sonyps4.ru

IBM-компьютеры. Персональный компьютер

Итак, почему современные настольные компьютеры (за исключением компьютеров фирмы Apple) до сих пор величают IBM-совместимыми, хотя доля ПК, произ­веденных непосредственно самой фирмой IBM, достаточно мала? Дело в том, что только фирма IBM на заре производства персональной компьютерной техники в своем варианте компьютера продекларировала принцип «открытой архитектуры». Это означало, что фирма IBM, в отличие от всех других производителей, не была намерена делать секрета из того, что именно находится внутри ее персональных
компьютеров, а главное - она открыто поощряла другие фирмы как выпускать комплектующие для IBM-совместимых компьютеров, так и производить точно такие же компьютеры, которые с того момента и стали называться IBM-совместимыми

Именно благодаря такой политике IBM-совместимые компьютеры плотно оккупировали рынок, совершенно вытеснив всех имеющихся на тот момент конкурентов, коих было немало: многие
совершенно случайно фирмы выпускали свои собственные персональные компьютеры, архитектура которых была совершенно закрытой- Commodore, Olivetti...

Однако парадокс заключался в том, что, подарив миру IBM-совместимые компьютеры, сама фирма достаточно быстро потеряла главенствующие позиции в их производстве. Пользуясь полностью открытой и хорошо документированной архитектурой этих машин, различные производители стали выпускать свои собственные модификации, которые часто были намного лучше IBM моделей, в результате чего на арену вышли такие известные фирмы, как Compaq, Hewlett Packard, Acer, Dell и прочие.

Кроме того, открытость архитектуры привела к появлению так называемых Noname (безымянных) компьютеров, которые, как игрушечный компьютер, были составлены из комплектующих совершенно различных, не слишком известных производителей. Впрочем, нужно отметить, что практически все из так называемых brand-name (бренд-нейм - известная марка) компьютеров собираются из комплектующих различных фирм. А задача фирмы, которая ставит свою марку, - обеспечить подбор этих комплектующих и высокий контроль качества.

Существует, впрочем, один-единственный, совершенно отдельный тип персональных компьютеров, который не является IBM-совместимым. Это компьютеры фирмы Apple, которые производит только она. Apple-компьютеры нередко используются как персональные машины, но основное их предназначение - издательство и полиграфия.




Совместимость компьютеров

Наименование параметра Значение
Тема статьи: Совместимость компьютеров
Рубрика (тематическая категория) Технологии

Классификация компьютеров.

Е поколение (середина 40-х - середина 50-х-годов).

Поколения ЭВМ

Делœение компьютерной техники на поколения - весьма условная, нестрогая классификация вычислительных систем по степени развития аппаратных и программных средств, а также способов общения с компьютером

Идея делить машины на поколения вызвана к жизни тем, что за время короткой истории своего развития компьютерная техника проделала большую эволюцию как в смысле элементной базы (лампы, транзисторы, микросхемы и др.), так и в смысле изменения её структуры, появления новых возможностей, расширения областей применения и характера использования.

Развитие ЭВМ прошло несколько этапов, связанных с поколениями ЭВМ. Каждое поколение ЭВМ отличается элементной базой, архитектурой, областью применения, интерфейсами, программными средствами решения задач.

Элементная база - электронные лампы, резисторы, конденсаторы; архитектура - простейшая; применение - научные расчёты; способы общения - непосредственное ручное управление устройствами ЭВМ, программирование на языке машины.

1945-1950 гᴦ. Выдающийся ученый Дж. фон Нейман (США) разработал концепции и конструкцию ЭВМ EDVAC. Основные положения концепции фон Неймана используются до настоящего времени.

1946 ᴦ. Американские инженеры Д.Эккерт и Д.Моучли в Пен­сильванском университете построили первую действу­ющую ЭВМ ENtAC.

1947-1950 гᴦ. Группа инженеров под руководством акад. С. А.Лебедева разрабатывает и вводит в эксплуатацию первую в СССР малую электронную счетную машину (МЭСМ).

1948 ᴦ. Группа американских физиков сконструировала тран­зистор - основной элемент ЭВМ 2-го поколения.

1949 ᴦ. В Англии под руководством М.Уилкса создана первая ЭВМ с хранимой программой EDSAK.

Начало 50-х годов. В нескольких странах начинается серий­ный выпуск ЭВМ 1-го поколения, основной элемент­ной базой которых были электронные лампы. ОЗУ строились на ртутных линиях задержки, ЭЛТ и позднее на ферритовых кольцах.

В СССР после МЭСМ выпускаются: в Москве большая электронная счетная машина БЭСМ-1, БЭСМ-2 (С.А.Лебедев) а самая быстродействующая в Европе ЭВМ того времени М-10 (Л.Лебедев и Ю.А.Базилевский), в Пензе -ʼʼУралʼʼ (В.И.Рамеев), в Минске-ʼʼМинск-1, ʼʼМинск-14ʼʼ (В.В.Пржисловський), в Киеве - ʼʼКиевʼʼ (В.М.Глушков), в Ереване – ʼʼРозданʼʼ (Ф.Т.Саркисян).

Внедрение первых ЭВМ не могло проходить без опережающего развития численных методов решения задач и основ программирования. Эту работу в СССР возглавили академики А.А.Марков, А.Н.Колмогоров, И.В.Курчатов, М.А.Лаврентьева, А.А. Дородницын, М.В.Келдыш.

1942-1953 гᴦ. Советские ученые А.А.Ляпунов и М.Р.Шура-Пура предложили операторный метод программиро­вания.

1943-1955 гᴦ. Группа математиков под руководством Д.Бейкуса (США) разработала алгоритмический язык Фор­тран.

2-е поколение (середина 50-х-середина 60-х годов): полупроводниковые транзисторы и диоды, резисторы, конденсаторы; более сложная архитектура; решение научных, технических и народнохозяйственных задач; применение операционных систем; создание вычислительных комплексов; коллективного пользования; развитие алгоритмических языков.

1954-1957 гᴦ. В США создастся первая ЭВМ на транзистор NCR 304.

Конец 50-х годов. В Массачусетсском технологическом институте разработан алгоритмический язык ЛИСП, работ по проблемам искусственного интеллекта прикладном плане - для экспертных систем).

Начало 60-х годов. Серийное производство в СССР ЭВМ 2-г поколения на транзисторах: М-220, БЭСМ-3, БЭСГ 4, ʼʼУрал-11ʼʼ, ʼʼУрал-14ʼʼ, ʼʼУрал-16ʼʼ, ʼʼМинск-22ʼʼ, ʼʼМинск-32ʼʼ, ʼʼРаздан-2ʼʼ, ʼʼРаздан-3ʼʼ, ʼʼДнепр-1ʼʼ, ʼʼДнепр-3ʼʼ и др.

1961 ᴦ. Фирма Intel (США) выпустила в продажу первые интегральные схемы (ИС).

1966 ᴦ. В СССР введена в эксплуатацию самая быстродействующая в мире (для того времени) большая ЭВГ БЭСМ-6 (С.А.Лсбсдсв). Большое быстродействие БЭСМ-6 обусловили впервые примененные мультипрограммный режим работы и конвейерная процедура обработки данных, которые используются практически во всœех современных ЭВМ.

