Министерство информационных технологий и связи РФ

Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики

КАФЕДРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Расчетно-графическое задание по предмету

«Архитектура вычислительных систем»

Вариант 6

Выполнила: студентка гр. П-93 Григорьева М.С.

Проверил: чл.-корр. РАН, профессор Хорошевский В.Г

Новосибирск 2011

Задание

1. Осуществить анализ архитектуры ЭВМ I поколения. Привести пример функциональной структуры ЭВМ I поколения.

2. Построить блок-схему р-алгоритма умножения матриц: H[1 : N; 1 : L], A[1 : L; 1 : M] Обеспечивающего распределение элементов результирующей матрицы по горизонтальным полосам в элементарных машинах ВС.

Отыскать максимум коэффициента ε накладных расходов при реализации p‑алгоритма на вычислительной системе, имеющей следующие параметры:

• разрядность l=64;

• полосу пропускания канала между машинами ν = 5 Гигабод;

• время выполнения операции сложения t_c = 0,5 нс;

• время выполнения операции умножения t_y = 1 нс.

Анализ архитектуры эвм I поколения.

Первое поколение ЭВМ появилось в 1949-1951-е годы(ω = 10⁵ опер/с,ν = 10⁶ бит,υ = 10 час,σ = 10 дол/(опре*с^-1)). ЭВМ предназначались для последовательной обработки информации в однопрограммном режиме. В любой момент времени в ЭВМ могла находиться только одна задача, представленная в виде последовательной программы. Состав вычислительных устройств и структура ЭВМ первого поколения – канонические (см.рис. 1.1); разнообразие ЭВМ суть варианты технической реализации концептуальной ЭВМ Дж. фон Неймана. Алгоритм управления вычислительными процессами был универсальным и последовательным, однако он был адаптирован под фиксированную структуру ЭВМ. Алгоритм закладывался в аппаратуру машины при ее конструировании и оставался неизменным в течение всего периода существования ЭВМ. (Изменения алгоритма ни в процессе решения задачи, ни перед ее решением были не допустимы).

Поколение ЭВМ	Годы появления	Возможности пользования	Структура управления,	Элементная и логико-конструктивная базы	Производство
1	1949–1951	Одна задача, пассивный режим	Последовательный алгоритм, фиксированная структура	Лампы, компоненты	Индивидуальное

Поколение ЭВМ	Программное обеспечение	Средства обмена	Производит, опер./с	Объем памяти, v бит	Безотказность, ч	Цена 1 опер./с, долл.
1	Машинные языки	Устройства ввода-вывода (УВВ)	105	106	1…10	10

(рис. 1.1)

Логические схемы создавались на дискретных радиодеталях и электронных вакуумных лампах с нитью накала. В оперативных запоминающих устройствах использовались магнитные барабаны, акустические ультразвуковые ртутные и электромагнитные линии задержки, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). В каче­стве внешних запоминающих устройств применялись накопители на магнитных лентах, перфокартах, перфолентах и штекерные коммутаторы.

Напряжения питания компьютерных схем составляли десятки—сотни вольт, а в случае использования ЭЛТ и киловольты. Машины потребляли несколько десятков киловатт. Они имели центральное устройство управления (УУ), обес­печивающее строго последовательную работу всех основных устройств. Тактовая частота работы УУ была в пределах десятков — сотен килогерц. Ввод-вывод информации осуществлялся с перфокарт, перфолент, магнитных лент или с кла­виатуры.

Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной сис­теме счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориенти­рованы на конкретную модель машины и «умирали» вместе с этими моделями.

Надежность машин первого поколения была крайне низкой — несколько десятков часов наработки на отказ. Для поддержания удобоваримой надежности машины требовали регулярного ежесуточного, еженедельного и ежемесячного профилактического обслуживания, во время которого выявлялись и заменялись потенциально ненадежные элементы (еженедельное обслуживание было более тщательным, нежели ежесуточное, а ежемесячное еще более трудоемким).

Работал на машине непосредственно программист, чуть позже — оператор, но и тот и другой общались с ЭВМ посредством громадного пульта, имевшего большое число переключателей (тумблеров) и световых индикаторов (лампочек), отображавших информацию в двоичной системе счисления (горит — не горит лампочка).

Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC[2] - первая машина с хранимой программой. UNIVAC[3],МЭСМ, БЭСМ-1, М-1, М-2, М-З, “Стрела”, “Минск-1”, “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", БЭСМ-2, "Раздан". Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2—3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных

знаков.