Развитие вычислительной техники
Поколение 1
На базе электронно-вакуумных ламп
- Середина 1940-х - вторая половина 1950-х
- Один из первых - ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)
- Требует много энергии и отдаёт много тепла
- Лампы часто выходят из строя (20тыс. ламп -> замена 2тыс. ламп в месяц)
- Возможны ошибки из-за нагрева места контакта и потери сигнала в нём
- Охлаждение водой могло приносить конденсат, опасный для техники
- Ручная загрузка в оперативную память и перфокарты
- Требовали высочайшей квалификации для работы
- Приоритетное направление - военные задачи
Особенности
- Однопользовательский, персональный
- Зарождение класса сервисных, управляющих программ
- Зарождение языков программирования
Поколение 2
Диодно-транзисторные
- Вторая половина 1950-х - вторая половина 1960-х
- БЭСМ-6 - один из лучших (Сергей Александрович Лебедев, ИТМ и ВТ)
- конвейерный центральный процессор с отдельными конвейерами для устройства управления и арифметического устройства.
- 8-слойная физическая организация памяти.
- система команд - 50 24-битных команд (по 2 в слове)
- Значительно меньше габариты
- Значительно меньше энергопотребление
- Долговечность компонентов
- Революция в габаритах -> меньше длина проводников и выше производительность
- Пайка устранила проблему неконтакта элементов
- Появление многослойных печатных плат
- Нет необходимости находиться в машинном зале программисту
- Одновременно выполняется только одна программа
Особенности
- Пакетная обработка заданий (через диспетчер пакетов и прерывания, в случае ошибки)
- Мультипрограммирование (процессор - самое дорогое -> процессор должен работать постоянно)
- Языки управления заданиями
- Файловые системы (системы именованного хранения данных. также является виртуальным устройством)
- Виртуальные устройства (аппаратная поддержка виртуальных устройств, например виртуальная оперативная память)
- Операционные системы
Поколение 3
Интегральные схемы малой интеграции
- Ещё более компактные и производительные
- Меньше энергопотребление
- Меньше тепла
- Выше надёжность (большая интеграция компонентов)
- Появление C
- Появление Unix
- Развитие сетевых технологий
- Появление tcp/ip
Особенности
- Аппаратная унификация узлов и устройств (компоненты стали более универсальными. ранее проектировались под конкретную машину.)
- Создание семейства компьютеров (отличаются по производительности и мощности подключаемых устройств, но имеют программную преемственность снизу-вверх.)
- IBM 360
- 32-разрядные
- 32-64-разрядное слово
- Бизнес-задачи
- Digital equipment - PDP-11
- Научные задачи
- IBM 360
- Унификация компонентов программного обеспечения (из-за аппаратной унификации)
Поколение 4
Интегральные схемы большой/сверх большой интеграции (микропроцессоры)
- Начало 1970-х - настоящее время
- Микропроцессоры
- Первый - intel-4004 - 2250 транзисторов - 1971г
- Первый универсальный - intel-8080 - 4500 транзисторов - 1974г
- 16-bit - motorolla-68000
- 32-bit - Высокая надёжность
- Высокая компактность
- Возможность создания специфических
- Первый ПК - Altair-8800 на базе intel-8080
- Apple-1
- Osborne I - один из первых ноутбуков
Особенности
- “Дружественность” пользовательских интерфейсов
- Сетевые технологии
- Безопасность хранения и передачи данных
- Параллелизм
Основы архитектуры вычислительной системы
Вычислительная система - совокупность аппаратных и программных средств, функционирующих в единой системе и предназначенных для решения задач определённого класса.
Структура вычислительной системы
Прикладная система - программная система, ориентированная на решение или автоматизацию решения задач из конкретной предметной области.
Система программирования - комплекс программ, обеспечивающий поддержание жизненного цикла программы в вычислительной системе.
Жизненный цикл программы в вычислительной системе
- Проектирование
- Кодирование (те самые “грузчики” в IT)
- Тестирование и отладка
- Ввод программной системы в эксплуатацию (внедрение) и сопровождение
Управление логическими ресурсами
- Логическое (виртуальное) устройство (ресурс) - устройство (ресурс), некоторые эксплуатационные характеристики которого (возможно все) реализованы программным образом. (например, виртуальный принтер)
- Драйвер логического (виртуального) ресурса - программа, обеспечивающая существование и использование соответствующего ресурса.
- Ресурсы вычислительной системы - совокупность всех физических и виртуальных ресурсов.
- Операционная система - комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами вычислительной системы.
Управление физическими ресурсами
Систематизация и стандартизация правил программного использования физических ресурсов (уровень драйверов физических устройств).
- Драйвер физического устройства - программа основанная на использовании команд управления конкретного физического устройства и предназначенная для организации работы с данным устройством.
Аппаратные средства ЭВМ
Характеристики физических ресурсов (устройств)
- правила программного использования
- производительность и/или ёмкость
- степень занятости или используемости
Средства программирования, доступные на аппаратном уровне
- система команд компьютера
- аппаратные интерфейсы программного взаимодействия с физическими ресурсами