrie seturi suplimentare de parametrii tehnici ai acestuia, de exemplu, forma, tipurile de elemente suplimentare plasate în/pe dispozitiv, poziția și orientarea acestora.

Factorul de formă (ca orice alte standarde) este de natură consultativă.

Specificația factorului de formă definește componentele necesare și opționale. Cu toate acestea, marea majoritate a producătorilor preferă să respecte specificația, deoarece prețul conformității cu standardele existente este compatibilitatea plăcii de bază și a echipamentelor standardizate (periferice, plăci de expansiune) de la alți producători în viitor.

Un computer electronic presupune utilizarea componentelor electronice ca unități funcționale, totuși, un computer poate fi proiectat pe alte principii - poate fi mecanic, biologic, optic, cuantic etc. (mai multe detalii: Clase de calculatoare După tipul de mediu de lucru ), care funcționează datorită mișcării pieselor mecanice, mișcării electronilor, fotonilor sau a efectelor altor fenomene fizice. În plus, în funcție de tipul de operare, un computer poate fi digital (DVM) și analog (ABM).

Pe de altă parte, termenul „calculator” implică posibilitatea modificării programului în curs de executare (reprogramare). Multe calculatoare electronice pot efectua o secvență strict definită de operații, pot conține dispozitive de intrare și ieșire sau pot consta din elemente structurale similare cu cele utilizate într-un computer electronic (de exemplu, registre), dar nu sunt reprogramabile.*

Caracteristici de design

Calculatoarele moderne folosesc întreaga gamă de soluții de proiectare dezvoltate pe întreaga perioadă de dezvoltare a tehnologiei informatice. Aceste soluții, de regulă, nu depind de implementarea fizică a computerelor, ci sunt ele însele baza pe care se bazează dezvoltatorii. Mai jos sunt cele mai importante probleme cu care se confruntă creatorii de computere:

Digital sau analogic

O decizie fundamentală atunci când proiectați un computer este alegerea dacă acesta va fi un sistem digital sau analog. Dacă calculatoarele digitale lucrează cu variabile numerice sau simbolice discrete, atunci cele analogice sunt proiectate pentru a procesa fluxuri continue de date primite. Astăzi, calculatoarele digitale au o gamă mult mai largă de aplicații, deși omologii lor analogici sunt încă utilizați în anumite scopuri speciale. De asemenea, trebuie menționat că aici sunt posibile și alte abordări, utilizate, de exemplu, în calculul pulsat și cuantic, dar deocamdată sunt fie soluții foarte specializate, fie experimentale.

Exemple de calculatoare analogice, de la simple la complexe, sunt: nomograma, regula de calcul, astrolabul, osciloscopul, televizorul, procesorul analogic de sunet, pilotul automat, creierul.

Printre cele mai simple calculatoare discrete, este cunoscut abacul sau abacul obișnuit; Cel mai complex dintre aceste tipuri de sisteme este un supercalculator.

Sistemul numeric

Un exemplu de computer bazat pe sistemul numeric zecimal este primul computer american, Mark I.

Cel mai important pas în dezvoltarea tehnologiei informatice a fost trecerea la reprezentarea internă a numerelor în formă binară. Acest lucru a simplificat foarte mult proiectarea dispozitivelor de calcul și a echipamentelor periferice. Luarea ca bază a sistemului de numere binar a făcut posibilă implementarea mai simplă a funcțiilor aritmetice și a operațiilor logice.

Cu toate acestea, trecerea la logica binară nu a fost un proces instantaneu și necondiționat. Mulți designeri au încercat să dezvolte computere bazate pe sistemul numeric zecimal, care este mai familiar oamenilor. Au fost folosite și alte soluții de proiectare. Astfel, una dintre primele mașini sovietice a funcționat pe baza sistemului de numere ternar, a cărui utilizare este în multe privințe mai profitabilă și mai convenabilă în comparație cu sistemul binar (proiectul computerizat ternar Setun a fost dezvoltat și implementat de talentatul inginer sovietic N.P. Brusentsov).

Sub conducerea academicianului Ya A. Khetagurov, a fost dezvoltat un „microprocesor foarte fiabil și sigur al unui sistem de codare non-binar pentru dispozitive în timp real”, folosind un sistem de codare 1 din 4 cu un zero activ.

În general, însă, alegerea sistemului intern de reprezentare a datelor nu schimbă principiile de bază ale funcționării computerului - orice computer îl poate emula pe oricare altul.

Stocarea programelor și a datelor

În timpul efectuării calculelor, este adesea necesară salvarea datelor intermediare pentru utilizare ulterioară. Performanța multor computere este determinată în mare măsură de viteza cu care pot citi și scrie valori în (din) memoria capacității totale. Inițial, memoria computerului a fost folosită doar pentru a stoca valori intermediare, dar în curând s-a propus ca codul programului să fie stocat în aceeași memorie (arhitectura von Neumann, alias arhitectura „Princeton”) ca și datele. Această soluție este utilizată astăzi în majoritatea sistemelor informatice. Cu toate acestea, pentru controlerele de control (microcalculatoare) și procesoarele de semnal, o schemă în care datele și programele sunt stocate în diferite secțiuni de memorie (arhitectura Harvard) s-a dovedit a fi mai convenabilă.

Partea principală a PC-ului, inclusiv:

dispozitive electronice care controlează funcționarea computerului (inclusiv „procesorul central”, „coprocesorul”, „RAM”, „controlere” („adaptoare”), „autobuz”);

o sursă de alimentare care transformă tensiunea de rețea alternativă în tensiune continuă de valoarea scăzută necesară și o furnizează circuitelor electronice și altor componente ale PC-ului;

Dispozitive de memorie externă concepute pentru scrierea și citirea de programe și date și constând dintr-o unitate de disc magnetică (HDD) și una sau două unități de dischetă (FMD).

Designul unității de sistem PC constă dintr-o carcasă, mai multe plăci electronice (în primul rând „sistemul” sau „placa de bază”), conectori standardizați (sloturi), cabluri de conectare multi-core flexibile, un întrerupător de alimentare și un număr mic de comutatoare ( butoane) pentru controlul modurilor de operare PC .

Carcasa unității de sistem PC este disponibilă în următoarele variante:

Orizontal (desktop), incl. în versiunea sa redusă (Mini-footprint, Slimline) și de dimensiuni mici (Ultra-slimline);

Verticală („turn”), incl. în forma sa mărită, potrivită pentru instalare pe podea - „Turnul Mare”, de dimensiuni mici - „Turnul Mic” și versiunea medie - „Turnul Mediu”;

„Totul într-unul” - Desktop cu o unitate de sistem și un monitor combinate într-o singură carcasă;

Portabil sau portabil, incluzând o serie de opțiuni diferite, inclusiv „genunchiere” și „notepad” (consultați - Laptop sau Pocketbook). În aceste cazuri, carcasa unității de sistem include și un monitor, tastatură, trackball și, în unele modele, o unitate CD-ROM

împărțirea la zero la execuție

eroare de memorie la scrierea rezultatelor

Astăzi, aproape că nu există procesoare cu execuție secvențială a instrucțiunilor, acestea au fost înlocuite cu procesoare cu execuție paralelă a instrucțiunilor, care, toate celelalte fiind egale, oferă performanțe mai mari. Cel mai simplu procesor cu execuție paralelă a instrucțiunilor este un procesor cu o conductă de instrucțiuni. Un procesor pipeline de instrucțiuni poate fi derivat dintr-un procesor secvenţial făcând fiecare etapă a ciclului de instrucțiuni independentă de etapele anterioare și ulterioare.

