Разработване
Машинна система, която получава и съхранява информация според човешките изисквания, автоматично обработва и изчислява данни и извежда информация за резултатите. Компютър с общо предназначение Компютърът с общо предназначение е продължение и разширяване на мозъчната мощ и е едно от основните постижения на съвременната наука.
Компютърните системи с общо предназначение се състоят от хардуерни (под)системи и софтуерни (под)системи. Първият е органична комбинация от различни физически компоненти, базирани на принципите на електричеството, магнетизма, светлината и машините, и е обектът, върху който работи системата. Последните са различни процедури и документи, използвани за насочване на цялата система да работи според определени изисквания.
Откакто първият електронен компютър с общо предназначение излезе през 1946 г., компютърната технология с общо предназначение постигна невероятен напредък в компонентите, структурите на хардуерните системи, софтуерните системи и приложенията. Съвременните компютърни системи с общо предназначение варират от микро компютри с общо предназначение и персонални компютри с общо предназначение до гигантски компютри с общо предназначение и техните мрежи. Те имат различни форми и характеристики. Те се използват широко в научните изчисления, обработката на транзакции и контрола на процесите и стават все по-популярни в различни области на обществото. Прогресът на обществото има дълбоко въздействие.
Електронните компютри с общо предназначение се разделят на две категории: цифрови и аналогови. Най-общо казано, компютрите с общо предназначение се отнасят до цифрови компютри с общо предназначение и данните, обработвани от техните операции, са представени от дискретни цифрови величини. Данните, обработвани от аналогови компютърни операции с общо предназначение, се представят чрез непрекъснати аналогови величини. В сравнение с цифровите машини, аналоговите машини са бързи, имат прости интерфейси с физически устройства, но имат ниска точност, трудни за използване, ниска стабилност и надеждност и са скъпи. Следователно симулаторът е остарял и се използва само в случаи, които изискват бърза реакция, но ниска точност. Хибридният компютър с общо предназначение, който съчетава гениално предимствата на двете, все още има известна жизненост.
Характеристики
Общата компютърна система се характеризира с точно и бързо изчисление и преценка, а компютърът с общо предназначение е добър, лесен за използване и може да бъде свързан към мрежа. ①Изчисляване: Почти всички сложни изчисления могат да бъдат реализирани чрез аритметични и логически операции с компютри с общо предназначение. ②Преценка: Компютърът с общо предназначение има способността да разграничава различни ситуации и да избира различна обработка, така че може да се използва при управление, контрол, конфронтация, вземане на решения, разсъждения и други области. ③Съхранение: Компютрите с общо предназначение могат да съхраняват огромни количества информация. ④Точност: Докато дължината на думата е достатъчна, точността на изчислението е теоретично неограничена. ⑤Бързо: Времето, необходимо за една операция на компютър с общо предназначение, е само наносекунди. ⑥Компютър с общо предназначение: Компютърът с общо предназначение е програмируем и различни програми могат да реализират различни приложения. ⑦Лесен за използване: изобилие от високопроизводителен софтуер и интелигентен интерфейс човек-машина значително улесняват употребата. ⑧ Работа в мрежа: множество компютърни системи с общо предназначение могат да надхвърлят географските граници и да споделят отдалечена информация и софтуерни ресурси с помощта на комуникационни мрежи.
Класификация
Компютърните системи могат да бъдат класифицирани според системните функции, производителност или архитектура. ① Компютри със специално предназначение и с общо предназначение: Ранните компютри са проектирани за специфични цели и са от специално естество. От 60-те години на миналия век започва да произвежда компютри с общо предназначение, които вземат предвид трите приложения на научни изчисления, обработка на транзакции и контрол на процеси. По-специално появата на серийни машини, приемането на различни езици за програмиране на високо ниво на стандартни текстове и зрелостта на операционната система позволяват на сериите модели да избират различни софтуерни и хардуерни конфигурации, за да отговорят на различните нужди на потребителите в различни индустрии и допълнително укрепване на гъвкавостта. Но все още се разработват машини със специално предназначение, като изцяло цифрови симулатори за системи с непрекъсната динамика, ултрамини космически специални компютри и т.н.
② Суперкомпютри, мейнфрейми, средно големи компютри, миникомпютри и микрокомпютри: Компютрите са разработени на базата на големи и средни компютри като основна линия. Миникомпютрите се появяват в края на 60-те години, а микрокомпютрите се появяват в началото на 70-те години. Те са широко използвани поради тяхното леко тегло, ниска цена, силни функции и висока надеждност. През 70-те години на миналия век започнаха да се появяват суперкомпютри, способни да изчислят повече от 50 милиона пъти в секунда, и те бяха специално използвани за решаване на големи проблеми в науката и технологиите, националната отбрана и икономическото развитие. Гигантските, големите, средните, малките и микрокомпютрите, като компоненти на ешелона на компютърните системи, имат свои собствени приложения и всички те се развиват бързо.
