Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Архітектурні вирішення 50х років



Як відомо, завжди “відрив від нуля” є принципово важливими і новими рішеннями. Це потім вже йде удосконалення і доопрацювання ранніх відкриттів, а також відмирання застарілих категорій і принципів.

Але залишилося декілька принципових рішень, які збереглися і до наших днів:

 

1. Регістри загального призначення (присутні вже в першому поколінні ЕОМ).

РОН з'явилися у зв'язку з необхідністю прискорення виконання операцій множення, а також складання чисел з плаваючою крапкою. Вперше їх використовували для запам'ятовування проміжних результатів, що мало на увазі зменшення звернень до Пристрою (пам'яті), що Запам'ятовує, тобто для збільшення швидкодії.

 

2. Індекс регістри.

Використовувалися для проведення деяких проміжних операцій. Адже це вже в сучасних комп'ютерах РОН дозволяють не тільки зберігати, але і якимсь чином обробляти інформацію, що було неприпустимим в перших комп'ютерах.

Функціональне призначення індекс регістрів різноманітно – виділяти частину числа, инкрементировать, дешифрувати, порівнювати.

Спочатку ж індекс регістри служили для визначення кінця циклу. Одному з їх головних завдань в 50-х р. було здійснення непрямої адресації, т.ч. можна було записати в індекс регістр число (зсув), яке потім додалося б до адресної частини команди (сегмент).

 

3. Непряма адресація.

До 50х років існувала тільки пряма адресація.

У 50х роках була реалізована непряма адресація на регістровому рівні (використовувалися індекс регістри). Як вже мовилося раніше, можна було сформулювати ознаку закінчення (циклу, підпрограми і ін.) в індекс регістрі і потім по ньому завершити роботу.

У основі непрямої адресації лежить принцип перерахунку в кожній окремо узятій ЕОМ логічних адрес у фізичних. Адже, адреса – це число, що визначає положення одного осередку в пам'яті. Логічні адреси можуть бути послідовно пронумеровані, починаючи від 0 і до найбільшого значення.

Таким чином, для отримання фізичної адреси використовуються 2 регістри – сегмент і зсув, по яких і обчислюють значення логічної адреси (шляхом підсумовування відповідно базового сегменту і змінного зсуву).

 

4. Плаваюча крапка.

Числа з фіксованою крапкою реалізовувалися на різних ЕОМ по-різному. Плаваюча крапка з'явилася на початку 50х років, але необхідна точність обчислень (як мета появи плаваючої крапки) не забезпечувалася на машинах того часу. Більш того, було потрібне значне розширення розрядної сітки для запису розрядів порядку числа (це означало різке збільшення елементів і їх складнощів конструкцій), що у свою чергу призводило до зниження надійності (відбувалися порушення правильного перемикання контактів). Вирішення цієї проблеми було запропоноване в те ж десятиліття, а, вже починаючи з 60х р., машин, що працюють без плаваючої крапки, не стало. Критика в її адресу грунтувалася на уповільненні обчислювальних операцій (необхідність вирівнювання порядків, а також контроль здійснення їх зрушення був вельми складний).

Проте таке архітектурне рішення привело до розширення розрядності і підвищення потужності обчислювальних машин.

ЕОМ 1-го покоління дали людям можливість вирішення тих завдань (що в основному стосуються проектування), які раніше були непосильні.

5. Програмні переривання.

У перших ЕОМ існувало тільки апаратне переривання (а саме кнопка «стоп»), оскільки відладка відбувалася в однотактному режимі. Програмісти такт за тактом стежили за правильністю ходу обчислювального процесу до появи друкуючих пристроїв, які виводили б проміжні і кінцеві результати.

Ідея програмних переривань належить американському розробникові. Проблема полягала в тому, що під час виконання зовнішніх операцій машина зупинялася (тобто уривався обчислювальний процес).

ПП вимагають допоміжних апаратних засобів (РОН), щоб обчислювальний процес став безперервним, необхідно запам'ятовувати значення індекс регістрів і суматорів.

Експеримент компанії IBM підтвердив доцільність створення програмних переривань. Зі всіх країн СРСР, Україна першої ввела ПП в 60х рр.

 

6. Віртуальна пам'ять.

В умовах постійного зростання складності обчислювальних завдань виникла проблема прискорення роботи обчислювальної техніки для користувача (відладчика).

Щоб позбавити програміста від необхідності адресації елементів пам'яті, виникло апаратно-програмне рішення. Фактично, це була нова організація пам'яті. Ідея полягала в створенні апаратури, що забезпечує обмін інформацією між пристроями, що запам'ятовують, і створенні програмних пристроїв, що здійснюють такий обмін без урахування користувача.

 

7. Асинхронний ввід- вивід.

У машинах першого покоління, при здійсненні читання, обчислювальний процес зупинявся, оскільки інформація записувалася в самий швидкодіючий пристрій - ОЗУ. Завдання полягало в організації роботи обчислювального пристрою у момент введення інформації. Виникла проблема узгодження (синхронізації) читання і запису, оскільки пристроями того часу, що запам'ятовують, були магнітні барабани або сердечники. Вони були разные за об'ємом і швидкості видачі (ухвалення) інформації.

Асинхронний ВВ був запропонований в 50х р., але апаратний застосовний, став тільки з появою напівпровідникових ЗУ. Спочатку його реалізували без буфера, а потім з буфером-регістром. Ідея асинхронного введення-виводу знайшла широке застосування в спец апаратурі.

 

8. Мультипроцесорна обробка

 

Хоча обчислювальна техніка тільки з'явилася і володіла «фон-нейманівскою» архітектурою, програмісти замислювалися про збільшення швидкості роботи ЕОМ.

У 50х р. були проведені перші експерименти з метою підвищення швидкодії: з'єднали 2 однакових машини із загальною пам'яттю, через яку і відбувався весь обмін інформацією. Одна машина записувала, друга – читала (у разі числа машин >2, постійно виникали б конфлікти при зверненні до пам'яті).

Таким чином, з'явилася ідея розпаралелювання, але не на рівні команд, а на рівні завдань. Тобто на одній ЕОМ вирішувалося одне завдання, на другій – інша, вони обмінювалися даними необхідними обом.

Проте під паралелізмом ми розуміємо рішення задачі на декількох машинах при використанні загальних ресурсів (природно, що в 50х р. таке питання ще не стояло). Завдання «справжнього» розпаралелювання навіть зараз ще ефективно не вирішена. Причина тому полягає в тому, що збільшення числа процесорів системи веде до відносно невисокому підвищенню швидкодії. У гіршому разі, вона обчислюється як , де N – число процесорів. Обчислимо збільшення швидкості у разі введення в систему 1000 процесорів, для цього візьмемо десятковий логарифм: , тобто підвищення швидкодії відбудеться тільки в 10 разів.

Таким чином, в 50х р. існувала мультизадачна обробка (завдання могли бути якоюсь мірою залежними один від одного), і саме тоді встало питання про розпаралелювання обчислювального процесу.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.