Презентация "Развитие архитектуры ЭВМ"

Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены 

Джон фон Нейманом

С середины 60-х годов очень сильно изменился подход к созданию вычислительных машин . Вместо разработки аппаратуры и средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из синтеза аппаратных и программных средств. При этом на главный план выдвинулась концепция взаимодействия.

• Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке:

Такое строение считается классической архитектурой ЭВМ.

1.Первое поколение (1937-1953)

2.Второе поколение (1954 - 1962)

3.Третье поколение (1963-1972)

4.Четвертое поколение (1972-1984)

5.Пятое поколение (1984-1990)

6.Шестое поколение (1990-)

• Структурные схемы для 1 и 2-го поколений были схожи.
• Рассмотрим типичную схему таких ЭВМ.
• Основными устройствами являлись:
• - управления (УУ);
• - арифметико-логические устройства (АЛУ);
• - оперативные запоминающие устройства (ОЗУ);
• - периферийные устройства (ПУ);
• - пульт оператора.

ЭВМ 3-го и последующих поколений развивались в Советском Союзе в рамках ЕСЭВМ. Основными устройствами этих ЭВМ являются:

1) Процессор;

2) ОЗУ;

3) Байт мультиплексный канал (БТК);

4) Блок мультиплексного канала (БЛК);

5) Селекторный канал (СК).

Отсчет четвертого поколения обычно ведут с перехода на интегральные микросхемы большой (LSI) и сверхбольшой (VLSI) степени интеграции.

К первым относят схемы, содержащие около 1000 транзисторов на кристалле, в то время как число транзисторов на одном кристалле VLSI имеет порядок 100 000. При таких уровнях интеграции стало возможным уместить в одну микросхему не только центральный процессор, но и вычислительную машину (ЦП, основную память и систему ввода/вывода).

Два события в области программного обеспечения связаны с Кеном Томпсоном и Денисом Ритчи (Dennis Ritchie) из Bell Labs. Это создание языка программирования С и его использование при написании операционной системы UNIX для машины DEC PDP-11. Такая форма написания операционной системы позволила быстро распространить UNIX на многие ВМ.

Главным поводом для выделения вычислительных систем второй половины 80-х годов в самостоятельное поколение стало стремительное развитие ВС с сотнями процессоров, ставшие побудительным мотивом для прогресса в области параллельных вычислений.

Ранее параллелизм вычислений выражался лишь в виде конвейеризации, векторной обработки и распределения работы между небольшим числом процессоров. Вычислительные системы пятого поколения обеспечивают такое распределение задач по множеству процессоров, при котором каждый из процессоров может выполнять задачу отдельного пользователя.

В рамках пятого поколения в архитектуре вычислительных систем сформировались два принципиально различных подхода: архитектура с совместно используемой памятью и архитектура с распределенной памятью.

На ранних стадиях эволюции вычислительных средств смена поколений ассоциировалась с революционными технологическими прорывами.

Каждая из первых четырех поколений имело четко выраженные отличительные признаки и вполне определенные хронологические рамки.

Последующее деление на поколения уже не столь очевидно и может быть понятно лишь при ретроспективном взгляде на развитие вычислительной техники. Пятое и шестое поколения в эволюции ВТ – это отражение нового качества, возникшего в результате последовательного накопления частных достижений, главным образом в архитектуре вычислительных систем и, в несколько меньшей мере, в сфере технологий.

ЭВМ шестого поколения имеют 3 признака:

1.Поводом для начала отсчета нового поколения стали значительные успехи в области параллельных вычислений, связанные с широким распространением вычислительных систем с массовым параллелизмом. Появление вычислительных систем с массовым параллелизмом дало основание говорить о производительности, измеряемой в TFLOPS (1 TFLOPS соответствует 1012 операциям с плавающей запятой в секунду).

2.Вторая характерная черта шестого поколения – резко возросший уровень рабочих станций. В процессорах новых рабочих станций успешно совмещаются RISC архитектура, конвейеризация и параллельная обработка. Некоторые рабочие станции по производительности сопоставимы с суперЭВМ четвертого поколения. Впечатляющие характеристики рабочих станций породили интерес к гетерогенным (неоднородным) вычислениям, когда программа, запущенная на одной рабочей станции, может найти в локальной сети не занятые в данный момент другие станции, после чего вычисления распараллеливаются и на эти простаивающие станции.

3.Наконец, третьей приметой шестого поколения в эволюции ВТ стал взрывной рост глобальных сетей.

Завершая обсуждение эволюции ВТ, отметим, что верхняя граница шестого поколения хронологически пока не определена и дальнейшее развитие вычислительной техники может внести в его характеристику новые коррективы. Не исключено так же, что последующие события дадут повод поговорить и об очередном поколении.

The development of computer architecture continues…