Mare calculator de uz general

În primele etape ale introducerii calculatoarelor în activitatea umană a sarcinilor, în principal, pot fi împărțite în două mari clase:

- calcule științifice și tehnice - tipic pentru ei este posibilitatea de a lucra cu cuvinte de lungime fixă, cantități relativ mici de date de intrare (date sursă) și datele de ieșire (rezultat de calcul) și un număr foarte mare de diferite tipuri de operații de calcul care urmează să fie efectuate în procesul de soluționare;

- planificarea și calcule economice, statisticile - sunt destul de diferite. Ele sunt asociate cu punerea în funcțiune a mașinii număr foarte mare de (seturi) din datele originale. Același proces necesită un număr relativ mic de operații logice și aritmetice elementare. Cu toate acestea, producția obișnuită și un număr mare de informații imprimate, și, de regulă, în formă editată - sub formă de tabele, foi, de diverse forme, etc. Problemele de acest tip sunt numite sarcini de procesare a datelor. Calculatoarele concepute pentru a le rezolva, de multe ori numite sisteme automate de prelucrare a datelor. Acestea au format baza unui sistem de control computerizat automatizat.

Pentru sistemele de prelucrare a datelor, este important să fie în măsură să intrare, stocare, prelucrare, și de ieșire o cantitate mare de text (alfanumerice) informații, care este reprezentat de un cuvinte de lungime variabilă. Mai mult decât atât, pentru astfel de sisteme este important să existe un număr mare de dispozitive periferice de stocare care stochează cantități mari de informații (unități de disc și benzi), cât și dispozitive de intrare și de ieșire de date.

Pentru a rezolva aceste două tipuri de sarcini de calculator construit inițial, care au variat de la nivelul de hardware. Cu toate acestea, expansiunea puternică a utilizării calculatoarelor, îmbunătățirea hardware și software, extinderea conceptului de calcule științifice și tehnice au condus la o încețoșare a limitelor între aceste două tipuri de sarcini și, în consecință tipurile de calculatoare. Rezultatul a fost un computer multifuncțional (mainframe). care a început să efectueze cea mai mare parte a operațiunilor de calcul și a informațiilor de prelucrare în diverse VTS și AMS.

Pentru a înțelege diferențele radicale dintre structura primei micro și minicalculatoarelor, care a apărut la începutul anilor 70, din structurile principalelor tipuri de calculatoare existente la momentul - calculatoare de uz general - trebuie să ia în considerare structura unui reprezentant tipic al calculatorului (de exemplu, ES-EVM) , un prototip al IBM, care a fost de 360/370 mașini. Viteza lor a fost între 200 de mii OP / s (UE 1030), la cinci milioane op / s (UE 1065) și mai mult pentru modelele mai vechi de mașini din această familie. O trăsătură caracteristică a acestor calculatoare a fost numărul mare de atât „rapid“ și „lent“, periferice, care operează în paralel cu CPU și necesită instrumente speciale de management. seria simplificată a structurii computerului UE este prezentată în Fig. 1.3.

De fapt, prelucrarea datelor efectuate în procesorul central (CPU) conținând ALU și CU. Aceasta este partea de computere de mare viteză. Prin urmare, a existat o problemă de interacțiune procesor rapid cu un număr mare de relativ lent cu acțiune periferică (PU). Pentru utilizarea eficientă a tuturor sistem de calcul necesară pentru a asigura funcționarea în paralel a timpului CPU și UE. O astfel de mod într-un computer de uz general a fost organizat cu ajutorul procesoarelor auxiliar de specialitate I / O, numite canale. contactat periferic cu canale prin propriile lor unități de control (TOS) (adesea numit controlere PU) și sistem de conjugare numit interfață. Pe scurt ia în considerare caracteristicile acestor dispozitive.

Fig. 1.3. Structura de calculatoare de uz general

M-am așezat. și BM canal - selector și un canal bloc multiplex.

CPU - unitate centrală de procesare.

BTM canal - octet canal multiplex.

Deoarece canalele destinate pentru eliberarea CPU din operațiunile auxiliare care nu sunt legate de calcul, canalele au acces imediat la CPU în PO paralel natural cu prioritățile lor. Deoarece UE diferă în mod semnificativ în modurile de viteză și funcționare, canale împărțit în octeți multiplexate și selectorul blocului multiplexat.

Byte canal multiplex poate deservi mai multe A se vedea-tively cu acțiune lentă PU -. Imprimante, IOCTL cu cartele perforate și perforate, display-uri, etc. octet canal multiplex alternativ organizat cu aceste sesiuni de comunicare care urmează să fie transmise între informații OP și CP de lungime fixă ​​porțiuni mici (de obicei 1-2 cuvinte sau bytes). În cel mai simplu caz există o interogare ciclică UE, de exemplu, atunci când se lucrează cu o stație de afișare. Într-o variantă mai complexă, octet canal multiplex de pornire pentru a servi la UE, la cerere, în care primul interogată UE cu cea mai mare prioritate, iar apoi tratamentul continuat pe o coadă pentru toate celelalte CP. Astfel, canalul-octet multiplex de lucru cu dispozitive de „lent“, capabile să aștepte servicii fără pierderea de informații.