3-е поколение (середина 60-х - середина 70-х годов) интегральные микросхемы; архитектура связана с многопроцессорными, многомашинными и многоканальными комплексами; решение широкого круга задач автоматизации управления, конструирования и планирования; эффективные операционные системы, прикладные программы и языки программирования; появление первых компьютерных сетей.

1965 ᴦ. В США начат выпуск ЭВМ 3-го поколения серии 360 на интегральных схемах.

1966 ᴦ. Для обработки коммерческой информации разработан алгоритмический язык КОБОЛ (США).

1986 ᴦ. Фирма DEC (США) разработала мини-ЭВМ семейства PDP с широким диапазоном применения: научные ис­следования, управление технологическими процесса­ми, обработка экспериментальных данных в реальном масштабе времени, автоматизация инженерных, эко­номических и управленческих работ и др.

Начало 70-х годов. В СССР совместно со специалистами НРБ, ВНР, ЧССР, ГДР разработаны и производят в необ­ходимом количестве ЭВМ 3-го поколения единой си­стемы (ЕС ЭВМ). Эти ЭВМ, совместимые с IBM 360, послужили основой для организации вычислительных центров коллективного пользования и автоматизиро­ванных систем управления в крупных организациях и на предприятиях.

1971 ᴦ. Фирма Intel (США) выпустила микропроцессор, изго­товленный на базе технологии ИС.

1971 ᴦ. Управление перспективных исследований Министер­ства обороны США объявило о вводе в действие пер­вой части глобальной информационно-вычислитель­ной сети ARPANET. В 1982 ᴦ. ARPANET была объединœена с другими сетями и это сообщество сетей получило название Internet.

70-е - начало 80-х годов. В США, Англии и СССР вступают в действие суперЭВМ: ILLIAC-IV, STATAN-100, Сгау-1 (2, 3, MX), Cyber-205, DAP, Phenix, Connection machine, ʼʼЭльбрусʼʼ.

1973-1976 гᴦ. Специалисты СССР, НРБ, ВНР, ПНР, ЧССР, ГДР, Монголии и Кубы разработали серию мини-ЭВМ, совместимых с PDP (США).

4-е поколение (середина 70-х годов - 2000 ᴦ.): большие интегрированные схемы; сложная архитектура; решение раз­ных задач во всœех областях деятельности человека; многозадачные и многопользовательские операционные системы; ʼʼличного типа манипуляторы; устройства речевого ввода и вывода; средства мультимедиа; эффективные прикладные программы и языки, поддерживающие искусственный интеллект; развитие инфраструктуры компьютерных сетей.

1977 ᴦ. В США молодые предприниматели С.Джобсон и С.Возняк организовали фирму по изготовлению недорогих ПК, предназначенных для широкого круг пользователœей. Эти ПК, названные APPLE (ʼʼЯблокоʼʼ), послужили основой для широкого распространения ПК во всœем мире.

1979-1980 гᴦ. Специалисты Японии разработали и начали пуск первых электронных словарей-переводчиков.

1981 ᴦ. Группа ведущих специалистов нескольких электронных фирм Японии объявила о создании в 90-е годы ЭВМ 5-го поколения (ʼʼЯпонский вызов мируʼʼ).

1982 ᴦ. Фирма IBM (США), занимавшая ведущее положение выпуске больших ЭВМ, приступила к производству ПК IBM PC. Многие фирмы мира начали выпускав IBM - совместные ПК.

Середина 80-х годов. Группы ученых под руководством К.Саган (США) и В.В. Александрова (СССР) разработали математические модели последствий ʼʼядерной зимыʼʼ и ʼʼядерной ночиʼʼ. Эти выводы сыграли огромную роль в формировании политики стран-держателœей атомного оружия.

1988 ᴦ. В СССР начат массовый выпуск школьных ПК (ʼʼКорветʼʼ, УКНЦ, ʼʼНемигаʼʼ и др.) и бытовых ПК (БК 0010, ʼʼПартнерʼʼ, ʼʼВекторʼʼ, ʼʼБайтʼʼ и др.).

Сегодня большое количество электронных фирм мира производят разнообразные классы ЭВМ от бытовых до суперЭВМ в стационарном и портативном исполнении. Парк ЭВМ сейчас в мире примерно составляет: ПЭВМ 2,5 ‣‣‣ 10 8 шт.; мини-ЭВМ-10 6 шт.; манфреймы - 2 * 10 4 шт.суперЭВМ - 100 шт.

5-е поколение (начало XXI века). Сейчас трудно предсказать, как будут выглядеть ЭВМ 6-го поколения, однако можно указать общие тенденции развития компьютерных технологий и их влияние на общество.

Развитие идет также по пути "интеллектуализации" компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста͵ с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.

В компьютерах шестого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний .

Создание семейства ЭВМ с принципиально новыми возможностями, которые обеспечат:

эффективное использование всœех имеющихся ресурсов страны: материальных, энергетических, людских информационных;

улучшение дел в областях с низкой производительностью труда;

включение страны в международное сотрудничество;

усовершенствование использования интеллектуального потенциала общества;

повышение конкурентоспособности товаров на меж­дународном рынке;

увеличение производительности жизни населœения;

способствование высокому уровню образования.

В элементной базе ЭВМ предполагается:

достижение предельной плотности упаковки элемен­тов в СБИС на кремниевой основе;

производство СБИС на базе арсенида галлия;

использование криогенной технологии на базе эффекта Джозефсона.

Архитектуры ЭВМ совершенствуются по следующим направлениям:

· создание системы ЭВМ различной мощности, сбалан­сированных по архитектуре, что позволит пользова­телю быстро, просто и эффективно использовать ог­ромный потенциал такой системы;

· выработка однопроцессорных ПЭВМ с командным управлением, на новой быстродействующей элементной базе; эти направление развивают те фирмы, которые хотят сохранить программную совместимость но­вых ПК с существующими;

· выработка ЭВМ на нескольких быстрых процессо­рах с командным управлением, часть которых явля­ется универсальными, а другая часть - конвейерны­ми или параллельными с небольшим числом процессорных элементов;

· выработка высокопроизводительных многопроцес­сорных ЭВМ с конвейерной, параллельной или мат­ричной обработкой информации.

Кроме известных способов обработки информации, ЭВМ ориентированы на распознавание образов и обработку структурированных знаний и принятие интеллектуальных решений.

Совершенствование интеллектуальных интерфейсов:

технических и программных средств ввода / вывода различных видов информации;

общение на проблемно-ориентированном естественном разговорном языке;

использование текстовых документов, как печатный так и рукописных, и изображений;

всœемерное развитие известных и новых алгоритмических языков программирования;

применение языков искусственного интеллекта: Лисп Пролог, PS, FRL, VALID, OCCAM и др.

Реализация программ создания ЭВМ 5-го поколения позволит в ряде стран построить так называемое информационное общество.

Существуют различные классификации компьютерной техники:

по этапам развития (по поколениям);

по архитектуре;

по производительности;

по условиям эксплуатации;

по количеству процессоров;

по потребительским свойствам и т.д.

Четких границ между классами компьютеров не существует . По мере совершенствования структур и технологии производства, появляются новые классы компьютеров, границы существующих классов существенно изменяются.

По условиям эксплуатации компьютеры делятся на два типа:

офисные (универсальные);

специальные.

Офисные предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации.