③ Тръбопроводен процесор и паралелен процесор: При условие на ограничена скорост на компоненти и устройства, като се започне от системната структура и организация за постигане на възможности за високоскоростна обработка, тези два процесора са разработени успешно. Всички те са изправени пред ɑiθbi=ci(i=1, 2, 3,... ,< i>n; θ е оператор) такъв набор от операции с данни (наричани също векторни). Процесорът на тръбопровода е единичен поток от данни за инструкции (SISD). Те използват принципа на припокриване, за да обработват елементите на вектора по тръбопроводен начин и имат висока скорост на обработка. Паралелният процесор е поток от множество инструкции с единичен поток от данни (SIMD), който използва принципа на паралелизма за многократно настройване на множество компоненти за обработка и едновременно обработване на елементите на вектора паралелно, за да се постигне висока скорост (вижте компютърна система за паралелна обработка). Тръбопроводната и паралелната технология също могат да се комбинират, като многократно настройване на множество тръбопроводни компоненти да работят паралелно за постигане на по-висока производителност. Изследването на паралелни алгоритми е ключът към ефективността на такива процесори. Съответно разширяване на векторни изрази в езици за програмиране на високо ниво, които могат ефективно да организират векторни операции; или настройте векторни разпознаватели за автоматично разпознаване на векторни компоненти в изходни програми.
Обикновен хост (скаларна машина) е снабден с масивен процесор (само за специализирана машина за конвейер с високоскоростни векторни операции), за да формира основната и спомагателната машинна система, което може значително да подобри капацитета за обработка на системата и производителност и цена Съотношението е високо, а приложението е доста широко.
④ Мултипроцесори и мултикомпютърни системи, разпределени системи за обработка и компютърни мрежи: Мултипроцесорите и мултикомпютърните системи са единственият начин за по-нататъшно развитие на паралелната технология и са основните насоки за развитие на гигантски и мейнфрейми. Те са системи с множество потоци от инструкции и множество потоци от данни (MIMD). Всяка машина обработва свой собствен поток от инструкции (процес), комуникира помежду си и съвместно решава мащабни проблеми. Те имат по-високо ниво на паралелизъм от паралелните процесори, с голям потенциал и гъвкавост. Използването на голям брой евтини микрокомпютри за формиране на система чрез мрежата за взаимно свързване за постигане на висока производителност е посока на изследване на мултипроцесорите и мултикомпютърните системи. Мултипроцесорите и мултикомпютърните системи изискват изучаване на паралелни алгоритми на по-високо ниво (процеси). Езиците за програмиране на високо ниво предоставят средства за едновременни и синхронизиращи процеси. Операционната система също е много сложна и е необходимо да се реши комуникацията и синхронизирането на множество процеси между множество компютри. , Контрол и други въпроси.
Разпределената система е разработката на многокомпютърна система. Това е система, която е физически разпределена от множество независими и взаимодействащи единични компютри, които си сътрудничат за решаване на потребителски проблеми. Неговият системен софтуер е по-сложен (вижте разпределена компютърна система).
Съвременните мейнфрейми са почти всички многокомпютърни системи с разпределени функции. В допълнение към високоскоростните централни процесори има процесори за вход и изход (или потребителски компютри от предния край), които управляват входа и изхода, управляват отдалечени терминали и мрежови комуникации. Процесорът за контрол на комуникацията, машината за поддръжка и диагностика за поддръжка и диагностика в цялата система и процесорът за база данни за управление на база данни. Това е форма на ниско ниво на разпределената система.
Множество географски разпределени компютърни системи са свързани една с друга чрез комуникационни линии и мрежови протоколи, за да образуват компютърна мрежа. Разделя се на локална (локална) компютърна мрежа и отдалечена компютърна мрежа според географското разстояние. Всеки компютър в мрежата може да споделя информационни ресурси, софтуерни и хардуерни ресурси един с друг. Системите за резервация на билети и системите за извличане на информация са примери за компютърни мрежови приложения.
⑤ Машина на Нойман и машина, различна от Нойман: Машината на Нойман, управлявана от съхранени програми и инструкции, все още доминира досега. Той изпълнява инструкциите последователно, което ограничава паралелизма, присъщ на проблема, който трябва да бъде разрешен, и влияе върху по-нататъшното подобряване на скоростта на обработка. Не-Ноймановата машина, която пробива този принцип, е да развие паралелизъм от архитектурата и да подобри пропускателната способност на системата. Изследователската работа в тази област продължава. Компютрите с поток от данни, задвижвани от потока от данни, и силно паралелните компютри, задвижвани от контрол на редукция и при поискване, са всички обещаващи не-Нойманови компютърни системи.