Л1 Основные принципы организации ЭВМ

ЭВМ и ПУ, лекция 1 1Щемелева Т.К.

Контроллеры – микро ЭВМ, ориентированные на объект управления, т.е. на выполнение определенных управляющих задач по жестко заданной программе без постоянного участия человека. Устройствами ввода в них являются в основном преобразователи информации, т.к. источниками информации служат датчики, установленные на объекте управления (Датчик - прибор, преобразующий неэлектрическую величину в электрический сигнал). Устройствами вывода служат исполнительные механизмы объектов, часто это системы управления электрическими приводами движущихся частей объектов. В состав контроллеров обычно входят преобразователи аналоговых и цифровых сигналов в компьютерный код и обратно. Контроллеры выполняет ограниченное число программ, повторяющихся во времени и в отличие от ПК требует намного меньше вычислительных ресурсов (размера памяти команд и памяти данных), а также работает в режиме реального времени. Программы их более просты и сводятся к арифметическим и логическим операциям. Многие сложные блоки ЭВМ являются по сути сами специализированными ЭВМ - контроллерами. Например, контроллер жесткого диска, видеоадаптер и др.

Простейшие выпускаются в виде одной БИС, на которых размещаются в упрощенном варианте все устройства ЭВМ и преобразователи информации, и называются микроконтроллерами - МК. Более сложные выпускаются как одно- и многоплатные конструкции. Они содержат типовой МП или МК, как основу вычислительного блока, причем система команд такого отличается от системы команд типичного МП. Каждая команда такого контроллера практически есть программа, написанная на языке команд МП.

Инструментальные ЭВМ используются как средства эмуляции (воспроизведения системы команд) и симуляции (воспроизведение аппаратных возможностей, режимов работы, входных выходных сигналов) при разработке других процессоров и различных микросхем с целью настройки и отладки программно-аппаратных средств.

Мини-ЭВМ предназначены для малой автоматизации в небольших фирмах и несложных производствах, в основном, в АСУТП. АСУТП – замкнутая система, включающая ЭВМ, объекты управления, датчики и исполнительные устройства (механизмы). ЭВМ получает сигналы от датчиков, обрабатывает их, т.е. сравнивает с допустимыми значениями и выдает управляющие сигналы на объекты. АСУТП может на нижнем уровне управления объектом включать МК работающие с датчиками и ведущими передачу информации в ЭВМ. Мини-ЭВМ могут использоваться для тех задач, где производительности ПК недостаточно, а также для обеспечения централизованного хранения и обработки данных.

Мэйнфреймы (средние машины) появились исторически первыми. Лучшими моделями были IBM 360 и IBM 370. Для них характерны многопользовательский режим работы с одним оператором, обработка информации - в пакетном режиме. Мэйнфреймы используются как рабочие станции в АРМ (автоматизированное рабочее место) проектировщика. Достоинства: высокая производительность, высокое качество, надѐжность, быстродействие. Многие фирмы, в т. ч. IBM, продолжают выпуск ЭВМ этого класса, и они находят применение в ВС.

11

ЭВМ и ПУ, лекция 1 1Щемелева Т.К.

СуперЭВМ – это ЭВМ со сложным процессором и высокой степенью параллельной обработкой информации, т.е. это ЭВМ, предназначенные для решения задач, требующих громадных объемов быстрых вычислений. Используются в научно-исследовательской деятельности и управлении в реальном времени. Основные потребители суперЭВМ — оборонные ведомства, метеорология, геология и прочие .

Список рекомендуемой литературы.

1.Цилькер Б.Я. , Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем. -Спб.: Питер,

2004.-668 с.

2.Максимов Н.В. и др. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 512 с

Контрольные вопросы и задания

1) Сколько бит информации содержится в двухбайтовом коде.

2) Где может сохраняться результат выполненной команды.

3) Перечислите этапы выполнения программы, используя названия устройств, изображенных на рис.1.5.

4) Приведите содержательный пример (легенду) применения датчиков и опишите в словесной форме возможный алгоритм работа МК с этими датчиками.

5) В чем состоит назначение оперативной памяти ЭВМ.

6) Приведите примеры команд, не включающих преобразование данных (т.е. выполняемых без участия АЛУ).

7) Приведите собственное основание и дайте по нему свою классификацию ЭВМ.

8) Дайте определение операциям адресации, идентификации, арбитража на шине.

9)Приведите классификации ЭВМ по

физическому представлению информации;

поколениям (этапам создания и элементной базе) ЭВМ [1,гл. 1; 2,§ 1.2].

12