Cпециальные компьютеры служат для решения более узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения, и функционируют в особых условиях эксплуатации.

Машинные ресурсы специальных компьютеров часто ограничены. При этом их узкая ориентация позволяет реализовать заданный класс задач наиболее эффективно.

Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах, вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, в неотапливаемых помещениях, под водой на глубинœе, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п. Существует много моделœей таких компьютеров. Познакомимся с одной из них.

Компьютер Ergotouch

Компьютер Ergotouch (Эрготач) исполнен в литом алюминиевом полностью герметичном корпусе, который легко открывается для обслуживания.

Cтенки компьютера поглощают практически всœе электромагнитные излучения как изнутри, так и снаружи. Машина оборудована экраном, чувствительным к прикосновениям.

Компьютер можно, не выключая, мыть из шланга, дезинфицировать, дезактивировать, обезжиривать.

Высочайшая надежность позволяет использовать его как средство управления и контроля технологическими процессами в реальном времени. Компьютер легко входит в локальную сеть предприятия.

Важное направление в создании промышленных компьютеров - выработка "операторского интерфейса" - пультов управления, дисплеев, клавиатур и указательных устройств во всœевозможных исполнениях. От этих изделий напрямую зависит комфортность и результативность труда операторов.

По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:

микрокомпьютеры, в т.ч. - персональные компьютеры;

миникомпьютеры;

мэйнфреймы (универсальные компьютеры);

суперкомпьютеры.

Микрокомпьютеры - это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.

Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.

Микрокомпьютеры представляют из себяинструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства - эффективность. Быстродействие - порядка 1 - 10 миллионов опеpаций в сек.

Разновидность микрокомпьютера - микроконтроллер.
Размещено на реф.рф
Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.

Современные средства компьютерной техники бывают классифицированы следующим образом:

· Персональные компьютеры;

· Корпоративные компьютеры;

· Суперкомпьютеры.

Персональные компьютеры (ПК) - это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.

В класс персональных компьютеров входят различные машины - от дешёвых домашних и игровых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телœевизором в качестве дисплея, до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителœем ёмкостью в десятки Гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами.

Персональные компьютеры представляют из себявычислительные системы, всœе ресурсы которых полностью направлены на обеспечение деятельности одного работника.

Наиболее известными являются компьютеры семейства IBM PC и Macintosh. Это два различных направления развития ПК, несовместимых между собой по аппаратному и программному обеспечению. Так уж сложилось, что компьютеры семейства Macintosh очень удобны в работе, располагают широкими графическими возможностями и получили большое распространение в среде профессиональных художников, дизайнеров, в издательском делœе и в сфере образования.

В семействе IBM – совместимых ПК также можно выделить несколько разновидностей компьютеров, которые значительно отличаются друг от друга по своим характеристикам и внешнему виду, и, тем не менее, всœе они – персональные компьютеры. Это, прежде всœего, настольные (desktop) и переносные (laptop) ПК, которые, несмотря на существенные внешние отличия, располагают приблизительно одинаковыми характеристиками и возможностями.

Переносные ПК – дорогие изделия, зато они компактны и транспортабельны. Существенно отличаются от настольных и переносных – карманные компьютеры – так называемые органайзеры, или ʼʼпереносные секретариʼʼ. Эти ПК-блокноты не имеют ни периферийных устройств, ни клавиатуры, выбор команд осуществляется прямо на миниатюрном экране с помощью указки – стило.

Портативные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, учёным, журналистам, которым приходится работать вне офиса - дома, на презентациях или во время командировок.

Основные разновидности портативных компьютеров:

Laptop (наколенник, от lap - колено и top - поверх). По размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Сейчас компьютеры этого типа уступают место ещё меньшим.

Notebook (блокнот, записная книжка). По размерам он ближе к книге крупного формата. Имеет вес около 3 кᴦ. Помещается в портфель-дипломат. Важно заметить, что для связи с офисом его обычно комплектуют модемом . Ноутбуки зачастую снабжают приводами CD-ROM .

Многие современные ноутбуки включают взаимозаменяемые блоки со стандартными разъёмами . Такие модули предназначены для очень разных функций. В одно и то же гнездо можно по мере нужнобности вставлять привод компакт-дисков, накопитель на магнитных дисках, запасную батарею или съёмный винчестер.
Размещено на реф.рф
Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании . Даже если он получает энергию от обычной электросœети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов.

Персональный цифровой помощник

Palmtop (наладонник) - самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителœей на дисках - обмен информацией с обычными компьютерами идет линиям связи. В случае если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant ).

Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или main fram) представляют из себявычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность многих работников в рамках одной организации, одного проекта͵ одной сферы информационной деятельности при использовании одних и тех же информационно-вычислительных ресурсов. Это многопользовательские системы, имеющие центральный блок с большой вычислительной мощностью и значительными информационными ресурсами, к которому присоединяется большое число рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеотерминал, клавиатура, устройство позиционирования типа ʼʼмышиʼʼ и, возможно, устройство печати). В принципе в качестве рабочих мест, соединœенных с центральным блоком корпоративного компьютера, бывают использованы и персональные компьютеры. Область применения корпоративных компьютеров – реализация информационных технологий обеспечения управленческой деятельности в крупных финансовых и производственных организациях, правительственные учреждения, создание информационных систем, обслуживающих большое число пользователœей в рамках одной функции (биржевые и банковские системы, бронирование и продажа билетов и т.п.).

Особенности корпоративных компьютеров:

Исключительная надежность;

Высокое быстродействие;

Большая пропускная способность ввода-вывода.

Стоимость таких компьютеров – миллионы долларов. Спрос – высокий.

Преимущества – централизованное хранение и обработка данных обходятся дешевле, чем обслуживание распределœенных систем обработки данных, состоящих из сотен и тысяч ПК.

Суперкомпьютеры представляют из себявычислительные системы с предельными характеристиками вычислительной мощности и информационных ресурсов. Οʜᴎ используются в военной и космической областях деятельности, в фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды, военной промышленности, геологии и т.д. К примеру, прогнозирование погоды или моделирование ядерного взрыва.

Архитектура суперкомпьютеров основана на идеях параллелизма и конвейеризации вычислений .

В этих машинах параллельно, то есть одновременно, выполняется множество похожих операций (это принято называть мультипроцессорной обработкой ). Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, сверхвысокое быстродействие обеспечивается не для всœех задач , а только для задач, поддающихся распараллеливанию.

Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки. В случае если на обычном процессоре программист выполняет операции над каждым компонентом вектора по очереди, то на векторном - выдаёт сразу векторые команды.

Векторная аппаратура очень дорога, в частности, потому, что требуется много сверхбыстродействующей памяти под векторные регистры.

Наиболее распространённые суперкомпьютеры - массово-параллельные компьютерные системы. Οʜᴎ имеют десятки тысяч процессоров, взаимодействующих через сложную, иерархически организованую систему памяти.

В качестве примера рассмотрим характеристики многоцелœевого массово-параллельного суперкомпьютера среднего класса Intel Pentium Pro 200 . Этот компьютер содержит 9200 процессоров Pentium Pro на 200 Мгц, в сумме (теоретически) обеспечивающих производительность 1,34 Терафлоп (1 Терафлоп равен 10 12 операций с плавающей точкой в секунду), имеет 537 Гбайт памяти и диски ёмкостью 2,25 Терабайт. Система весит 44 тонны (кондиционеры для неё - целых 300 тонн) и потребляет мощность 850 кВт.

