Файл: Голембо, З. Б. Алгоритмизация и программирование электротехнических задач на электронных цифровых вычислительных машинах учеб. пособие.pdf

Современные электротехнические задачи столь сложны, что принципиально не могут быть решены без применения средств вычислительной техники и, в первую очередь, без применения ЭЦВМ. Развитие вычислительной техники идет в направлении повышения производительности ЭЦВМ; большое внимание уде­ ляется также разработке алгоритмических языков. Полный эф­ фект от использования алгоритмических языков получается при создании соответствующих систем трансляторов, реализуемых как программными, так и схемными средствами. Сложность ра­

выполнены на интегральных элементах; в структуре ВС выделе­ ны специальные устройства (каналы), обеспечивающие опера­ тивную связь центрального процессора с большим количеством периферийных устройств различного типа; ВС имеет развитые средства математического обеспечения.

Последняя из трех перечисленных выше возможностей наи­ более важна, поскольку в ВС третьего поколения практически отсутствует устройство управления, представлявшее собой не­ отъемлемую часть ВС первого и второго поколений. Функции ус­ тройства управления, как при организации самого вычислитель­ ного процесса, так и при организации обмена информацией с периферийными устройствами, выполняются в ВС третьего поко­ ления по программам, представляющим собой часть системы математического обеспечения. В случае отсутствия таких про­ грамм ВС третьего поколения оказывается неспособной выпол­ нять даже простейшие операции.

Полный объем средств математического обеспечения у совре­ менных больших ВС достигает нескольких миллионов команд. Хранение даже части подобного массива в главной памяти при­ водит к резкому снижению эффективности системы, а хранение средств математического обеспечения на магнитных лентах — к несоразмерно большим затратам времени на обмен информаци­ ей. Поэтому в состав ВС третьего поколения обязательно долж­ ны входить средства массовой памяти с непосредственным обра­ щением, которыми в настоящее время являются магнитные диски.

16Я

Перечисленные выше основные характерные особенности систем третьего поколения тесно связаны друг с другом. Так, использование интегральных элементов, обладающих высокими быстродействием и надежностью, позволяет осуществить работу

ботки информации оказывается возможным лишь при развитой сети периферийных устройств, а это в свою очередь требует на­ личия каналов, организующих процессы обмена информацией. Управление процессами передачи и переработки информации ъ столь сложной системе целесообразнее выполнять программным способом, что и означает требование к наличию развитой системы математического обеспечения.

Сочетание перечисленных принципов позволяет обеспечить высокую эффективность работы ВС третьего поколения, но тре­ бует, чтобы относительно высокая доля технических средств (па­ мяти) и рабочего времени центрального процесса расходовалась на внутренние нужды системы.

ВС третьего поколения, как привило, выпускаются в виде нескольких моделей, составляющих нормальный ряд. Каждая старшая модель ряда обладает по сравнению с младшей мо­ делью большим объемом памяти, более высокими техническими параметрами и, в частности, большим быстродействием. Однако в пределах ряда все модели совместимы как по внутренним, так и по внешним языкам программирования. Это позволяет решать задачи, запрограммированные для одной модели ряда, средст­ вами других моделей, а также создавать вычислительные ком­ плексы, состоящие из нескольких моделей.

Для ВС третьего поколения характерна возможность ком­ плектования каждой конкретной установки из стандартных мо­ дулей, что позволяет предельно приблизить технические пара­ метры установки к требованиям заказчика. Поэтому основные технические характеристики даже одноименных моделей могут

разработок и освоение массового выпуска ЭВМ четвертного по­ коления. Мнения подавляющего большинства-ведущих специа­ листов сходятся на том, что к четвертому поколению следует относить многопроцессорные ВС. Однако здесь возможны раз­ личные пути развития.

• В четвертом поколении начинают применяться интегральные системы и микроминиатюрные элементы. Это позволяет созда­ вать вычислительные комплексы с суммарной производитель­ ностью в сотни миллионов операций в секунду и обуславливает

169

необходимость кардинальной реорганизации сложившихся спо­ собов обмена информацией в системах человек — машина.

ЭЦВМ пятого поколения будут, предположительно, пред­ ставлять собой высокопроизводительные вычислительные струк­

§ 10.1. Технические характеристики некоторых устройств ЭЦВМ

Центральный процессор. Центральные процессоры современ­ ных ВС, как правило, изготовляются на основе интегральных элементов с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ). Наи­ более вероятными конкурентами ТТЛ элементов являются эле­ менты с эмиттернымн связями и МОП-элементы. Для централь­ ных процессоров характерно наличие собственной сверхопера­ тивной памяти или общих регистров. В число операций, выпол­ няемых центральными процессами, как правило, входят операции над десятичными числами и символами.

В последние годы достаточно четко ведется тенденция к от­

каждый блок выполняет лишь ограниченное количество опера­ ций, однако, в случае выхода из строя данного блока, имеется возможность перенастроить другие блоки на выполнение тех же операций, может быть лишь, с меньшей эффективностью. Таким образом обеспечивается дополнительный резерв надежности.

Быстродействие процессоров у младших моделей ВС имеет порядок 100 000 операций/сек, а у старших моделей — может до­ стигать 1 млн. операций/сек.

Главная память. В качестве главной памяти ВС третьего по­ коления, как правило, используются запоминающие устройства на кольцевых магнитных сердечниках.

Общая емкость главной памяти является одной из техниче­ ских характеристик, в наибольшей степени изменяющихся от ус­ тановки к установке. Поэтому в большинстве случаев запомина­ ющие устройства главной памяти выпускаются в виде модулей с номинальной емкостью 4096 байт. Полная емкость главной па­ мяти изменяется от 64 k байт (k= 1024) у младших моделей и до 512 k байт у старших. Практикуется также применение дополни­ тельных блоков главной памяти.

Среди наиболее вероятных конкурентов запоминающим ус­ тройствам на кольцевых магнитных средечниках следует отме­ тить запоминающие устройства на тонких магнитных пленках и полупроводниковые запоминающие устройства. При их исполь­ зовании удается значительно снизить длительность цикла обра­ щения и увеличить полный объем главной памяти.

170