Основные принципы организации ПЭВМ» по дисциплине «Вычислительная техника и основы программирования

Емкость, или объем памяти определяется максимальным количеством  информации, которое можно разместить в памяти ЭВМ. Обычно емкость памяти измеряется в байтах. Как уже отмечалось, память ЭВМ подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя, или оперативная память, по своему объему у различных классов машин различна и определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти из-за блочной структуры и съемных конструкций накопителей практически неограниченна.

Точность вычислений зависит  от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ комплектуются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что  вполне достаточно для обеспечения  высокой точности расчетов в самых  разнообразных приложениях. Однако, если этого мало, можно использовать удвоенную или утроенную разрядную  сетку

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 иметь команда  для ее распознания. Количество основных разновидностей команд невелико. С  их помощью ЭВМ способны выполнять  операции сложения, вычитания, умножения, деления, сравнения, записи в память, передачи числа из регистра в регистр, преобразования из одной системы  счисления в другую и т. д. При  необходимости выполняется модификация  команд, учитывающая специфику вычислений. Обычно в ЭВМ используется от десятков до сотен команд (с учетом их модификации). На современном этапе развития вычислительной техники используются два основных подхода при формировании системы  команд процессора. С одной стороны, это традиционный подход, связанный  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 его быстродействие — архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с 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.

Для более сложных структур типа вычислительного комплекса  или системы понятие «отказ»  не имеет смысла. В таких системах отказы отдельных элементов приводят к некоторому снижению эффективности  функционирования, а не к полной потере работоспособности в целом.

Большое 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.

5. Перспективы  развития вычислительных средств

Появление новых поколений  ЭВМ обусловлено расширением  сферы их применения, требующей более  производительной, дешевой и надежной вычислительной техники. В настоящее  время стремление к реализации новых  потребительских свойств ЭВМ  стимулирует работы по созданию машин  пятого и последующего поколений. Вычислительные средства пятого поколения, кроме более  высокой производительности и надежности при более низкой стоимости (что  обеспечено новейшими электронными технологиями) должны удовлетворять  качественно новым функциональным требованиям:

- работать с базами  знаний в различных предметных  областях и организовывать на  их основе системы искусственного  интеллекта;

- обеспечивать простоту  применения ЭВМ путем реализации  эффективных систем ввода-вывода  информации голосом, диалоговой  обработки информации с использованием  естественных языков, устройств  распознавания речи и изображения;

- упрощать процесс создания  программных средств путем автоматизации  синтеза программ.

В настоящее время ведутся  интенсивные работы как по созданию ЭВМ пятого поколения традиционной (неймановской) архитектуры, так и  по созданию и апробации перспективных  архитектур и схемотехнических решений. На формальном и прикладном уровнях  исследуются архитектуры на основе параллельных абстрактных вычислителей (матричные и клеточные процессоры, систолические структуры, однородные вычислительные структуры, нейронные  сети и др.). Развитие вычислительной техники с высоким параллелизмом  во многом определяется элементной базой, степенью развития параллельного программного обеспечения и методологией распараллеливания  алгоритмов решаемых задач.

Проблема создания эффективных  систем параллельного программирования, ориентированных на высокоуровневое  распараллеливание алгоритмов вычислений и обработки данных, представляется достаточно сложной и предполагает дифференцированный подход с учетом сложности распараллеливания и  необходимости синхронизации процессов  во времени.

Наряду с развитием  архитектурных и системотехнических решений ведутся работы по совершенствованию  технологий производства, интегральных схем и по созданию принципиально  новых элементных баз, основанных на оптоэлектронных и оптических принципах.

В плане создания принципиально  новых архитектур вычислительных средств  большое внимание уделяется проектам нейрокомпьютеров, базирующихся на понятии  нейронной сети (структуры на формальных нейронах), моделирующей основные свойства реальных нейронов. В случае применения био- или опто-элементов могут быть созданы соответственно биологические или оптические нейрокомпьютеры. Многие исследователи считают, что в следующем веке нейрокомпьютеры в значительной степени вытеснят современные ЭВМ, используемые для решения трудно формализуемых задач. Последние достижения в микроэлектронике и разработка элементной базы на основе биотехнологий дают возможность прогнозировать создание биокомпьютеров.

Важным направлением развития вычислительных средств пятого и  последующих поколений является интеллектуализация ЭВМ, связанная с наделением ее элементами интеллекта, интеллектуализацией интерфейса с пользователем и др. Работа в данном направлении, затрагивая, в первую очередь, программное обеспечение, потребует и создания ЭВМ определенной архитектуры, используемых в системах управления базами знаний, - компьютеров баз знаний, а так же других подклассов ЭВМ. При этом ЭВМ должна обладать способностью к обучению, производить ассоциативную обработку информации и вести интеллектуальный диалог при решении конкретных задач.

Заключение

В процессе написания реферата мы ознакомились с:

- поколениями языков программирования;

- понятием архитектуры  ЭВМ;

- структурой и принципами  функционирования ЭВМ;

- основными характеристиками  вычислительной техники;

- перспективами развития  вычислительных средств.