Супер-компьютеры используются для решения сложных и больших научных задач (метеорология, гидродинамика и т. п.), в управлении, разведке, в качестве централизованных хранилищ информации и т.д.

Элементная база - микросхемы сверхвысокой степени интеграции.

Стоимость – десятки миллионов долларов.

Назначение – решение тех задач, для которых производительности ПК недостаточно;

Обеспечение централизованного хранения и обработки данных.

Особенности: возможность подключения десятков и сотен терминалов или ПК для работы пользователœей; наличие специальных аппаратных средств для трехмерного моделирования и анимации, в связи с этим именно на них создается большое количество кинофильмов.

Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целœесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 - 300 рабочих мест.

Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5 - 6 раз дешевле, чем распределённая обработка при клиент-серверном подходе.

Известный мэйнфрейм S/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объём оперативного хранения достигает 342 Терабайт.

Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объём оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в диапазоне от 20 до 200000 с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителœей.

Десятки мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.

Данная классификация достаточно условна, поскольку интенсивное развитие технологий производства электронных компонентов, значительный прогресс в совершенствовании компьютеров и их наиболее важных составляющих элементов приводят к размыванию границ между указанными классами средств вычислительной техники.

Вместе с тем, приведенная классификация учитывает только автономное использование вычислительной техники. Сегодня преобладает тенденция их объединœения в вычислительные сети, что позволяет интегрировать информационно-вычислительные ресурсы для наиболее эффективной реализации информационных технологий.

ІВМ РС – совместимые компьютеры - ϶ᴛᴏ около 90% всœех современных компьютеров.

Совместимость – это:

Программная совместимость – всœе программы для IBM PC будут работать на всœех IBM PC – совместимых компьютерах.

Аппаратная совместимость – большинство устройств (кроме пяти или десятилетней давности) для компьютеров ІВМ РС и более новых версий ІВМ РС ХТ, ІВМ РС АТ и других пригодны для ІВМ РС – совместимых компьютеров.

Преимущества ІВМ РС – совместимых компьютеров:

1) полная совместимость вызвала появление сотен тысяч программ для всœех сфер человеческой деятельности;

2) открытость рынка ІВМ РС – совместимых компьютеров вызвала острую конкуренцию среди производителœей компьютеров и их комплектующих, что обеспечило высокую надежность, относительно низкую цену и максимально быстрые внедрения технических новинок;

3) модульная конструкция и интеграция компонентов ІВМ РС – совместимых компьютеров обеспечивающих компактность, высокую надежность, простоту ремонта͵ возможность легкой модернизации и увеличения мощности компьютера (более мощный процессор или более емкий НЖМД).

Широкие возможности ІВМ РС – совместимых компьютеров позволяет использовать их в различных отраслях и для решения разнообразных задач.

Вопросы для самоконтроля

1. По каким признакам можно разделять компьютеры на классы и виды?

7. Как эволюционировала элементная база компьютеров от поколения к поколению?

8. Когда микрокомпьютеры стали доступны для широкого домашнего применения?

9. Можете ли связать понятия "яблоко", "гараж" и "компьютер"?

10. На базе каких технических элементов создавались компьютеры первого поколения?

11. Какую основную проблему перед разработчиками и пользователями выдвинул опыт эксплуатации компьютеров первого поколения?

12. Какая элементная база характерна для второго поколения компьютеров?

13. Какую функцию выполняет операционная система в процессе работы компьютера?

14. На какой элементной базе конструируются машины третьего поколения?

15. Для каких поколений компьютеров характерно широкое использование интегральных схем?

16. Какое быстродействие характерно для машин четвёртого поколения?

17. Что подразумевают под "интеллектуальностью" компьютеров?

18. Какую задачу должен решать "интеллектуальный интерфейс" в машинах пятого поколения?

19. Какими особенностями должны обладать промышленные компьютеры?

20. Что такое операторский компьютерный интерфейс?

21. По каким основным признакам можно отличить мэйнфреймы от других современных компьютеров?

22. На какое количество пользователœей рассчитаны мэйнфреймы?

23. Какие идеи лежат в базе архитектуры суперкомпьютеров?

24. На каких типах задач максимально реализуются возможности суперкомпьютеров?

Тема 5. ПЭВМ КАК ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

1. Архитектура ПК

2. Структура ПК

3. Функциональные характеристики ПК

Совместимость компьютеров - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Совместимость компьютеров" 2017, 2018.

Краткие сведения об IBM РС - совместимых компьютерах

В этом реферате мы постараемся достаточно кратко объяснить некоторые особенности IBM РС-совместимых компьютеров, а также введем некоторые базовые понятия, на которые впоследствии будем не раз ссылаться.

Открытая архитектура (блочно-модульный принцип построения)

Привлекательность IBM РС-совместимых компьютеров заключается в их открытой архитектуре. Это, в частности, означает, что подобные компьютеры имеют модульный принцип построения, то есть их основные узлы и блоки выполнены в виде отдельных модулей. Таким образом, установка новых или замена старых устройств, входящих в состав компьютера, не представляют особых сложностей. Усовершенствование таких компьютеров вполне под силу самим пользователям.

В составе IBM РС-совместимого персонального компьютера можно выделить три основных компонента: системный блок, монитор и клавиатуру. В системном блоке находится вся основная электронная начинка компьютера: блок питания, материнская (системная) плата и приводы накопителей (дисководы) со сменным или несменным носителем. Клавиатура является стандартным устройством ввода информации, позволяющим передавать компьютеру определенные символы или

управляющие сигналы. Монитор (или дисплей) предназначен для отображения на своем экране монохромной или цветной, символьной или графической информации. Все перечисленные выше основные компоненты соединяются друг с другом посредством специальных кабелей с разъемами.

От типа корпуса системного блока зависят, в частности, размеры и размещение используемой системной платы, минимальная мощность блока питания (то есть возможное число, подключаемых устройств) и максимальное количество устанавливаемых приводов накопителей. Корпуса компьютеров бывают напольного (tower) и настольного (desktop) исполнения. Основным отличием этих типов корпусов можно считать различное количество установочных мест для накопителей и соответственно мощность блока питания. Кстати, установочные места (монтажные отсеки) для накопителей могут быть двух типов: с внешним доступом и внутренним доступом. Таким образом, по определению, доступ к накопителям, установленным в монтажные отсеки последнего типа может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока. Такие установочные места могут использоваться только для накопителей с несменным носителем, например, винчестеров.

Системная плата является основой компьютера и представляет собой плоский лист фольгированного стеклостекстолита, на котором находятся основные электронные элементы: базовый микропроцессор, оперативная память, кварцевый резонатор и другие вспомогательные микросхемы.

В соответствии с принципом открытой архитектуры большая часть

IBM РС-совместимых компьютеров имеет системные платы, которые содержат лишь основные узлы, а элементы связи, например, с приводами накопителей, монитором и другими периферийными устройствами, отсутствуют. В таком

случае эти отсутствующие элементы располагаются на отдельных печатных платах, которые вставляются в специальные разъемы расширения, предусмотренные для этого на системной плате. Эти дополнительные платы называют дочерними, а системную плату - материнской. Функциональные устройства, выполненные на дочерних платах, часто называют контролерами или адаптерами, а сами дочерние платы - платами расширения.