Pentru a face acest lucru, rezultatele fiecărei etape, cu excepția ultimei, sunt stocate în elemente de memorie auxiliare (registre) situate între etape:

Rezultatul preluării - comanda codificată - este stocat într-un registru situat între etapele de preluare și decodare

Rezultatul decodării - tipul operației, valorile operanzilor, adresa rezultatului - sunt stocate în registre între etapele de decodificare și execuție

Rezultatele execuției - noua valoare a contorului programului pentru un salt condiționat, rezultatul unei operații aritmetice calculate în ALU și așa mai departe - sunt stocate în registre între etapele de execuție și scrierea rezultatelor.

În ultima etapă, rezultatele sunt deja scrise în registre și/sau memorie, deci nu sunt necesare registre auxiliare.

Întreruperea vectorială

Cu o astfel de organizare a sistemului de întrerupere, computerul care a solicitat serviciul se identifică folosind vectorul de întrerupere - adresa celulei de memorie principală a microcalculatorului, care stochează fie prima comandă a subrutinei serviciului de întrerupere pentru acest computer, fie adresa începutul unei astfel de subrutine. Astfel, procesorul, după ce a primit vectorul de întrerupere, trece imediat la executarea rutinei de procesare a întreruperilor necesare. Într-un microcalculator cu sistem de întrerupere vectorială, fiecare computer trebuie să aibă propria sa rutină de procesare a întreruperilor.

În acest eseu, vom încerca să explicăm pe scurt câteva dintre caracteristicile computerelor IBM compatibile cu PC-uri și, de asemenea, să introducem câteva concepte de bază, la care ne vom referi ulterior de mai multe ori.

Arhitectură deschisă (principiul construcției bloc-modulare)

Atractia computerelor compatibile cu PC-uri IBM constă în arhitectura lor deschisă. Acest lucru, în special, înseamnă că astfel de computere au un principiu de construcție modular, adică componentele și blocurile lor principale sunt realizate sub formă de module separate. Astfel, instalarea noi sau înlocuirea dispozitivelor vechi incluse în computer nu este deosebit de dificilă. Îmbunătățirea unor astfel de computere este în totalitate în capacitatea utilizatorilor înșiși.

Există trei componente principale într-un computer personal compatibil IBM PC: unitatea de sistem, monitorul și tastatura. Unitatea de sistem conține toate componentele electronice principale ale computerului: sursa de alimentare, placa de bază (sistem) și unități de stocare (unități de disc) cu medii detașabile sau nedemontabile. Tastatura este un dispozitiv de introducere standard care permite trimiterea anumitor caractere sau caractere către computer.

semnale de control. Un monitor (sau afișaj) este proiectat să afișeze pe ecranul său monocrom sau color, informații simbolice sau grafice. Toate componentele principale enumerate mai sus sunt conectate între ele folosind cabluri speciale cu conectori.

Tipul carcasei unității de sistem depinde, în special, de dimensiunile și amplasarea plăcii de bază utilizate, de puterea minimă a sursei de alimentare (adică de numărul posibil de dispozitive conectate) și de numărul maxim de unități instalate. Carcasele computerelor vin în versiuni turn și desktop. Principala diferență dintre aceste tipuri de cazuri poate fi considerată numărul diferit de spații de instalare pentru unități și, în consecință, puterea sursei de alimentare. Apropo, spațiile de instalare (locuri de montare) pentru unități pot fi de două tipuri: cu acces extern și acces intern. Astfel, prin definiție, accesul la unitățile instalate în locașurile de montare de acest din urmă tip poate fi realizat numai cu capacul carcasei unității de sistem deschis. Asemenea locații de instalare pot fi utilizate numai pentru unități cu suporturi neamovibile, cum ar fi hard disk-uri.

Placa de bază este baza computerului și este o foaie plată din folie laminată din fibră de sticlă pe care sunt amplasate principalele elemente electronice: un microprocesor de bază, RAM, un rezonator de cuarț și alte microcircuite auxiliare.

În conformitate cu principiul arhitecturii deschise, majoritatea

Calculatoarele IBM compatibile cu PC-uri au plăci de bază care conțin doar componentele principale și nu există elemente de comunicare, de exemplu, cu unități, un monitor și alte dispozitive periferice. În așa

În acest caz, aceste elemente lipsă sunt situate pe plăci de circuite imprimate separate, care sunt introduse în sloturi de expansiune speciale prevăzute în acest scop pe placa de sistem. Aceste plăci suplimentare sunt numite plăci fiice, iar placa de sistem se numește placa de bază. Dispozitivele funcționale realizate pe plăci fiice sunt adesea numite controlere sau adaptoare, iar plăcile fiice în sine sunt numite plăci de expansiune.

Microprocesoare și magistrale de sistem

Calculatoarele IBM compatibile cu PC folosesc numai microprocesoare Intel sau clonele acestora cu o arhitectură similară.

Microprocesorul este conectat la dispozitivele principale ale computerului prin așa-numita magistrală de sistem. Această magistrală nu numai că transmite informații, ci se adresează și dispozitivelor, precum și schimbă semnale speciale de serviciu. De regulă, dispozitivele suplimentare sunt conectate la magistrala de sistem prin conectori de expansiune.

Pentru a conecta plăcile de expansiune pe magistrala de sistem a computerelor bazate pe microprocesorul i8088 (IBM PC și IBM PC/XT), sunt utilizați conectori cu 62 de pini. În special, această magistrală de sistem include 8 linii de date și 20 de linii de adresă, care limitează spațiul de adrese al computerului la o limită de

1 MB. În calculatoarele PC/AT286, a fost folosită pentru prima dată noul bus de sistem ISA (Industry Standard Architecture), prin care a fost posibilă transmiterea a 16 biți de date în paralel și, datorită a 24 de linii de adresă, accesul direct la 16 MB de sistem. memorie. Această magistrală de sistem diferă de cea anterioară prin prezența unui conector suplimentar cu 36 de pini pentru plăcile de expansiune corespunzătoare. Calculatoarele bazate pe microprocesoare i80386/486 au început să folosească magistrale speciale pentru memorie, ceea ce a făcut posibilă utilizarea maximă a vitezei sale. Cu toate acestea, unele dispozitive conectate prin conectorii de extindere a magistralei de sistem nu pot atinge viteza de transfer comparabilă cu un microprocesor. Acest lucru se referă în principal la lucrul cu controlere de stocare și adaptoare video. Pentru a rezolva această problemă, au început să folosească așa-numitele magistrale locale, care conectează direct microprocesorul cu controlerele acestor dispozitive periferice. În prezent, sunt cunoscute două magistrale locale standard: VL-bus (VESA Local-bus) și PCI (Peripheral Component Interconnect). Pentru a conecta dispozitive la astfel de autobuze, există conectori speciali pe placa de bază a computerului.

Porturi, întreruperi, acces direct la memorie

Microprocesorul consideră toate dispozitivele de pe magistrala de sistem fie ca memorie adresabilă, fie ca porturi I/O. În general, un port se referă la un anumit circuit de interfață, care include de obicei unul sau mai multe registre de intrare/ieșire (celule speciale de memorie).

