Лекция "Основные характеристики ЭВМ"

Основные характеристики ЭВМ. К основным характеристикам вычислительной техники относятся ее эксплуатационно­ технические характеристики, такие, как быстродействие, емкость памяти, точность  вычислений и др.Быстродействие ЭВМ рассматривается в двух аспектах. С одной  стороны, оно характеризуется количеством элементарных операций, выполняемых  центральным процессором в секунду. С другой стороны, быстродействие ЭВМ  существенно зависит от организации ее памяти. Время, затрачиваемое на поиск  необходимой информации в памяти, заметно сказывается на быстродействии ЭВМ.Наряду  с быстродействием часто пользуются понятием производительность. Если первое  обусловлено, главным образом, используемой в ЭВМ системой элементов, то второе  связано с ее архитектурой и разновидностями решаемых задач. Емкость, или объем  памяти определяется максимальным количеством информации, которое можно  разместить в памяти ЭВМ. Обычно емкость памяти измеряется в байтах. Внутренняя, или  оперативная память, по своему объему у различных классов машин различна и  определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти из­за блочной структуры и съемных конструкций накопителей практически неограниченна.Точность вычислений  зависит от количества разрядов, используемых для представления одного числа.  Современные ЭВМ комплектуются 32­ или 64­разрядными микропроцессорами, что вполне достаточно для обеспечения высокой точности расчетов самых разнообразных  приложениях. Система команд — это перечень команд, которые способен выполнить  процессор ЭВМ. Система команд устанавливает, какие конкретно операции может  выполнять процессор, сколько операндов требуется указать в команде, какой вид (формат) должна имеет команда для ее распознания. Количество основных разновидностей команд  невелико, с их помощью ЭВМ способны выполнять операции сложения, вычитания,  умножена деления, сравнения, записи в память, передачи числа из регистра в регистр,  преобразования из одной системы счисления в другую и т. д. На современном этапе  развития вычислительной техники используются два основных подхода при формировании  системы команд процессора. С одной стороны, это традиционный подход, свзязанный с  разработкой процессоров с полным набором команд, — архитектура CISC (Complete  Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд). С другой стороны, это  реализация в ЭВМ сокращенного набора простейших, но часто употребляемых команд, что  позволяет упростить аппаратные средства процессора и повысить ее быстродействие —  архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер сокращенным набором  команд).Стоимость ЭВМ зависит от множества факторов, в частности от  быстродействия, емкости памяти, системы команд и т. д. Большое влияние на стоимость  оказывает конкретная комплектация ЭВМ и, в первую очередь, внешние устройства,  входящие в состав машины. Наконец, стоимость программного обеспечения ощутимо  влияет на стоимость ЭВМ.Надежность ЭВМ — это способность машины сохранять свои  свойства при заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка  времени. Количественной оценкой надежности ЭВМ, содержащей элементы, отказ которых приводит к отказу всей машины, могут служить следующие показатели:*вероятность  безотказной работы за определенное время при данных условиях эксплуатации; *наработка ЭВМ на отказ; *среднее время восстановления машины и др. *Важное значение имеют и  другие характеристики вычислительной техники, например: универсальность, программная совместимость, вес, габариты, энергопотребление и др. Они принимаются во внимание при  оценивании конкретных сфер применения ЭВМ.По области применения различают  общетехнические, профессиональные, бытовые и другие ЭВМ.Если общетехнические ЭВМ  применяются для решения общетехнических, научных, инженерных и экономических задач, то профессиональные ЭВМ ориентированы на применение специалистами в конкретныхобластях и научными сотрудниками. Профессиональные ЭВМ обычно отличаются большой вычислительной мощностью и оснащается комплектом производительного периферийного  оборудования.Бытовые ЭВМ используются в повседневной жизни людей, например для  управления бытовой техникой, для игр и т.д.По совокупности технических характеристик  (производительности, объему памяти, принципу реализации, характеру применения,  стоимости, габаритным размерам, и др.) различают высокопроизводительные,  сверхвысокопроизводительные, средние, малые (мини­) и  микроэвм.Высокопроизводительные ЭВМ предназначены для решения задач комплексного  проектирования и использования в системах управления высшего звена. Они условно  характеризуются производительностью свыше 1 млн. оп/с, имеют предельный объем  оперативной памяти и расширенную конфигурацию подсистемы ввода­вывода.  Взаимодействие пользователей с ЭВМ осуществляется, как правило, с помощью  индивидуальных средств общения человека с машиной (терминалов).  Высокопроизводительные ЭВМ имеют обычно значительные габаритные размеры  составляющих их технических средств, в силу чего их иногда называют  большими.Сверхвысокопроизводительные модели ЭВМ получили за рубежом название  суперЭВМ, что в первую очередь означает широкие возможности, предоставляемые  пользователю, а также способность системы проводить по сложности обработку данных.  Такие ЭВМ, имеющие высокие технические характеристики (производительность сотни  миллионов и даже миллиардов операций в секунду), применяются при решении  теоретических задач, требующих значительных вычислительных ресурсов (например, при  трехмерной обработке данных геофизической разведки нефти, моделировании процессов  атомной и молекулярной физики и др.). При создании таких ЭВМ применяется особо  быстродействующая элементная база (заказные и матричные Бис и Сбис), а также  достаточно сложные в техническом отношении конструкции.Средние ЭВМ имеют  производительность ниже 1 млн. оп/с, развитую конфигурацию ввода­вывода и служат для  применения в системах обработки информации коллективного пользования, отраслевых  системах автоматизированного проектирования и системах управления.К малым (мини­ ЭВМ) относят ЭВМ с производительностью процессора порядка сотен тысяч операций в  секунду, ограниченным объемом оперативной памяти, упрощенной организацией ввода­ вывода. Такие ЭВМ применяются для обслуживания небольшого числа абонентов, решения информационных и вычислительных задач в системах проектирования и управления  нижнего звена, в частности для включения в состав управляющего либо контрольно­ измерительного комплекса.Микроэвм – это обычно ЭВМ с малой емкостью оперативной  памяти, низкой разрядностью и познаковым вводом­выводом. Они используются в составе  управляющего или измерительного комплекса (встроенные микроэвм).