Микропроцессоры и системные шины

В IBM РС-совместимых компьютерах используются только микропроцессоры Intel или их клоны, имеющие подобную архитектуру.

С основными устройствами компьютера микропроцессор связан через так называемую системную шину. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами. Как правило, подключение дополнительных устройств к системной шине производится через разъемы расширения.

Для подключения плат расширения на системной шине компьютеров на базе микропроцессора i8088 (IBM РС и IBM РС/ХТ) используются 62-контактные разъемы. В частности, эта системная шина включает 8 линий данных и 20 адресных линий, которые ограничивают адресное пространство компьютера пределом в

1 Мбайт. В компьютерах PC/AT286 впервые стала применяться новая системная шина ISA (Industry Standart Architecture), по которой можно было передавать параллельно уже 16 разрядов данных, а благодаря 24 адресным линиям напрямую обращаться к 16 Мбайтам системной памяти. Эта системная шина отличается от предыдущей наличием дополнительного З6-контактного разъема для соответствующих плат расширения. Компьютеры на базе микропроцессоров i80386/486 стали применять специальные шины для памяти, что позволило максимально использовать ее быстродействие. Тем не менее некоторые устройства, подключаемые через разъемы расширения системной шины, не могут достичь скорости обмена, сравнимой с микропроцессором. В основном это касается работы с контролерами накопителей и видеоадаптерами. Для решения этой проблемы, стали использовать так называемые локальные (local) шины, которые непосредственно связывают микропроцессор с контролерами этих периферийных устройств. В настоящее время известны две стандартные локальные шины: VL-bus (VESA Local-bus) и PCI (Peripheral Component Interconnect). Для подключения устройств к таким шинам на системной плате компьютера имеются специальные разъемы.

Порты, прерывания, прямой доступ к памяти

Все устройства на системной шине микропроцессор рассматривает либо как адресуемую память, либо как порты ввода-вывода. Вообще говоря, под портом понимают некую схему сопряжения, которая обычно включает в себя один или несколько регистров ввода-вывода (особых ячеек памяти).

О совершении некоего события микропроцессор может узнать по сигналу, называемому прерыванием. При этом исполнение текущей последовательности команд приостанавливается (прерывается), а вместо нее начинает выполняться другая последовательность, соответствующая данному прерыванию. Обычно прерывания подразделяются на аппаратные, логические и программные.

Аппаратные прерывания (IRQ) передаются по специальным линиям системной шины и связаны с запросами от внешних устройств (например, нажатие клавиши на клавиатуре). Логические прерывания возникают при работе самого микропроцессора (например, деление на ноль), а программные инициируются выполняемой программой и обычно используются для вызова специальных подпрограмм.

В первых компьютерах IBM PC использовалась микросхема контролера прерываний i8259 (Interrupt Controller), которая имеет восемь входов для сигналов прерываний (IRQ0-IRQ7). Как известно, в одно и то же время микропроцессор может обслуживать только одно событие и в выборе данного события ему помогает контролер прерываний, который устанавливает для каждого из своих входов определенный уровень важности - приоритет. Наивысший приоритет имеет линия запроса прерывания IRQ0, а наименьший - IRQ7, то есть приоритет убывает в порядке возрастания номера линии. В IBM PC/AT восьми линий прерывания стало уже недостаточно и их количество было увеличено до 15. В первых моделях для этого использовалось каскадное включение двух микросхем i8259. Оно осуществлялось путем подсоединения выхода второго контролера ко входу IRQ2 первого.

Важно для понимания здесь следующее. Линии прерывания IRQ8 - IRQ15 (то есть входы второго контролера) имеют приоритет ниже чем IRQ1, но выше IRQ3.

В режиме прямого доступа (DMA, Direct Memory Access) периферийное устройство связано с оперативной памятью непосредственно, а не через внутренние регистры микропроцессора. Наиболее эффективной такая передача данных бывает в ситуациях, когда требуется высокая скорость обмена для большого количества информации. Для инициализации процесса прямого доступа на системной шине используются соответствующие сигналы.

В компьютерах, совместимых с IBM РС и PC/XT, для организации прямого доступа в память используется одна 4-канальная микросхема DMA i8237, канал 0 которой предназначен для регенерации динамической памяти. Каналы 2 и 3 служат для управления высокоскоростной передачей данных между дисководами гибких дисков, винчестером и оперативной памятью соответственно.

IBM PC/AT-совместимые компьютеры имеют 7 каналов прямого доступа к памяти. В первых компьютерах это достигалось каскадным включением двух микросхем i8237, как и в случае контролеров прерываний.

Память компьютера

Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители). Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором соответствующих операций. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory).

Все программы, в том числе и игровые, выполняются именно в оперативной памяти. Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

Логическая организация памяти

Как известно, используемый в IBM РС, PC/XT микропроцессор i8088 через свои 20 адресных шин предоставляет доступ всего к 1-Мбайтному пространству памяти. Первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBM РС-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайта зарезервированы для системного использования и носят название памяти в верхних адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS Memory или UM Area - UMA).Эта область памяти резервируется под размещение системной ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System), под видеопамять и ROM-память дополнительных адаптеров.

Дополнительная (expanded) память

Почти на всех персональных компьютерах область памяти UMB редко оказывается заполненной полностью. Пустует, как правило, область расширения системного ROM BIOS или часть видеопамяти и области под дополнительные модули ROM. На этом и базируется спецификация дополнительной памяти EMS (Ехpanded Memory Specification), впервые разработанная фирмами Lotus Development, Intel и Microsoft (поэтому называемая иногда LIM-cпeцификацией). Эта спецификация позволяет использовать оперативную память свыше стандартных 640 Кбайт для прикладных программ. Принцип использования дополнительной памяти основан на переключении блоков (страниц) памяти. В области UMB, между видеобуфером и системным RGM BIOS, выделяется незанятое 64-Кбайтное "окно", которое разбито на страницы. Программные и аппаратные средства позволяют отображать любой сегмент дополнительной памяти в любую из выделенных страниц "окна(TM). Хотя микропроцессор всегда обращается к данным, хранимым в "окне" (адрес ниже 1 Мбайта), адреса этих данных могут быть смещены в дополнительной памяти относительно "окна" на несколько мегабайт (см. рис. 1).

В компьютерах на процессоре i8088 для реализации дополнительной памяти должны применяться специальные платы с аппаратной поддержкой "подкачки" блоков (страниц) памяти и соответствующий программный драйвер. Разумеется, платы дополнительной памяти могут устанавливаться и в компьютер на базе процессоров i80286 и выше.

Расширенная (extended) память

Компьютеры, использующие процессор l80286 с 24-разрядными адресными шинами, физически могут адресовать 16 Мбайт, а в случае процессоров i80386/486 - 4 Гбайта памяти. Такая возможность имеется только для защищенного режима работы процессора, который операционная система MS-DOS не поддерживает. Расширенная память (extended) располагается выше области адресов 1 Мбайт (не надо путать 1 Мбайт ОЗУ и 1 Мбайт адресного пространства). Для работы с расширенной памятью микропроцессор должен переходить из реального в защищенный режим и обратно. В отличие от l80286 микропроцессоры i80386/486 выполняют эту операцию достаточно просто, именно поэтому для них в составе MS-DOS имеется специальный драйвер - менеджер памяти ЕММ386 (см. рис. 2).