Microprocesorul poate afla despre apariția unui anumit eveniment printr-un semnal numit întrerupere. În acest caz, execuția secvenței curente de comenzi este suspendată (întreruptă), iar în schimb începe să fie executată o altă secvență corespunzătoare acestei întreruperi. Întreruperile sunt de obicei împărțite în hardware, logice și software.

Întreruperile hardware (IRQ) sunt transmise prin linii speciale pe magistrala de sistem și sunt asociate cu solicitări de la dispozitive externe (de exemplu, apăsarea unei taste de pe o tastatură). Întreruperile logice apar în timpul funcționării microprocesorului însuși (de exemplu, împărțirea la zero), iar întreruperile software sunt inițiate de programul de execuție și sunt de obicei folosite pentru a apela subrutine speciale.

Primele PC-uri IBM au folosit cipul i8259 Interrupt Controller, care are opt intrări de întrerupere (IRQ0-IRQ7). După cum știți, în același timp, microprocesorul poate deservi un singur eveniment și în selectarea acestui eveniment este ajutat de controlerul de întrerupere, care stabilește un anumit nivel de importanță pentru fiecare dintre intrările sale - prioritate. Prioritatea cea mai mare este linia de cerere de întrerupere IRQ0, iar cea mai mică este IRQ7, adică prioritatea scade în ordinea crescătoare a numărului liniei. În IBM PC/AT, opt linii de întrerupere nu mai erau suficiente și numărul lor a fost crescut la 15. În primele modele, a fost folosită conexiunea în cascadă a două cipuri i8259 pentru aceasta. A fost realizat prin conectarea ieșirii celui de-al doilea controler la intrarea IRQ2 a primului.

Următoarele sunt importante de înțeles aici. Liniile de întrerupere IRQ8 - IRQ15 (adică intrările celui de-al doilea controler) au o prioritate mai mică decât IRQ1, dar mai mare decât IRQ3.

În modul de acces direct (DMA, Direct Memory Access), dispozitivul periferic comunică cu RAM direct, și nu prin registrele interne ale microprocesorului. Un astfel de transfer de date este cel mai eficient în situațiile în care este necesar un curs de schimb ridicat pentru o cantitate mare de informații. Pentru a iniția procesul de acces direct, semnalele adecvate sunt utilizate pe magistrala de sistem.

În calculatoarele compatibile cu IBM PC și PC/XT, un cip DMA i8237 cu 4 canale este utilizat pentru a organiza accesul direct la memorie, canalul 0 al căruia este destinat regenerării dinamice a memoriei. Canalele 2 și 3 sunt folosite pentru a controla transferul de date de mare viteză între unitățile de dischetă, hard disk și, respectiv, RAM.

Calculatoarele compatibile IBM PC/AT au 7 canale de acces direct la memorie. La primele computere, acest lucru a fost realizat prin cascada a două cipuri i8237, ca în cazul controlerelor de întrerupere.

Memoria computerului

Toate computerele personale folosesc trei tipuri de memorie: RAM, memorie permanentă și externă (diverse dispozitive de stocare). RAM este concepută pentru a stoca informații variabile, deoarece permite modificarea conținutului acesteia pe măsură ce microprocesorul efectuează operațiunile corespunzătoare. Deoarece o celulă selectată aleatoriu poate fi accesată în orice moment, acest tip de memorie se mai numește și memorie cu acces aleatoriu - RAM (Random Access Memory).

Toate programele, inclusiv cele de gaming, sunt executate în RAM. Memoria permanentă conține de obicei informații care nu ar trebui să se schimbe pentru o lungă perioadă de timp. Memoria permanentă are propriul nume - ROM (Read Only Memory), ceea ce indică faptul că oferă doar moduri de citire și stocare.

Organizarea logică a memoriei

După cum știți, microprocesorul i8088 utilizat în PC-ul IBM, PC/XT, prin cele 20 de magistrale de adrese, oferă acces la doar 1 MB de spațiu de memorie. Primii 640 KB de spațiu adresabil pe computerele IBM compatibile cu PC-uri se numesc de obicei memorie convențională. Cei 384 KB rămași sunt rezervați pentru utilizarea sistemului și se numesc memorie în adresele superioare (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS Memory sau UM Area - UMA) Această zonă de memorie este rezervată pentru plasarea sistemului ROM BIOS (Read Only Memory). Basic Input Output System), pentru memoria video și memoria ROM a adaptoarelor suplimentare.

Memorie suplimentară (extinsă).

Pe aproape toate computerele personale, zona de memorie UMB este rareori complet plină. De regulă, zona de extindere a ROM-ului BIOS al sistemului sau o parte a memoriei video și zonele pentru module ROM suplimentare sunt goale. Aceasta este baza specificației de memorie suplimentară EMS (Expanded Memory Specification), dezvoltată mai întâi de Lotus Development, Intel și Microsoft (de aceea uneori numită specificația LIM). Această specificație permite utilizarea memoriei RAM dincolo de 640 KB standard pentru programele de aplicație. Principiul utilizării memoriei suplimentare se bazează pe comutarea blocurilor de memorie (pagini). În zona UMB, între bufferul video și sistemul RGM BIOS, este alocată o „fereastră” nealocată de 64 KB, care este împărțită în pagini. Software-ul și hardware-ul permit maparea oricărui segment de memorie suplimentară la oricare dintre paginile „window(TM)” alocate Deși microprocesorul accesează întotdeauna datele stocate în „fereastră” (adresa sub 1 MB), adresele acestor date. poate fi compensat în memoria suplimentară în raport cu „ferestrele” de câțiva megaocteți (vezi Fig. 1).

Nu trebuie să uităm că, deși computerele compatibile cu PC IBM sunt cele mai populare, ocupând cota leului de piață, există computere care nu au procesoare x86 și se dezvoltă rapid. În special, computerele care nu sunt compatibile cu PC-ul IBM - laptopuri și asistenți digitali personali (PDA) cu procesoare dezvoltate de Motorola și IBM, console de jocuri marca Playstation - au o arhitectură internă complet diferită și sunt asamblate pe cipuri care sunt dezvoltate special pentru lor. Deși extern, de exemplu, este aproape imposibil să distingem un laptop cu procesor Intel de un laptop de marcă Apple, care folosește un procesor Motorola.

În plus, trebuie menționată consola de jocuri Playstation 3, care a apărut în cantități masive în toamna anului 2007. Designul său folosește un procesor Cell cu 9 nuclee dezvoltat de IBM. Cu un preț și dimensiuni modeste, capacitatea sa de a crea o lume virtuală pe un monitor sau pe ecranul televizorului este mult mai mare decât cea a celor mai sofisticate computere personale cu procesoare x86.

Schema bloc al microprocesorului

Diagrama bloc a modelului de bază al microprocesorului este prezentată în Fig. 1.

Orez. 1. Schema bloc microprocesor

În mod convențional, microprocesorul poate fi împărțit în două părți: unitatea executivă (Execution Unit - EU) și dispozitivul de interfață cu magistrala de sistem (Bus Interface Unit - BIU).

