Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Архитектура ЭВМ и вычислительных систем

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Введение

Человечество прошло длинный путь, прежде чем достигло современного уровня развития и применения компьютеров и информационных технологий.

Вплоть до XVII в. деятельность общества в целом и каждого человека в отдельности была направлена на овладение веществом, т. е. есть познание свойств вещества и изготовление сначала примитивных, а потом все более сложных орудий труда вплоть до механизмов и машин, позволяющих изготовлять материальные ценности.

Затем в процессе становления индустриального общества на первый план вышла проблема овладения энергией — сначала тепловой, затем электрической и атомной, что позволило освоить массовое производство потребительских ценностей и, как следствие, повысить уровень жизни людей и изменить характер их труда.

В то же время человечеству свойственна потребность выражать, запоминать и распространять информацию об окружающем мире — эти устремления привели к появлению письменности, книгопечатания, живописи, фотографии, радиосвязи, телевидения.

В далеком прошлом люди считали на пальцах или делали насечки на костях. Древнейшим «счетным инструментом», который был представлен самой природой в распоряжение человека, была его собственная рука. На заре человеческой цивилизации были изобретены различные системы счисления, позволяющие осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить другие вычисления. Спустя несколько тысячелетий появились первые ручные вычислительные средства.

В наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество других операций, казалось бы, не связанных с числами, решаются именно с помощью компьютеров. Это еще один тип машин, построенный для того, чтобы увеличить эффективность и качество выполняемых работ и повысить производительность труда. Однако ни одна другая машина в истории не принесла столь быстрых и глубоких изменений (посадка аппаратов на поверхность Луны и исследование планет Солнечной системы, управление медицинской аппаратурой, решение сложных экономических и управленческих задач и многое другое).

Электронные вычислительные машины (ЭВМ) за последние полвека преобразили цивилизацию, вовлекая человечество в процесс информатизации, который охватывает все сферы, все отрасли общественной жизни, прочно входят в жизнь каждого человека, воздействуют на его образ мышления и поведение.

ЭВМ являются важнейшим из факторов информатизации, которые включают в себя:

  • • технические средства (ЭВМ и системы);
  • • программные средства и системы (программный фактор);
  • • информационный фактор — собственно информация, т. е. сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных (БД);
  • • интеллектуальные усилия и человеческий труд (человеческий, гуманитарный фактор).

Перечисленные факторы соответствуют также историческим этапам развития информатизации. Можно выделить следующие фазы, на каждой из которых доминирует какой-либо из упомянутых факторов:

  • технический период, за который сложились основные представления о структуре универсальных электронных вычислительных машин (ЭВМ), определилась архитектура и типы устройств — с 1946 по 1964 гг. (приблизительно);
  • программный период — выработалась современная классификация программных средств, их структур и взаимосвязей, сложились языки программирования, были разработаны первые компиляторы и принципы процедурной обработки — с 1954 по 1970 гг.;
  • информационный период — в центре внимания исследователей и разработчиков оказываются структуры данных, языки описания (ЯОД) и манипулирования (ЯМД) данными, непроцедурные подходы к построению систем обработки информации — с 1970 г. по настоящее время;
  • гуманитарный период, связанный с резким возрастанием круга пользователей автоматизированных информационных технологий (АИТ) и повышением роли интерфейсных и навигационных возможностей соответствующих систем (с начала 90-х гг. прошлого века). Традиционные АИТ были подчинены производителям информации (информационных систем) и доводили одинаковое содержание (создавали однотипные возможности) до всех адресатов. Новые АИТ направлены на индивидуального пользователя, предоставляя возможность получения информации, нужной именно ему.

Конечно, данная периодизация условна, и говорить об окончании технического периода или исчерпании пределов развития не приходится. Именно ЭВМ развиваются наиболее высокими темпами, увлекая за собой остальные факторы информатизации.

Настоящий учебник посвящается данной проблематике.

Первая глава посвящена истории развития вычислительных устройств, машин и приборов, основным аспектам основ ЭВМ — информационным (представление, кодирование, обработка информации в ЭВМ), логическим (основные функции, операции, элементы и узлы) и алгоритмическим (структура и основные элементы программ и алгоритмов).

В главе 2 рассматриваются различные принципы классификации вычислительных машин, узлы ЭВМ, представления об архитектуре ЭВМ, вычислительных систем (ВС) и суперкомпьютеров.

В третьей главе рассматриваются общие принципы структуры и архитектуры процессоров, технологии повышения их производительности, конкретные микроархитектуры процессоров Intel, AMD, IBM, система команд х86 в представлениях макроассемблера.

Глава 4 посвящена вопросам организации оперативной памяти, внутренним интерфейсам и (кратко) внешним интерфейсам, а также разновидностям архитектуры набора микросхем системной платы (чипсет).

К сожалению, из-за ограничений на объем книги был опущен целый ряд вопросов, связанных с современным состоянием периферийных устройств ЭВМ, которые однако подробно рассмотрены, например, в работах авторов [10, 11, 15].

Учебник базируется на материалах, накопленных авторами в процессе практической, исследовательской, а также преподавательской деятельности (МИФИ, МИСИ, РГГУ, РЭА им. Г.В. Плеханова, МФПА). Авторы выражают благодарность рецензентам, а также коллегам, принявшим участие в обсуждении материала, — Н.В. Максимову (МИФИ), К.И. Курбакову (РЭА им. Г.В. Плеханова), а также студентам РГГУ, МФПА, РЭА им. Г.В. Плеханова за предоставленные иллюстративные материалы.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>