Și bloc selector de canale multiplex asociat cu CPU și OP PU operează o rată de transmisie de informații de mare (discuri magnetice, benzi și altele.).

Canalul selector destinat pentru întreținerea exclusivă a dispozitivului. Atunci când se lucrează cu un selector de canale PU după operație de pornire rămâne asociat cu canalul, înainte de sfârșitul operațiunilor de circuit. Canal cereri de servicii ale altor IP, precum și echipe noi începe să funcționeze de la procesorul de intrare-ieșire în acest moment nu este percepută: selectați canalul pentru a finaliza lanțul de operațiuni în ceea ce privește procesorul este un dispozitiv ocupat. Astfel, canalul selector destinat utilizării cu dispozitive de mare viteză, care poate salva informațiile din cauza întârzierilor sau întreruperi ale serviciului.

Canalul bloc multiplexor are proprietatea că operațiunea nu are legătură cu transferul de date (set de capete pe cilindru, înregistrări de căutare, etc.) au fost efectuate pentru mai multe dispozitive în modul multiplex și transmiterea blocului de informații a avut loc în mod exclusiv (selector) .

Trebuie remarcat faptul că înseamnă canalul hardware împărțit în două părți: mijloacele de servire individuală UE conectat la canalul, și echipamentul care este comun pentru toate dispozitivele și dispozitivele partajate în timp.

canalizeze fondurile alocate pentru întreținerea PU, denumit în mod obișnuit un subcanal.

Contactați toate dispozitivele de calculator pentru fiecare utilizator au fost realizate ca în calculatoare moderne, prin intermediul unor interfețe. Interfața este un set de linii și semnale de autobuz, circuite electronice și algoritmi, concepute pentru a face schimb de informații între dispozitive. Din interfața caracteristici depind în mare măsură de performanța și fiabilitatea calculatoarelor.

Am observat deja că introducerea cea mai masivă a calculatoarelor în activitatea umană a început atunci când la sfârșitul anilor '60 a reușit să construiască un mici dispozitive de calcul, relativ simplu, fiabil și low-cost, element de bază au fost chips-uri. Reducerea cantității de echipamente și costul mașinii a fost realizată prin scurtarea cuvântul mașinii (8-16 cifre în loc de 32-64 în mașinile de uz general), reducerea în comparație cu scop general de calculator prelucrate tipurile de date (numai la unele modele numere întregi fără semn) un set limitat de comenzi, un volum relativ mic și DO mici formați PU.

Trebuie remarcat faptul că structura micro- moderne și mini-calculator este foarte complicată și, în unele cazuri, nu diferă mult de cea a computerelor puternice - totul depinde de puterea procesorului utilizat, volumul și viteza PO, performanță subsistemele de intrare-ieșire, etc. Cu toate acestea, primul mini și micro-calculatoare, introduse la începutul anilor 70, a avut o structură foarte simplă, este radical diferită de cea a mașinilor mari de timp.

Structura tipică a unui microcalculator este prezentată în Fig. 1.4.

Fig. 1.4. Structura generalizată a primului micro-calculator

O astfel de structură se numește un autobuz modular. Baza sa este de linie comună (autobuz comun), care sunt conectate într-o cantitate dorită și nomenclatura toate aparatele mașinii configurate ca module structural finite. Această structură este mai simplă și mai flexibilă decât mainframe. Mașini dispozitiv comunică numai printr-o common rail.

O astfel de structură este eficientă, și schimbul de date prin intermediul sistemului comun autobuz - suficient de dinamic doar pentru un mic set de UE.

minicalculatoare Versatilitate cu un set limitat de comenzi poate fi realizată numai la un procesor relativ mare viteză - în primele modele în jurul valorii de 2-800 de operații pe secundă, care este mai mare decât viteza de mai multe calculatoare de uz general. Performanță înaltă activat calculatoare mici servi procese în timp real, și pentru a compensa datele de retardare asociate cu faptul că o cantitate mică de hardware pentru a implementa forțat mai multe proceduri de prelucrare a software-ului (de exemplu, operații aritmetice cu virgulă mobilă).

O astfel de soluție a fost atât de eficient încât, la momentul cele mai simple controlerele și micro-calculatoare continuă să fie construite pe aceeași schemă. Cu toate acestea, structura oricărei micro- complexe și mini-calculator, cum ar fi calculatoarele personale în procesul de evoluție mult mai complicată. calculator personal modern are o structură destul de complicată autostrăzi ierarhie memorie internă și o multitudine de subsisteme IO de viteză diferite. Arhitectura calculatoarelor personale moderne, precum și procesul evoluției sale vor fi discutate într-o secțiune separată.