Unitatea de execuție conține: o unitate aritmetică și registre. Blocul aritmetic include o unitate logică aritmetică, registre auxiliare pentru stocarea operanzilor și un registru de tip flag.

Opt registre ale unității executive MP (AX, BX, CX, DX, SP, BP, SI, DI), având o lungime egală cu cuvântul mașină, sunt împărțite în două grupuri. Primul grup este format din registre de uz general: AX, BX, CX și DX, fiecare dintre acestea fiind o pereche de registre formată din două registre cu lungimea de 0,5 cuvinte mașină.

Acumulatorul sau registrul AX este format din registrele AN și AL. Registrul de bază BX este format din registrele VN și BL. Counter (Count Register) CX include registrele CH și CL. Registrul de date DX conține registrele DH și DL. Fiecare dintre registrele scurte poate fi utilizat independent sau ca parte a unei perechi de registre. Numele convenționale (acumulator, registru de bază, contor, registru de date) nu limitează utilizarea acestor registre - aceste nume indică utilizarea lor cea mai frecventă sau particularitatea utilizării unui anumit registru într-o anumită comandă.

Al doilea grup este format din registrele de adrese SP, BP, SI și DI (în modelele mai vechi numărul de registre de adrese este crescut). Aceste registre sunt utilizate în mod activ în scopuri funcționale și nu sunt recomandate pentru utilizare în alte scopuri. Scopul lor principal este de a stoca valori numerice care sunt implementate la generarea adreselor operanzilor.

Dispozitivul de interfață cu magistrala de sistem conține registre de control, o conductă de comandă, comenzi ALU, un dispozitiv de control pentru unitatea executivă MP și o interfață de memorie (conectând magistrala MP internă cu magistrala sistemului computerului).

Registrele de control BIU: CS (pointer de segment de comandă), pointer de segment de date DS), SS (pointer de segment de stivă), ES (pointer de segment suplimentar), etc. sunt utilizate pentru a determina adresele fizice ale operanzilor și comenzilor OP. Registrul IP (Instruction Pointer) este un pointer către adresa unei comenzi care va fi selectată în conducta de comandă ca următoarea comandă (în literatura rusă un astfel de dispozitiv se numește contor de programe). Conducta de comandă MP stochează mai multe comenzi, ceea ce permite, la executarea programelor liniare, să combine pregătirea comenzii următoare cu execuția celei curente.

Registrele de control MP includ, de asemenea, un registru de flag, fiecare bit având un scop strict definit. În mod obișnuit, biții registrului flag sunt setați în hardware la efectuarea următoarei operații, în funcție de rezultatul obținut în ALU. În același timp, sunt înregistrate proprietăți ale rezultatului rezultat, cum ar fi un rezultat zero, un număr negativ, depășirea grilei de biți ALU etc. Dar unii biți din registrul steagului pot fi setați prin comenzi speciale. Unii biți au un scop pur de serviciu (de exemplu, ele stochează un bit care a căzut din ALU în timpul unei ture sau sunt de rezervă (adică, nu este folosit).

Compatibilitate computer

Numele parametrului	Sens
Subiect articol:	Compatibilitate computer
Rubrica (categoria tematica)	Tehnologii

Clasificarea calculatoarelor.

Generația E (mijlocul anilor 40 - mijlocul anilor 50).

Generații de calculatoare

Împărțirea tehnologiei informatice în generații este o clasificare foarte condiționată și vagă a sistemelor de calcul în funcție de gradul de dezvoltare a hardware-ului și software-ului, precum și a metodelor de comunicare cu un computer.

Ideea împărțirii mașinilor în generații a fost adusă la viață de faptul că, în timpul scurtei istorii a dezvoltării sale, tehnologia computerelor a suferit o mare evoluție atât în ceea ce privește baza elementară ( lămpi, tranzistori, microcircuite etc.), și în sensul modificării structurii sale, apariția de noi oportunități, extinderea domeniului de aplicare și a naturii de utilizare.

Dezvoltarea computerelor a trecut prin mai multe etape asociate cu generațiile de calculatoare. Fiecare generație de computere diferă în ceea ce privește baza de elemente, arhitectura, domeniul de aplicare, interfețele și instrumentele software pentru rezolvarea problemelor.

Element de bază - tuburi electronice, rezistențe, condensatoare; arhitectura este simplă; aplicare - calcule științifice; metode de comunicare - control manual direct al dispozitivelor informatice, programare în limbaj mașină.

1945-1950. Remarcabilul om de știință J. von Neumann (SUA) a dezvoltat conceptele și designul computerului EDVAC. Principiile de bază ale conceptului lui von Neumann sunt încă în uz astăzi.

1946 ᴦ. Inginerii americani D. Eckert și D. Mauchly de la Universitatea din Pennsylvania au construit primul computer de operare ENtAC.

1947-1950. Un grup de ingineri condus de un academician. S. A. Lebedeva dezvoltă și pune în funcțiune prima mașină electronică de calcul mică (MESM) din URSS.

1948 ᴦ. Un grup de fizicieni americani a proiectat un tranzistor - elementul principal al unui computer de a doua generație.

1949 ᴦ. În Anglia, sub conducerea lui M. Wilkes, a fost creat primul computer cu un program stocat, EDSAK.

La începutul anilor 50. În mai multe țări, a început producția în serie a calculatoarelor de prima generație, a căror bază elementară principală erau tuburile vidate. RAM a fost construită pe linii de întârziere cu mercur, CRT-uri și mai târziu pe inele de ferită.

În URSS, după MESM, au fost produse următoarele: la Moscova, o mașină electronică mare de calcul BESM-1, BESM-2 (S.A. Lebedev) și cel mai rapid computer din Europa la acea vreme, M-10 (L. Lebedev și Yu). . A. Bazilevsky), la Penza - Ural (V.I. Rameev), la Minsk - Minsk-1, Minsk-14 (V.V. Przhislovsky), la Kiev - Kiev (V.M. Glushkov), la Erevan - Rozdan (F.T. Sargsyan).

Introducerea primelor calculatoare nu ar putea avea loc fără dezvoltarea rapidă a metodelor numerice de rezolvare a problemelor și fundamentele programării. Această lucrare în URSS a fost condusă de academicieni A.A. Kolmogorov, M.A. Lavrentieva, A.A. Dorodnitsyn, M.V. Keldysh.

1942-1953. Oamenii de știință sovietici A.A Lyapunov și M.R. Shura-Pura au propus o metodă de programare a operatorului.

1943-1955. Un grup de matematicieni condus de D. Backus (SUA) a dezvoltat limbajul algoritmic Fortran.

A doua generație (la mijlocul anilor 50 până la mijlocul anilor 60): tranzistoare și diode semiconductoare, rezistențe, condensatoare; arhitectură mai complexă; rezolvarea problemelor științifice, tehnice și economice naționale; utilizarea sistemelor de operare; crearea de sisteme informatice; utilizare colectivă; dezvoltarea limbajelor algoritmice.

1954-1957. Primul computer bazat pe tranzistorul NCR 304 va fi creat în SUA.

Sfârșitul anilor 50. La Massachusetts Institute of Technology a fost dezvoltat limbajul algoritmic LISP, lucru pe problemele inteligenței artificiale în termeni aplicați - pentru sisteme experte).

