Большая энциклопедия техники
Шрифт:
Характерным для крупных ЭВМ этого поколения становится наличие нескольких процессоров, которые ориентированы на выполнение определенных операций, на решение некоторых классов задач или процедур. В рамках этого поколения изобретаются многопроцессорные вычислительные системы с быстродействием в несколько сотен миллионов операций в секунду.
Примером крупных вычислительных систем четвертого поколения, является многопроцессорный комплекс «Эльбрус-2» с суммарным быстродействием до 100 млн операций/с, с системой команд, которая приближена к языкам высокого уровня, и стековой организацией обращений к памяти.
В последнее время определились контуры нового,
В ЭВМ пятого поколения емкость основной памяти и быстродействие машин составляют соответственно 0,5—5 Мбайт и 2 млн операций/с для персональных компьютеров и 8—160 Мбайт и 1—100 млрд операций/с для сверхпроизводительных ЭВМ.
В них применяются сверхбольшие интегральные микросхемы, имеющие до 1—10 млн транзисторов на кристалл.
Малые ЭВМ – имеется большое число «малых» применений вычислительных машин, таких как обработка данных при экспериментах, автоматизация производственного контроля изделий, управление технологическими процессами, обработка и прием данных с линий связи, управление станками и разнообразными цифровыми терминалами, малые расчетные инженерные задачи и т. д. Для этих областей использования ЭВМ общего назначения слишком дороги и велики.
Возникла необходимость в надежных, простых, небольших и, главное, дешевых ЭВМ, в которых совмещаются наглядность системы программного обеспечения и простота программирования, в отличие от сложных современных операционных систем ЭВМ общего назначения, и простота эксплуатационного обслуживания.
Развитие технологии интегральных электронных схем дало возможность создать машины, которые удовлетворяют указанным выше требованиям. Уменьшение стоимости машин и объема аппаратуры достигнуто в первую очередь за счет уменьшения длины машинного слова (12—16 разрядов вместо 32—64 в машинах общего назначения), уменьшения количества типов обрабатываемых данных по сравнению с ЭВМ общего назначения (в некоторых моделях содержатся только целые числа без знака), определенного набора команд, небольшого набора периферийных устройств и объема оперативной памяти. Подобные машины из-за своих компактных размеров получили название малых или мини-ЭВМ.
Для преодоления трудностей, которые возникают из-за короткого машинного слова, при конструировании малых ЭВМ предложен ряд решений по представлению данных, составу и структуре команд, адресации, организации обмена информацией между устройствами ЭВМ, логической структуре процессора.
У первых моделей малых ЭВМ длина слова составляла 12 разрядов. Впоследствии достижения интегральной микроэлектроники дали возможность перейти в малых машинах к шестнадцатиразрядной длине слова, что не только повысило точность вычислений и позволило построение более гибкой системы команд, но и гарантировало согласованность форматов данных с ЭВМ общего назначения.
ЭВМ отличается и более простой, чем у машин общего назначения, довольно гибкой структурой, которая получила название магистрально-модулъной, ее основой является общая магистраль (общая
Такая структура является эффективной, а система обмена данными через общую шину – довольно динамичной только при сравнительно небольшом количестве периферийных устройств.
Универсальность использования при ограниченном наборе команд может быть осуществлена только при сравнительно высоком быстродействии машины – около 200—800 тыс. операций/с, что значительно превышает скорость работы многих ЭВМ общего назначения.
Высокое быстродействие должно дать возможность малым ЭВМ обслуживать технологические процессы в реальном времени, а также компенсировать задержку обработки данных, связанную с тем, что многие процедуры обработки при локальном объеме аппаратуры, небольшом наборе команд и отсутствии специализации машины необходимо реализовать не аппаратурными средствами, а соответствующими подпрограммами.
Гибридная вычислительная система
Гибридная вычислительная система – аналого-цифровая вычислительная машина, иначе комбинированная вычислительная машина, другими словами, комбинированный комплекс, состоящий из нескольких электронных вычислительных машин, применяющих различное представление величин (цифровое и аналоговое) и соединенных общей системой управления. В состав гибридной вычислительной системы, помимо цифровых и аналоговых машин и системы управления, как правило, входят устройства внутрисистемной связи, преобразователи представления величин и внешнее оборудование. Гибридная вычислительная система – комплекс ЭВМ, в этом ее основное отличие от гибридной вычислительной машины, получившей такое название потому, что она базируется на гибридных решающих элементах либо с применением цифровых и аналоговых элементов.
В литературе часто к гибридным вычислительным системам относят АВМ с многократным применением решающих элементов, оснащенные запоминающим устройством, АВМ с цифровым программным управлением и АВМ с параллельной логикой. Подобного рода вычислительные машины, хотя и имеют элементы, применяемые в ЦВМ, но все также сохраняют аналоговый способ представления величин и все специфические отличия и свойства АВМ. Появление гибридных вычислительных систем объясняется тем, что для решения большинства новых задач, связанных с управлением перемещающимися объектами, созданием комплексных тренажеров, оптимизацией и моделированием систем управления и др., возможности отдельно взятых ЦВМ и АВМ являются уже недостаточными.
Разделение в ходе решения задачи вычислительного процесса на отдельные операции, которые выполняются ЦВМ и АВМ в комплексе, сокращает объем вычислительных операций, решаемых на ЦВМ, что при других равных условиях сильно повышает общее быстродействие гибридных вычислительных систем.
Существуют сбалансированные, цифро-ориентированные и аналого-ориентированные гибридные вычислительные системы.
В системах первого вида ЦВМ применяются как дополнительное внешнее устройство к АВМ, которое необходимо для образования сложных нелинейных зависимостей, запоминания итоговых результатов и для выполнения программного управления АВМ. В системах второго вида АВМ применяется как дополнительное внешнее устройство ЦВМ, которое предназначено для моделирования частей реальной аппаратуры, многократного осуществления небольших подпрограмм.