Кстати, при наличии соответствующего драйвера расширенную память можно эмулировать как дополнительную. Аппаратную поддержку в этом случае должен обеспечивать микропроцессор не ниже i80386 или вспомогательный набор специальных микросхем (например, наборы NEAT фирмы Chips and Technologies). Следует заметить, что многие платы памяти, поддерживающие стандарт LIM/EMS, могут использоваться также и в качестве расширенной памяти.

Expanded- память

Область HMA

Область НМА - память

Системный ROM BIOS

Расширение ROM BIOS

" Окно EMS "

Hard Disk ROM BIOS

EGA/VGA ROM BIOS

Видеопамять

Дисплей CGA

Монохромный дисплей

Дисплей EGA/VGA

Драйвер ЕМM.SYS

TSR-прогрсммы

Рис. 1 Дополнительная память

Рис. 2 Расширенная память

Кэш-память

Кэш-память предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств, таких, например как динамическая память с быстрым микропроцессором. Использование кэш-памяти позволяет избежать циклов ожидания в его работе, которые снижают производительность всей системы.

С помощью кэш-памяти обычно делается попытка согласовать также работу внешних устройств, например, различных накопителей, и микропроцессора. Соответствующий контролер кэш-памяти должен заботиться о том, чтобы команды и данные, которые будут необходимы микропроцессору в определенный момент времени, именно к этому моменту оказывались в кэш-памяти.

Запоминающие устройства

Запоминающие устройства можно классифицировать по следующим критериям:

по типу запоминающих элементов

по функциональному назначению

по типу способу организации обращения

по характеру считывания

по способу хранения

по способу организации

По типу запоминающих элементов

Полупроводниковые

Магнитные

Конденсаторные

Оптоэлектронные

Голографические

Криогенные

По функциональному назначению

По типу способу организации обращения

С последовательным поиском

С прямым доступом

Адресные

Ассоциативные

Стековые

Магазинные

По характеру считывания

С разрушением информации

Без разрушения информации

По способу хранения

Статические

Динамические

По способу организации

Однокоординатные

Двухкоординатные

Трехкоординатные

Двух- трехкоординатные

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat2000.bizforum.ru/

В основу архитектуры IBM PC-компьютеров положен принцип шинной организации связей между процессором и остальными компонентами компьютера. Хотя с тех пор неоднократно менялись типы используемых шин и их устройство, но архитектура основной принцип внутренней организации компьютера осталась без изменений. Устройство компьютера изображено на схеме ниже.

Центральный процессор (CPU) является ядром компьютерной системы. Связь с остальными компонентами осуществляется посредством внешней шины процессора. Внутри процессора имеются шины для взаимодействия между собой АЛУ, устройства управления и регистров памяти. Внешняя шина процессора состоит из линий, по которым передаются данные, адреса (указывающие, откуда берутся и куда передаются эти данные) и команды управления. Поэтому общая шина подразделяется на шину данных, шину адреса и шину управления. По каждой линии может передаваться один бит данных, адреса или команды управления. Количество линий в шине называется разрядностью шины. Разрядность шины определяет максимальное количество одновременно передаваемых бит, отчего в свою очередь зависит общая производительность компьютера. То есть чем больше разрядность шины, тем больше данных одновременно может передаваться, тем выше производительность. Вторым параметром, влияющим на производительность, является скорость передачи данных по шине, которая определяется тактовой частотой шины.

Частота шины достаточно важная характеристика, но все же не определяющая производительность компьютера. Наиболее важными параметрами для общей производительности компьютера являются тактовая частота и разрядность центрального процессора. И это естественно по многим причинам. Именно процессор выполняет основные задачи по обработке данных, часто инициирует и управляет обменом данных. Тактовая частота определяет скорость выполнения операций, а разрядность количество данных, обрабатываемых в процессе одной операции.

Вопрос 20: Система конструктивных элементов пэвм. Форм-факторы.

Компью́тер (англ. computer, - «вычислитель») - устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую изменяемую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако, сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой.

Электро́нная вычисли́тельная маши́на, ЭВМ - комплекс технических средств, где основные функциональные элементы (логические, запоминающие, индикационные и др.) выполнены на электронных элементах, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Персональный компьютер, ПК (англ. personal computer, PC),ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) - настольная микро-ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности.

Форм-фактор (от англ. form factor) - стандарт, задающий габаритные размеры технического изделия, а также описывающий дополнительные совокупности его технических параметров, например форму, типы дополнительных элементов размещаемых в/на устройстве, их положение и ориентацию.

Форм-фактор (как и любые другие стандарты) носит рекомендательный характер.

Спецификация форм-фактора определяет обязательные и дополнительные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость материнской платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей в будущем.

Электронная вычислительная машина подразумевает использование электронных компонентов в качестве её функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах - он может быть механическим, биологическим, оптическим, квантовым и т. п. (подробнее: Классы компьютеров По виду рабочей среды), работая за счёт перемещения механических частей, движения электронов, фотонов или эффектов других физических явлений. Кроме того, по типу функционирования вычислительная машина может быть цифровой (ЦВМ) и аналоговой (АВМ).

С другой стороны, термин «компьютер» предполагает возможность изменения выполняемой программы (перепрограммирования). Многие электронные вычислительные машины могут выполнять строго определенную последовательность операций, содержат устройства ввода и вывода или состоят из похожих на используемые в электронном компьютере конструктивных элементов (например, регистры), но не предполагают возможность перепрограммирования.*

Конструктивные особенности

Современные компьютеры используют весь спектр конструкторских решений, разработанных за всё времяразвития вычислительной техники. Эти решения, как правило, не зависят от физической реализациикомпьютеров, а сами являются основой, на которую опираются разработчики. Ниже приведены наиболее важные вопросы, решаемые создателями компьютеров:

Цифровой или аналоговый

Фундаментальным решением при проектировании компьютераявляется выбор, будет ли он цифровой или аналоговой системой. Если цифровыекомпьютерыработают сдискретнымичисленными или символьными переменными, то аналоговые предназначены для обработки непрерывных потоков поступающих данных. Сегодня цифровыекомпьютерыимеют значительно более широкий диапазон применения, хотя их аналоговые собратья все ещё используются для некоторых специальных целей. Следует также упомянуть, что здесь возможны и другие подходы, применяемые, к примеру, в импульсных и квантовых вычислениях, однако пока что они являются либо узкоспециализированными, либо экспериментальными решениями.

Примерами аналоговых вычислителей, от простого к сложному, являются:номограмма,логарифмическая линейка,астролябия,осциллограф,телевизор,аналоговый звуковой процессор,автопилот,мозг.

Среди наиболее простых дискретных вычислителей известен абак, или обыкновенныесчёты; наиболее сложной из такого рода систем являетсясуперкомпьютер.

Система счисления

Примером компьютерана основедесятичной системы счисленияявляется первая американская вычислительная машинаМарк I.

Важнейшим шагом в развитии вычислительной техники стал переход к внутреннему представлению чисел вдвоичной форме. Это значительно упростило конструкции вычислительных устройств ипериферийного оборудования. Принятие за основу двоичной системы счисления позволило более просто реализовыватьарифметическиефункции илогическиеоперации.