La începutul anilor 60. Producția în serie în URSS a calculatoarelor de a doua generație pe tranzistori: M-220, BESM-3, BESG 4, Ural-11, Ural-14, Ural-16, Minsk-22, Minsk-32, Hrazdan-2ʼʼ, ʼʼHrazdan-3ʼʼ , ʼʼDnepr-1ʼʼ, ʼʼDnepr-3ʼʼ etc.

1961 ᴦ. Intel (SUA) a lansat primele circuite integrate (CI).

1966 ᴦ. Cel mai rapid (pentru acea vreme) mare EVG BESM-6 (S.A.Lsbsdsv) din lume a fost pus în funcțiune în URSS. Performanța ridicată a BESM-6 s-a datorat utilizării pentru prima dată a unui mod de operare cu mai multe programe și a unei proceduri de procesare a datelor în conductă, care sunt utilizate în aproape toate computerele moderne.

A treia generație (mijlocul anilor 60 - mijlocul anilor 70) circuite integrate; arhitectura este asociată cu sisteme multi-procesor, multi-mașină și multi-canal; rezolvarea unei game largi de probleme de automatizare a managementului, proiectarii si planificarii; sisteme de operare, programe de aplicație și limbaje de programare eficiente; apariţia primelor reţele de calculatoare.

1965 ᴦ. În SUA, a început producția de calculatoare de generația a 3-a din seria 360 bazate pe circuite integrate.

1966 ᴦ. Limbajul algoritmic COBOL (SUA) a fost dezvoltat pentru procesarea informațiilor comerciale.

1986 ᴦ. DEC (SUA) a dezvoltat minicalculatoare din familia PDP cu o gamă largă de aplicații: cercetare științifică, controlul proceselor, prelucrarea în timp real a datelor experimentale, automatizarea ingineriei, munca economică și managerială etc.

La începutul anilor 70. În URSS, împreună cu specialiști din Republica Populară Belarus, Ungaria, Cehoslovacia și Republica Democrată Germană, au fost dezvoltate și produse calculatoare de generația a 3-a a sistemului unificat (ES COMPUTER) în cantitatea necesară. Aceste calculatoare, compatibile cu IBM 360, au servit drept bază pentru organizarea centrelor de calcul partajate și a sistemelor de control automatizate în marile organizații și întreprinderi.

1971 ᴦ. Intel (SUA) a lansat un microprocesor bazat pe tehnologia IC.

1971 ᴦ. Agenția SUA pentru Proiecte de Cercetare Avansată pentru Apărare a anunțat lansarea primei părți a rețelei globale de informații și calcul ARPANET. În 1982. ARPANET a fost fuzionat cu alte rețele și această comunitate de rețele a fost numită Internet.

Anii 70 - începutul anilor 80. În SUA, Anglia și URSS intră în funcțiune supercalculatoarele: ILLIAC-IV, STATAN-100, Sgau-1 (2, 3, MX), Cyber-205, DAP, Phenix, Connection machine, „Elbrus”.

1973-1976 Specialiști din URSS, Republica Populară Belarus, Ungaria, Polonia, Cehoslovacia, Germania de Est, Mongolia și Cuba au dezvoltat o serie de minicalculatoare compatibile cu PDP (SUA).

A 4-a generație (mijlocul anilor 70 - 2000 ᴦ.): circuite integrate mari; arhitectura complexa; rezolvarea diferitelor probleme din toate domeniile activității umane; sisteme de operare multitasking și multi-utilizator; ʼʼmanipulatori de tip personal; dispozitive de intrare și ieșire a vorbirii; instrumente multimedia; programe de aplicație eficiente și limbaje care sprijină inteligența artificială; dezvoltarea infrastructurii de retea de calculatoare.

1977 ᴦ. În SUA, tinerii antreprenori S. Jobson și S. Wozniak au organizat o companie pentru a produce computere ieftine destinate unei game largi de utilizatori. Aceste PC-uri, numite APPLE, au servit drept bază pentru utilizarea pe scară largă a PC-urilor în întreaga lume.

1979-1980 Specialiștii japonezi au dezvoltat și lansat primii dicționar-traducători electronici.

1981 ᴦ. Un grup de specialiști de top din mai multe companii de electronice din Japonia a anunțat crearea unui computer de generația a 5-a în anii 90 („Provocarea japoneză către lume”).

1982 ᴦ. IBM (SUA), care a ocupat o poziție de lider în producția de calculatoare mari, a început producția PC-ului IBM. Multe companii din întreaga lume au început să producă PC-uri comune IBM.

Mijlocul anilor 80. Grupuri de oameni de știință conduse de K. Sagan (SUA) și V.V. Aleksandrov (URSS) a dezvoltat modele matematice ale consecințelor „iarnii nucleare” și „nopții nucleare”. Aceste concluzii au jucat un rol enorm în modelarea politicilor țărilor care dețin arme atomice.

1988 ᴦ. URSS a început producția în masă de calculatoare școlare (Korvet, UKNT-uri, Nemiga etc.) și computere de uz casnic (BK 0010, Partner, Vector, Byte etc.).

Astăzi, un număr mare de companii electronice din lume produc diverse clase de calculatoare, de la cele de uz casnic la supercomputere în versiuni staționare și portabile. Flota actuală de calculatoare din lume este de aproximativ: PC 2.5 ‣‣‣ 10 8 buc.; mini-computer-10 6 buc.; manframes - 2 * 10 4 buc. supercalculatoare - 100 buc.

Generația a 5-a (începutul secolului XXI). Acum este greu de prezis cum vor arăta calculatoarele din generația a 6-a, dar putem indica tendințele generale în dezvoltarea tehnologiilor informatice și impactul acestora asupra societății.

Dezvoltarea este, de asemenea, pe drum "intelectualizare" calculatoare, eliminând bariera dintre om și computer. Calculatoarele vor putea percepe informații din text scris de mână sau tipărite, din formulare, din vocea umană, să recunoască utilizatorul prin voce și să traducă dintr-o limbă în alta.

În calculatoarele din a șasea generație va exista o tranziție calitativă de la procesare date pentru procesare cunoştinţe.

Crearea unei familii de calculatoare cu capabilități fundamental noi, care vor oferi:

utilizarea eficientă a tuturor resurselor disponibile ale țării: informații materiale, energetice, umane;

îmbunătățirea performanței în zonele cu productivitate scăzută;

includerea țării în cooperarea internațională;

îmbunătățirea valorificării potențialului intelectual al societății;

creşterea competitivităţii mărfurilor pe piaţa internaţională;

creșterea productivității populației;

promovarea unui nivel înalt de educație.

Baza elementului computer presupune:

atingerea densității maxime de ambalare a elementelor în circuitele VLSI pe bază de siliciu;

producția de VLSI pe bază de arseniură de galiu;

utilizarea tehnologiei criogenice bazată pe efectul Josephson.

Arhitecturile computerelor sunt îmbunătățite în următoarele domenii:

· crearea unui sistem informatic de putere variabilă, echilibrat ca arhitectură, care să permită utilizatorului să utilizeze rapid, simplu și eficient potențialul uriaș al unui astfel de sistem;

· dezvoltarea de PC-uri cu un singur procesor cu control de comandă, bazate pe o nouă bază de elemente de mare viteză; Aceste zone sunt dezvoltate de acele companii care doresc să mențină compatibilitatea software a noilor PC-uri cu cele existente;

· dezvoltarea calculatoarelor pe mai multe procesoare rapide cu control de comandă, dintre care unele sunt universale, iar cealaltă parte sunt pipeline sau paralele cu un număr mic de elemente de procesor;

· dezvoltarea calculatoarelor multiprocesoare de înaltă performanță cu procesare a informațiilor pipeline, paralele sau matrice.

