Архитектура компьютерной системы
Этапы развития ЭВМ
v Кости с зарубками, узелковое письмо, абак
v 1642 – паскалин +,-
v 1672 – машина Лейбница +,-,*,/.
v Аналитическая машина Ч.Беббиджа.
9)Поколения ЭВМ:
1) 45-55 Электронно-вакуумные лампы (ENIAC)
2) 55-65 транзисторы (RCA 501, М(Б)ЭСМ, Роздан, Минск)
3) 65-80 интегральные микросхемы (IBM/360,370,390)
4) 80-… БИС и СБИС (IBM-370,390,Apple-1).
5) 90-… принцип построения систем искусственного интеллекта
Классификация по назначению
• Суперкомпьютеры
• Мейнфрейм
• Мини-ЭВМ
• Микро-ЭВМ
• ПК
Классификация по уровню специализации на универсальные и специализированные, предназначенные для решения конкретного круга задач.
Другие классификации
v Классификация по типоразмерам: настольные (desktop), портативные (notebook), карманные (записные книжки) (Palmtop).
v Классификация по совместимости: различают по аппаратной платформе, например: IBM PC и Apple Macintosh.
v Существуют другие виды совместимости: совместимость по уровню операционной системы, программная совместимость, совместимость на уровне данных.
v Классификация по типу используемого процессора. Тип используемого процессора в значительной степени характеризует технические свойства компьютера.
Классификации ПК:
· Массовый
· Деловой
· Портативный
· Рабочая станция
· Развлекательный
11) Система счисления – совокупность правил наименования и изображения чисел с помощью набора символов, называемых цифрами. Количество цифр (знаков), используемых для представления чисел называют основанием систем счисления.
Система счисления:
· даёт представления множества чисел (целых и/или вещественных);
· даёт каждому числу уникальное представление (или, по крайней мере, стандартное представление);
· отражает алгебраическую и арифметическую структуру чисел.
Системы счисления подразделяются на позиционные, непозиционные и смешанные.
• Позиционные – системы счисления, в которых вклад каждой цифры в величину числа зависит от её положения (позиции) в последовательности цифр, изображающей число (десятичная, двоичная и т.д.).
• Непозиционные – системы счисления, в которых каждой цифре соответствует величина, не зависящая от её места в записи числа (древнегреческая, кириллическая, римская).
Нумерация :
· Совокупность приёмов наименования и письменной записи чисел при помощи символов.
· Числовое упорядочение объектов, облегчающее ссылки на них.
Кодирование:
Кодирование – процесс отображения дискретных сообщений сигналами в виде определенных сочетаний символов. Кодирование – процесс шифрования.
Шифрование – процесс перевода текстов, цифровых и других данных в зашифрованную форму с целью ограничения доступа к их содержанию нежелательных лиц, организаций и т.д.
Дешифрование – процесс преобразования закодированных текстов, цифровых и других данных в их первоначальную или другую удобную для чтения форму.
Архитектура компьютерной системы
Архитектура вычислительной машины — концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (неймановская) и гарвардская. Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.
По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
v По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);
v По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;
v По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные;
v многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.
v Принцип двоичного кодирования. Для представления данных и команд используется двоичная система счисления(цифры 0 и 1)
v Принцип однородности памяти. Как программы (команды), так и относящиеся к программам данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
v Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка; память внутренняя.
v Принцип последовательного программного управления. Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой, в последовательности, определяемой программой.
v Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.
16) Операционная система (ОС) – это программа или совокупность программ, управляющая основными действиями ЭВМ, ее периферийными устройствами и обеспечивающая запуск всех остальных программ, а также взаимодействие с оператором.
ОС представляет собой комплекс системных служебных программных средств. ОС опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в систему BIOS , с другой стороны она сама является опорой для программного обеспечения более высокого уровня прикладных и большинства системных. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
• Интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя).
• Интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс).
• Интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).
ОС выполняет следующие основные функции:
• управление работой каждого блока ПО и их взаимодействием;
• управление выполнением программ;
• организацию хранения информации во внешней памяти;
• взаимодействие пользователя с компьютером (поддержку интерфейса пользователя).
Классификация ОС
Ø Различают ОС общего (для самых разнообразных целей) и специального назначения (для организации и ведения баз данных, решения задач реального времени).
Ø По режиму обработки задач – ОС, обеспечивающие однопрограммный (MS DOS) и мультизадачный (мультипрограммный) режимы (современные ОС).
Ø При организации работы с вычислительной системой: однопользовательские и мультитерминальные ОС (ВР машины) – Linux, Windows ХР.
Ø По основному архитектурному принципу: микроядерные (ОСРВ QNX) и макроядерные (монолитные) - Linux, Windows 95/98.
Ø ОС реального времени (ОСРВ) – обеспечение обработки поступающих заданий в течение заданного времени – ОСРВ QNX.