Тем не менее, переход к двоичной логикебыл не мгновенным и безоговорочным процессом. Многиеконструкторыпытались разработатькомпьютерына основе более привычной для человекадесятичной системы счисления. Применялись и другие конструктивные решения. Так, одна из раннихсоветскихмашинработала на основетроичной системы счисления, использование которой во многих отношениях более выгодно и удобно по сравнению с двоичной системой (проекттроичного компьютераСетуньбыл разработан и реализован талантливым советским инженеромН. П. Брусенцовым).

Под руководством академика Хетагурова Я. А. разработан «высоконадёжный и защищённый микропроцессор недвоичной системы кодирования для устройств реального времени», использующий систему кодирования 1 из 4 с активным нулём.

В целом, однако, выбор внутренней системы представления данных не меняет базовых принципов работы компьютера- любой компьютер можетэмулироватьлюбой другой.

Хранение программ и данных

Во время выполнения вычисленийчасто бывает необходимо сохранить промежуточныеданныедля их дальнейшего использования. Производительность многихкомпьютеровв значительной степени определяется скоростью, с которой они могут читать и писать значения в (из)памятии её общей ёмкости. Первоначально компьютерная память использовалась только для хранения промежуточных значений, но вскоре было предложено сохранять кодпрограммыв той же самой памяти (архитектура фон Неймана, она же «принстонская»), что и данные. Это решение используется сегодня в большинстве компьютерных систем. Однако для управляющихконтроллеров(микро-ЭВМ) исигнальных процессоровболее удобной оказалась схема, при которой данные и программы хранятся в различных разделах памяти (гарвардская архитектура).

Основная часть ПЭВМ, включающая:

    электронные устройства, управляющие работой ПЭВМ (в том числе - “центральный процессор ”, ” сопроцессор ”, ” оперативнуюпамять ”, ” контроллеры ” (” адаптеры ”), ” шину ”);

    блок питания, преобразующий переменное напряжение сети в постоянное требуемой низкой величины и подающий его на электронные схемы и другие узлы ПЭВМ;

    устройства внешней памяти, предназначенные для записи и чтения программ и данных и состоящих из накопителя на жестком магнитном диске (НЖМД) и одного-двух накопителей на гибких магнитных дисках (НГМД).

Конструкция системного блока ПЭВМ состоит из корпуса, нескольких электронных плат (в первую очередь - “системной” или “материнской ” платы), унифицированных разъемов (слотов), гибких многожильных соединительных кабелей,выключателя электропитания и небольшого числа переключателей (кнопок) управления режимами работы ПЭВМ.

Корпус системного блока ПЭВМ исполняется в вариантах:

    Горизонтальном (настольном) в т.ч. в его уменьшенных (Mini-footprint, Slimline) и малогабаритном варианте (Ultra-slimline);

    Вертикальном (“ башенном ”) , в т.ч. в укрупненном его виде, пригодном для установке на полу, - “Большая башня ” , малогабаритном - “Малая башня ” и среднем исполнении - “Средняя башня ” ;

    “ Все в одном ” - Настольном с объединением в одном корпусе системного блока и монитора;

Портативном или переносном, включающем целый ряд различных вариантов, в том числе - “наколенный ” и “блокнотный” (см. - Ноутбук или Покетбук ). В этих случаях корпус системного блока объединяет также монитор,клавиатуру, трэкбол, а в некоторых моделях - и дисковод CD-ROM

    деление на ноль при исполнении

    ошибка памяти при записи результатов

На сегодняшний день процессоров с последовательным выполнением команд почти не осталось- их вытеснили процессоры с параллельным выполнением команд, обеспечивающие при прочих равных более высокую производительность. Простейший процессор с параллельным выполнением команд - процессор с конвейером команд (instruction pipeline). Процессор с конвейером команд можно получить из процессора с последовательным выполнением команд, если сделать так, чтобы каждый этап цикла команды был независим от предыдущих и последующих этапов.

Для этого результаты каждого этапа, кроме последнего, сохраняются во вспомогательных элементах памяти (регистрах), расположенных между этапами:

Результат выборки - закодированная команда - сохраняется в регистре, расположенном между этапами выборки и декодирования

Результат декодирования - тип операции, значения операндов, адрес результата - сохраняются в регистрах между этапами декодирования и исполнения

Результаты исполнения - новое значение счетчика команд для условного перехода, вычисленный в АЛУ результат арифметической операции и так далее - сохраняются в регистрах между этапами исполнения и записи результатов

На последнем этапе результаты и так записываются в регистры и/или память, поэтому никакие вспомогательные регистры не нужны.

Прерывание по вектору

При такой организации системы прерываний ВУ, запросившее обслуживания, само идентифицирует себя с помощью вектора прерывания - адреса ячейки основной памяти микроЭВМ, в которой хранится либо первая команда подпрограммы обслуживания прерывания данного ВУ, либо адрес начала такой подпрограммы. Таким образом, процессор, получив вектор прерывания, сразу переключается на выполнение требуемой подпрограммы обработки прерывания. В микроЭВМ с векторной системой прерывания каждое ВУ должно иметь собственную подпрограмму обработки прерывания.

В этом реферате мы постараемся достаточно кратко объяснить некоторые особенности IBM РС-совместимых компьютеров, а также введем некоторые базовые понятия, на которые впоследствии будем не раз ссылаться.

Открытая архитектура (блочно-модульный принцип построения)

Привлекательность IBM РС-совместимых компьютеров заключается в их открытой архитектуре. Это, в частности, означает, что подобные компьютеры имеют модульный принцип построения, то есть их основные узлы и блоки выполнены в виде отдельных модулей. Таким образом, установка новых или замена старых устройств, входящих в состав компьютера, не представляют особых сложностей. Усовершенствование таких компьютеров вполне под силу самим пользователям.

В составе IBM РС-совместимого персонального компьютера можно выделить три основных компонента: системный блок, монитор и клавиатуру. В системном блоке находится вся основная электронная начинка компьютера: блок питания, материнская (системная) плата и приводы накопителей (дисководы) со сменным или несменным носителем. Клавиатура является стандартным устройством ввода информации, позволяющим передавать компьютеру определенные символы или

управляющие сигналы. Монитор (или дисплей) предназначен для отображения на своем экране монохромной или цветной, символьной или графической информации. Все перечисленные выше основные компоненты соединяются друг с другом посредством специальных кабелей с разъемами.

От типа корпуса системного блока зависят, в частности, размеры и размещение используемой системной платы, минимальная мощность блока питания (то есть возможное число, подключаемых устройств) и максимальное количество устанавливаемых приводов накопителей. Корпуса компьютеров бывают напольного (tower) и настольного (desktop) исполнения. Основным отличием этих типов корпусов можно считать различное количество установочных мест для накопителей и соответственно мощность блока питания. Кстати, установочные места (монтажные отсеки) для накопителей могут быть двух типов: с внешним доступом и внутренним доступом. Таким образом, по определению, доступ к накопителям, установленным в монтажные отсеки последнего типа может осуществляться только при открытой крышке корпуса системного блока. Такие установочные места могут использоваться только для накопителей с несменным носителем, например, винчестеров.

Системная плата является основой компьютера и представляет собой плоский лист фольгированного стеклостекстолита, на котором находятся основные электронные элементы: базовый микропроцессор, оперативная память, кварцевый резонатор и другие вспомогательные микросхемы.