Pe lângă metodele binecunoscute de procesare a informațiilor, computerele sunt axate pe recunoașterea modelelor și procesarea cunoștințelor structurate și luarea de decizii inteligente.

Îmbunătățirea interfețelor inteligente:

mijloace tehnice și software de intrare/ieșire a diverselor tipuri de informații;

comunicare în limbaj natural vorbit orientat către probleme;

utilizarea documentelor text, atât tipărite, cât și scrise de mână, și a imaginilor;

dezvoltarea completă a limbajelor de programare algoritmice cunoscute și noi;

aplicarea limbajelor de inteligență artificială: Lisp Prolog, PS, FRL, VALID, OCCAM etc.

Implementarea programelor de creare a calculatoarelor de generația a 5-a va face posibilă construirea așa-numitei societăți informaționale într-o serie de țări.

Există mai multe clasificări ale tehnologiei computerelor:

pe stadii de dezvoltare (pe generații);

în arhitectură;

prin productivitate;

in functie de conditiile de functionare;

după numărul de procesoare;

în funcție de proprietățile consumatorului etc.

Nu există limite clare între clasele de calculatoare. Pe măsură ce structurile și tehnologiile de producție se îmbunătățesc, apar noi clase de computere, iar limitele claselor existente se schimbă semnificativ.

În funcție de condițiile de funcționare, calculatoarele sunt împărțite în două tipuri:

birou (universal);

special.

Cele de birou sunt concepute pentru a rezolva o clasă largă de probleme în condiții normale de funcționare.

Calculatoarele speciale sunt folosite pentru a rezolva o clasă mai restrânsă de probleme sau chiar o sarcină care necesită soluții multiple și funcționează în condiții speciale de operare.

Resursele computerelor dedicate sunt adesea limitate. În plus, orientarea lor îngustă face posibilă implementarea cât mai eficientă a unei anumite clase de sarcini.

Calculatoare speciale controlează instalațiile tehnologice, lucrează în săli de operație sau ambulanțe, pe rachete, avioane și elicoptere, în apropierea liniilor de transmisie de înaltă tensiune sau în raza radarelor, emițătoare radio, în încăperi neîncălzite, sub apă la adâncime, în condiții de praf, murdărie, vibrații, gaze explozive etc. Există multe modele de astfel de computere. Să facem cunoștință cu unul dintre ei.

Computer Ergotouch

Computerul Ergotouch este găzduit într-o carcasă de aluminiu turnată, complet etanșă, care este ușor de deschis pentru întreținere.

Pereții computerului absorb aproape toate radiațiile electromagnetice, atât din interior, cât și din exterior. Aparatul este echipat cu un ecran tactil.

Calculatorul poate fi spălat cu un furtun, dezinfectat, decontaminat și degresat fără a-l opri.

Cea mai mare fiabilitate îi permite să fie utilizat ca mijloc de gestionare și monitorizare a proceselor tehnologice în timp real. Calculatorul este ușor de inclus în rețeaua locală a întreprinderii.

O direcție importantă în crearea calculatoarelor industriale este dezvoltarea "interfata operator"- panouri de control, afișaje, tastaturi și dispozitive de indicare în toate modelele posibile. Confortul și productivitatea operatorilor depind direct de aceste produse.

Pe baza performanței și a naturii utilizării, computerele pot fi împărțite în:

microcalculatoare, incl. - calculatoare personale;

minicalculatoare;

mainframe (calculatoare de uz general);

supercalculatoare.

Microcalculatoarele sunt calculatoare care au o unitate centrală de procesare sub forma unui microprocesor.

Modelele avansate de microcalculatoare au mai multe microprocesoare. Performanța computerului este determinată nu numai de caracteristicile microprocesorului utilizat, ci și de capacitatea memoriei RAM, tipurile de dispozitive periferice, calitatea soluțiilor de proiectare etc.

Microcalculatoarele oferă instrumente pentru rezolvarea unei varietăți de probleme complexe. Microprocesoarele lor cresc în putere în fiecare an, iar perifericele lor cresc în eficiență. Performanța este de aproximativ 1 - 10 milioane de operații pe secundă.

Un tip de microcalculator este un microcontroler.
Postat pe ref.rf
Acesta este un dispozitiv specializat bazat pe microprocesor care este încorporat într-un sistem de control sau linie de proces.

Tehnologia computerelor moderne poate fi clasificată după cum urmează:

· Calculatoare personale;

· Calculatoare corporative;

· Supercalculatoare.

Calculatoarele personale (PC-urile) sunt microcalculatoare de uz general concepute pentru un utilizator și controlate de o singură persoană.

Clasa de computere personale include diverse mașini - de la aparate ieftine de acasă și de jocuri cu memorie RAM mică, cu memorie de program pe o casetă și un televizor obișnuit ca afișaj, până la mașini extrem de complexe cu un procesor puternic, un hard disk cu o capacitate de zeci de gigaocteți, cu grafică color de înaltă definiție, multimedia și alte dispozitive suplimentare.

Calculatoarele personale sunt sisteme informatice, ale căror resurse sunt complet orientate spre susținerea activităților unui angajat.

Cele mai cunoscute sunt familia de calculatoare IBM PC și Macintosh. Acestea sunt două direcții diferite de dezvoltare a PC-ului, incompatibile între ele în hardware și software. Se întâmplă că familia de computere Macintosh este foarte ușor de utilizat, are capacități grafice extinse și este utilizată pe scară largă în rândul artiștilor profesioniști, designerilor, în publicări și în educație.

În familia PC-urilor compatibile cu IBM, se pot distinge, de asemenea, mai multe tipuri de computere, care diferă semnificativ unele de altele prin caracteristicile și aspectul lor și, cu toate acestea, toate sunt computere personale. Acestea sunt, în primul rând, PC-uri desktop și portabile, care, în ciuda diferențelor externe semnificative, au aproximativ aceleași caracteristici și capacități.

PC-uri laptop– produse scumpe, dar sunt compacte și transportabile. PDA-urile sunt semnificativ diferite de cele desktop și portabile - așa-numitele organizatori sau „secretare portabile”. Aceste notepad-uri pentru PC nu au nici dispozitive periferice, nici tastatură. Comenzile sunt selectate direct pe ecranul în miniatură folosind un stylus.

Calculatoare laptop De obicei, nevoie de liderii de afaceri, manageri, oameni de știință, jurnaliști care trebuie să lucreze în afara biroului - acasă, la prezentări sau în timpul călătoriilor de afaceri.

Principalele tipuri de laptopuri:

Laptop (genunchieră, de la poala- genunchi și top- deasupra). Are dimensiuni apropiate de o servietă obișnuită. În ceea ce privește caracteristicile de bază (performanță, memorie) este aproximativ la fel ca un PC desktop. Acum computerele de acest tip dau loc unora și mai mici.

Notebook (notepad, notebook). Este mai aproape ca dimensiune de o carte de format mare. Cântărește aproximativ 3 kᴦ. Se potrivește într-o servietă. Este important de menționat că pentru comunicarea cu biroul este de obicei echipat modem. Laptopurile oferă adesea Unități CD-ROM.

Multe laptop-uri moderne includ blocuri interschimbabile cu conectori standard. Astfel de module sunt proiectate pentru funcții foarte diferite. Puteți introduce o unitate CD, o unitate de disc magnetică, o baterie de rezervă sau un hard disk detașabil în același slot, după cum este necesar.
Postat pe ref.rf
Laptop rezistent la întreruperile de curent. Chiar dacă primește energie de la o rețea electrică obișnuită, în cazul oricărei defecțiuni, trece instantaneu la puterea bateriei.

Asistent digital personal

Palmtop (handheld) este cel mai mic computer personal modern. Se potrivește în palma mâinii tale. Discurile magnetice sunt înlocuite cu memorie electronică nevolatilă. Nu există nici unități de disc - schimbul de informații cu computerele obișnuite trece prin linii de comunicație. Dacă Palmtop este completat cu un set de programe de afaceri înregistrate în memoria sa permanentă, se va dovedi asistent digital personal (Asistent digital personal).

Calculatoare corporative(numite uneori mini-calculator sau cadru principal) sunt sisteme de calcul care asigură activitățile comune ale mai multor lucrători în cadrul unei singure organizații, unui proiect, a unei zone de activitate informațională folosind aceleași informații și resurse de calcul. Este vorba de sisteme multi-utilizator care au o unitate centrală cu putere mare de calcul și resurse informaționale semnificative, la care este atașat un număr mare de stații de lucru cu echipamente minime (terminal video, tastatură, dispozitiv de poziționare precum mouse și, eventual, o imprimare). dispozitiv). În principiu, calculatoarele personale pot fi folosite și ca stații de lucru conectate la unitatea centrală a unui computer corporativ. Domeniul de aplicare al computerelor corporative este implementarea tehnologiilor informaționale pentru a sprijini activitățile de management în marile organizații financiare și industriale, agenții guvernamentale, crearea de sisteme informaționale care deservesc un număr mare de utilizatori în cadrul unei singure funcții (sisteme de schimb și bancar, rezervare și vânzarea biletelor etc.).

Caracteristici ale computerelor corporative:

Fiabilitate excepțională;

Performanta ridicata;

Debit mare I/O.

Costul unor astfel de computere este de milioane de dolari. Cererea este mare.

Avantaje - stocarea și procesarea centralizată a datelor este mai ieftină decât întreținerea sistemelor distribuite de procesare a datelor formate din sute și mii de PC-uri.

Supercalculatoare sunt sisteme de calcul cu caracteristici extreme de putere de calcul și resurse de informații. Οʜᴎ sunt utilizate în domeniul militar și spațial, în cercetarea științifică fundamentală, prognoza meteo globală, industria militară, geologie etc. De exemplu, prognoza meteo sau modelarea unei explozii nucleare.

Arhitectura supercomputerelor se bazează pe idei paralelismȘi canalizarea calculelor.

În aceste mașini, multe operații similare sunt efectuate în paralel, adică simultan (de obicei se numește multiprocesare). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, performanța ultra-înaltă este asigurată nu pentru toate sarcinile, dar numai pentru sarcini, susceptibil de paralelizare.

O trăsătură distinctivă a supercalculatoarelor sunt procesoare vectoriale dotate cu echipamente pentru executarea în paralel a operaţiilor cu obiecte digitale multidimensionale - vectori şi matrice. Au registre vectoriale încorporate și un mecanism de procesare paralel. Dacă pe un procesor convențional programatorul efectuează operațiuni pe fiecare componentă vectorială pe rând, atunci pe un procesor vectorial el emite comenzi vectoriale deodată.

Hardware-ul vectorial este foarte scump, în special pentru că necesită multă memorie de viteză ultra-înaltă pentru registrele vectoriale.

Cele mai comune supercalculatoare sunt sisteme computerizate masiv paralele. Au zeci de mii de procesoare care interacționează printr-un sistem de memorie complex, organizat ierarhic.

Ca exemplu, luați în considerare caracteristicile supercomputer multifuncțional, masiv paralel, de clasă medie Intel Pentium Pro 200. Acest computer conține 9200 de procesoare Pentium Pro la 200 MHz, pentru o performanță totală (teoretică) 1,34 Teraflop(1 Teraflop este egal cu 10 12 operațiuni în virgulă mobilă pe secundă), are 537 GB de memorie și discuri cu o capacitate de 2,25 Terabytes. Sistemul cântărește 44 de tone (aparatele de aer condiționat cântăresc până la 300 de tone) și consumă o putere de 850 kW.

Supercalculatoarele sunt folosite pentru a rezolva probleme științifice complexe și mari (meteorologie, hidrodinamică etc.), în management, inteligență, ca depozite de informații centralizate etc.

Baza elementului este microcircuite cu un grad ultra-înalt de integrare.

Costul este de zeci de milioane de dolari.

Scop – rezolvarea acelor sarcini pentru care performanța PC-ului nu este suficientă;

Furnizarea de stocare și procesare centralizată a datelor.

Caracteristici: capacitatea de a conecta zeci și sute de terminale sau PC-uri pentru lucrul utilizatorului; prezența hardware-ului special pentru modelarea și animația tridimensională, prin urmare, se creează un număr mare de filme;

Mainframe-uri sunt concepute pentru a rezolva o clasă largă de probleme științifice și tehnice și sunt mașini complexe și costisitoare. Este recomandabil să le folosiți în sisteme mari cu cel puțin 200 - 300 de stații de lucru.

Procesarea centralizată a datelor pe un mainframe este de aproximativ 5-6 ori mai ieftină decât procesarea distribuită folosind o abordare client-server.

Mainframe celebru S/390 IBM este de obicei echipat cu cel puțin trei procesoare. Cantitatea maximă de stocare operațională ajunge la 342 Terabytes.

Performanța procesoarelor sale, randamentul canalului și cantitatea de stocare RAM vă permit să creșteți numărul de stații de lucru în intervalul de la 20 la 200.000 prin simpla adăugare de plăci de procesor, module RAM și unități de disc.

Zeci de mainframe pot lucra împreună rulând un singur sistem de operare pentru a îndeplini o singură sarcină.

Această clasificare este destul de arbitrară, deoarece dezvoltarea intensivă a tehnologiilor pentru producția de componente electronice, progresele semnificative în îmbunătățirea calculatoarelor și a componentelor lor cele mai importante duc la o estompare a granițelor dintre aceste clase de echipamente informatice.

În același timp, clasificarea de mai sus ia în considerare doar utilizarea autonomă a tehnologiei informatice. Astăzi, tendința predominantă este de a le combina în rețele de calculatoare, ceea ce face posibilă integrarea resurselor informaționale și de calcul pentru implementarea cât mai eficientă a tehnologiilor informaționale.

IBM PC - calculatoare compatibile - aproximativ 90% din toate computerele moderne.

Compatibilitatea este:

Compatibilitate software - toate programele IBM PC vor rula pe toate computerele compatibile IBM PC.