В соответствии с принципом открытой архитектуры большая часть

IBM РС-совместимых компьютеров имеет системные платы, которые содержат лишь основные узлы, а элементы связи, например, с приводами накопителей, монитором и другими периферийными устройствами, отсутствуют. В таком

случае эти отсутствующие элементы располагаются на отдельных печатных платах, которые вставляются в специальные разъемы расширения, предусмотренные для этого на системной плате. Эти дополнительные платы называют дочерними, а системную плату - материнской. Функциональные устройства, выполненные на дочерних платах, часто называют контролерами или адаптерами, а сами дочерние платы - платами расширения.

Микропроцессоры и системные шины

В IBM РС-совместимых компьютерах используются только микропроцессоры Intel или их клоны, имеющие подобную архитектуру.

С основными устройствами компьютера микропроцессор связан через так называемую системную шину. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами. Как правило, подключение дополнительных устройств к системной шине производится через разъемы расширения.

Для подключения плат расширения на системной шине компьютеров на базе микропроцессора i8088 (IBM РС и IBM РС/ХТ) используются 62-контактные разъемы. В частности, эта системная шина включает 8 линий данных и 20 адресных линий, которые ограничивают адресное пространство компьютера пределом в

1 Мбайт. В компьютерах PC/AT286 впервые стала применяться новая системная шина ISA (Industry Standart Architecture), по которой можно было передавать параллельно уже 16 разрядов данных, а благодаря 24 адресным линиям напрямую обращаться к 16 Мбайтам системной памяти. Эта системная шина отличается от предыдущей наличием дополнительного З6-контактного разъема для соответствующих плат расширения. Компьютеры на базе микропроцессоров i80386/486 стали применять специальные шины для памяти, что позволило максимально использовать ее быстродействие. Тем не менее некоторые устройства, подключаемые через разъемы расширения системной шины, не могут достичь скорости обмена, сравнимой с микропроцессором. В основном это касается работы с контролерами накопителей и видеоадаптерами. Для решения этой проблемы, стали использовать так называемые локальные (local) шины, которые непосредственно связывают микропроцессор с контролерами этих периферийных устройств. В настоящее время известны две стандартные локальные шины: VL-bus (VESA Local-bus) и PCI (Peripheral Component Interconnect). Для подключения устройств к таким шинам на системной плате компьютера имеются специальные разъемы.

Порты, прерывания, прямой доступ к памяти

Все устройства на системной шине микропроцессор рассматривает либо как адресуемую память, либо как порты ввода-вывода. Вообще говоря, под портом понимают некую схему сопряжения, которая обычно включает в себя один или несколько регистров ввода-вывода (особых ячеек памяти).

О совершении некоего события микропроцессор может узнать по сигналу, называемому прерыванием. При этом исполнение текущей последовательности команд приостанавливается (прерывается), а вместо нее начинает выполняться другая последовательность, соответствующая данному прерыванию. Обычно прерывания подразделяются на аппаратные, логические и программные.

Аппаратные прерывания (IRQ) передаются по специальным линиям системной шины и связаны с запросами от внешних устройств (например, нажатие клавиши на клавиатуре). Логические прерывания возникают при работе самого микропроцессора (например, деление на ноль), а программные инициируются выполняемой программой и обычно используются для вызова специальных подпрограмм.

В первых компьютерах IBM PC использовалась микросхема контролера прерываний i8259 (Interrupt Controller), которая имеет восемь входов для сигналов прерываний (IRQ0-IRQ7). Как известно, в одно и то же время микропроцессор может обслуживать только одно событие и в выборе данного события ему помогает контролер прерываний, который устанавливает для каждого из своих входов определенный уровень важности - приоритет. Наивысший приоритет имеет линия запроса прерывания IRQ0, а наименьший - IRQ7, то есть приоритет убывает в порядке возрастания номера линии. В IBM PC/AT восьми линий прерывания стало уже недостаточно и их количество было увеличено до 15. В первых моделях для этого использовалось каскадное включение двух микросхем i8259. Оно осуществлялось путем подсоединения выхода второго контролера ко входу IRQ2 первого.

Важно для понимания здесь следующее. Линии прерывания IRQ8 - IRQ15 (то есть входы второго контролера) имеют приоритет ниже чем IRQ1, но выше IRQ3.

В режиме прямого доступа (DMA, Direct Memory Access) периферийное устройство связано с оперативной памятью непосредственно, а не через внутренние регистры микропроцессора. Наиболее эффективной такая передача данных бывает в ситуациях, когда требуется высокая скорость обмена для большого количества информации. Для инициализации процесса прямого доступа на системной шине используются соответствующие сигналы.

В компьютерах, совместимых с IBM РС и PC/XT, для организации прямого доступа в память используется одна 4-канальная микросхема DMA i8237, канал 0 которой предназначен для регенерации динамической памяти. Каналы 2 и 3 служат для управления высокоскоростной передачей данных между дисководами гибких дисков, винчестером и оперативной памятью соответственно.

IBM PC/AT-совместимые компьютеры имеют 7 каналов прямого доступа к памяти. В первых компьютерах это достигалось каскадным включением двух микросхем i8237, как и в случае контролеров прерываний.

Память компьютера

Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю (различные накопители). Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как она допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором соответствующих операций. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory).

Все программы, в том числе и игровые, выполняются именно в оперативной памяти. Постоянная память обычно содержит такую информацию, которая не должна меняться в течение длительного времени. Постоянная память имеет собственное название - ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения.

Логическая организация памяти

Как известно, используемый в IBM РС, PC/XT микропроцессор i8088 через свои 20 адресных шин предоставляет доступ всего к 1-Мбайтному пространству памяти. Первые 640 Кбайт адресуемого пространства в IBM РС-совместимых компьютерах называют обычно стандартной памятью (conventional memory). Оставшиеся 384 Кбайта зарезервированы для системного использования и носят название памяти в верхних адресах (UMB, Upper Memory Blocks, High DOS Memory или UM Area - UMA).Эта область памяти резервируется под размещение системной ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System), под видеопамять и ROM-память дополнительных адаптеров.

Дополнительная (expanded) память

Почти на всех персональных компьютерах область памяти UMB редко оказывается заполненной полностью. Пустует, как правило, область расширения системного ROM BIOS или часть видеопамяти и области под дополнительные модули ROM. На этом и базируется спецификация дополнительной памяти EMS (Ехpanded Memory Specification), впервые разработанная фирмами Lotus Development, Intel и Microsoft (поэтому называемая иногда LIM-cпeцификацией). Эта спецификация позволяет использовать оперативную память свыше стандартных 640 Кбайт для прикладных программ. Принцип использования дополнительной памяти основан на переключении блоков (страниц) памяти. В области UMB, между видеобуфером и системным RGM BIOS, выделяется незанятое 64-Кбайтное "окно", которое разбито на страницы. Программные и аппаратные средства позволяют отображать любой сегмент дополнительной памяти в любую из выделенных страниц "окна(TM). Хотя микропроцессор всегда обращается к данным, хранимым в "окне" (адрес ниже 1 Мбайта), адреса этих данных могут быть смещены в дополнительной памяти относительно "окна" на несколько мегабайт (см. рис. 1).



Загрузка...