Compatibilitate hardware - majoritatea dispozitivelor (cu excepția celor vechi de cinci sau zece ani) pentru computerele IBM PC și versiunile mai noi ale IBM PC XT, IBM RS AT și altele sunt potrivite pentru computerele compatibile cu IBM PC.

Avantajele computerelor IBM compatibile cu PC:

1) compatibilitatea deplină a dus la apariția a sute de mii de programe pentru toate domeniile activității umane;

2) deschiderea pieței pentru calculatoarele compatibile cu PC IBM a provocat o concurență intensă între producătorii de calculatoare și componente ale acestora, ceea ce a asigurat fiabilitate ridicată, prețuri relativ mici și introducerea cât mai rapidă a inovațiilor tehnice;

3) proiectarea modulară și integrarea componentelor IBM PC - calculatoare compatibile care asigură compactitate, fiabilitate ridicată, ușurință în reparare, posibilitatea de modernizare ușoară și creșterea puterii computerului (procesor mai puternic sau hard disk mai încăpător).

Capacitățile largi ale computerelor compatibile cu PC IBM le permit să fie utilizate în diverse industrii și să rezolve diverse probleme.

Întrebări pentru autocontrol

1. După ce criterii pot fi împărțite calculatoarele în clase și tipuri?

7. Cum a evoluat baza elementară a computerelor din generație în generație?

8. Când au devenit disponibile microcalculatoarele pentru uz casnic pe scară largă?

9. Puteți conecta conceptele „măr”, „garaj” și „calculator”?

10. Pe baza ce elemente tehnice au fost create calculatoarele de prima generație?

11. Care este principala problemă cu care se confruntă dezvoltatorii și utilizatorii din experiența de operare a calculatoarelor de prima generație?

12. Ce element de bază este tipic pentru a doua generație de calculatoare?

13. Ce funcție îndeplinește sistemul de operare în timpul funcționării computerului?

14. Pe ce bază de elemente sunt construite mașinile de a treia generație?

15. Ce generații de calculatoare se caracterizează prin utilizarea pe scară largă a circuitelor integrate?

16. Ce viteză este tipică pentru mașinile din a patra generație?

17. Ce se înțelege prin „inteligenta” computerelor?

18. Ce problemă ar trebui să rezolve „interfața inteligentă” la mașinile din generația a cincea?

19. Ce caracteristici ar trebui să aibă calculatoarele industriale?

20. Ce este o interfață de calculator pentru operator?

21. Prin ce caracteristici principale pot fi distinse mainframe-urile de alte computere moderne?

22. Pentru câți utilizatori sunt proiectate mainframe-urile?

23. Ce idei stau la baza arhitecturii supercalculatoarelor?

24. Pe ce tipuri de sarcini sunt realizate la maximum capacitățile supercalculatoarelor?

Subiectul 5 . PC CA BAZĂ A TEHNOLOGIEI INFORMAȚIONALE

1. Arhitectura PC

2. Structura PC

3. Caracteristici funcționale PC

Compatibilitate computer - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Compatibilitate computer” 2017, 2018.

Scurte informații despre computerele compatibile IBM PC

Arhitectură deschisă (principiul construcției bloc-modulare)

În conformitate cu principiul arhitecturii deschise, majoritatea

Microprocesoare și magistrale de sistem

Calculatoarele IBM compatibile cu PC folosesc numai microprocesoare Intel sau clonele acestora cu o arhitectură similară.

Porturi, întreruperi, acces direct la memorie

Următoarele sunt importante de înțeles aici. Liniile de întrerupere IRQ8 - IRQ15 (adică intrările celui de-al doilea controler) au o prioritate mai mică decât IRQ1, dar mai mare decât IRQ3.

Memoria computerului

Organizarea logică a memoriei

Memorie suplimentară (extinsă).

În calculatoarele cu procesor i8088, pentru a implementa memorie suplimentară, trebuie utilizate plăci speciale cu suport hardware pentru blocuri de memorie „paging” (pagini) și driverul software corespunzător. Desigur, carduri de memorie suplimentare pot fi instalate și în computerele bazate pe procesoare i80286 și mai mari.

Memoria extinsă

Calculatoarele care utilizează procesorul l80286 cu magistrale de adrese pe 24 de biți pot adresa fizic 16 MB, iar în cazul procesoarelor i80386/486, 4 GB de memorie. Această opțiune este disponibilă numai pentru modul protejat al procesorului, pe care sistemul de operare MS-DOS nu îl acceptă. Memoria extinsă este situată deasupra zonei de adrese de 1 MB (nu confundați 1 MB de RAM cu 1 MB de spațiu de adrese). Pentru a funcționa cu memorie extinsă, microprocesorul trebuie să treacă de la modul real la modul protejat și înapoi. Spre deosebire de l80286, microprocesoarele i80386/486 efectuează această operație destul de simplu, motiv pentru care MS-DOS are un driver special pentru ele - managerul de memorie EMM386 (vezi Fig. 2).

Apropo, dacă aveți driverul corespunzător, memoria extinsă poate fi emulată ca memorie suplimentară. În acest caz, suportul hardware trebuie să fie asigurat de un microprocesor de cel puțin i80386 sau un set auxiliar de cipuri speciale (de exemplu, seturi NEAT de la Chips and Technologies). Trebuie remarcat faptul că multe carduri de memorie care acceptă standardul LIM/EMS pot fi folosite și ca memorie extinsă.

	Memoria extinsă
	zona HMA		Câmpul intangibile - memorie

	BIOS ROM de sistem

	Extensie ROM BIOS
			„Fereastra EMS”

	BIOS pentru hard disk ROM

	BIOS ROM EGA/VGA
			Memorie video
	display CGA

	Afișaj monocrom
	Ecran EGA/VGA
			Driver EMM.SYS
	programe TSR


Orez. 1 Memorie suplimentară		Orez. 2 Memorie extinsă

Memorie cache

Memoria cache este proiectată să se potrivească cu viteza dispozitivelor relativ lente, cum ar fi memoria dinamică, cu un microprocesor rapid. Utilizarea memoriei cache evită ciclurile de așteptare în funcționarea acesteia, care reduc performanța întregului sistem.

Cu ajutorul memoriei cache, se încearcă de obicei coordonarea funcționării dispozitivelor externe, de exemplu, diverse unități și microprocesor. Controlerul cache corespunzător trebuie să se asigure că instrucțiunile și datele care vor fi necesare microprocesorului la un anumit moment în timp sunt în memoria cache în acel moment.

Dispozitive de stocare

Dispozitivele de stocare pot fi clasificate după următoarele criterii:

după tipul elementelor de depozitare

după scopul funcțional

după tipul modului de organizare a circulaţiei

prin natura lecturii

prin metoda de depozitare

pe cale de organizare

După tipul elementelor de depozitare

Semiconductor

Magnetic

Condensator

Optoelectronice

holografică

Criogenic

După scopul funcțional

După tip, modalitate de organizare a căii de atac

Cu căutare secvențială

Cu acces direct

Abordare

Asociativ

Stivuite

Magazin

Prin natura lecturii

Odată cu distrugerea informației

Fără a distruge informații

Prin metoda de depozitare

Static

Dinamic

După modul de organizare

O singură axă

Două coordonate

Trei coordonate

Două-trei coordonate

Bibliografie

Pentru pregătirea acestei lucrări s-au folosit materiale de pe site-ul http://referat2000.bizforum.ru/