Vývoj
Strojový systém, který přijímá a ukládá informace podle lidských požadavků, automaticky zpracovává a vypočítává data a vydává informace o výsledcích. Univerzální počítač Univerzální počítač je rozšířením a rozšířením mozkové síly a je jedním z hlavních úspěchů moderní vědy.
Všeobecné počítačové systémy se skládají z hardwarových (sub)systémů a softwarových (sub)systémů. První z nich je organickou kombinací různých fyzikálních komponent založených na principech elektřiny, magnetismu, světla a strojů a je entitou, na které systém funguje. Tím posledním jsou různé postupy a dokumenty sloužící k tomu, aby celý systém fungoval podle specifikovaných požadavků.
Od té doby, co v roce 1946 vyšel první elektronický počítač pro všeobecné použití, dosáhla počítačová technologie pro všeobecné použití úžasného pokroku v komponentách, strukturách hardwarových systémů, softwarových systémech a aplikacích. Moderní univerzální počítačové systémy sahají od mikropočítačů pro všeobecné použití a osobních univerzálních počítačů až po obří univerzální počítače a jejich sítě. Mají různé formy a vlastnosti. Byly široce používány ve vědeckých výpočtech, zpracování transakcí a řízení procesů a staly se stále populárnějšími v různých oblastech společnosti. Pokrok společnosti má hluboký dopad.
Elektronické počítače pro všeobecné použití se dělí do dvou kategorií: digitální a analogové. Obecně řečeno, univerzální počítače označují digitální univerzální počítače a data zpracovávaná jejich operacemi jsou reprezentována diskrétními digitálními veličinami. Data zpracovávaná analogovými univerzálními počítačovými operacemi jsou reprezentována spojitými analogovými veličinami. Ve srovnání s digitálními stroji jsou analogové stroje rychlé, mají jednoduchá rozhraní s fyzickými zařízeními, ale mají nízkou přesnost, obtížné použití, špatnou stabilitu a spolehlivost a jsou drahé. Proto je simulátor zastaralý a používá se pouze v případech, které vyžadují rychlou odezvu, ale nízkou přesnost. Hybridní univerzální počítač, který důmyslně kombinuje výhody obou, má stále jistou vitalitu.
Vlastnosti
Obecný počítačový systém se vyznačuje přesným a rychlým výpočtem a úsudkem a počítač pro všeobecné použití je dobrý, snadno se používá a lze jej připojit k síti. ①Výpočet: Téměř všechny složité výpočty lze realizovat pomocí aritmetických a logických operací s univerzálními počítači. ②Úsudek: Univerzální počítač má schopnost rozlišovat různé situace a volit různé zpracování, takže jej lze použít při řízení, kontrole, konfrontaci, rozhodování, uvažování a dalších oblastech. ③Úložiště: Univerzální počítače mohou ukládat obrovské množství informací. ④Přesná: Pokud je délka slova dostatečná, přesnost výpočtu je teoreticky neomezená. ⑤Rychlý: Doba potřebná pro jednu operaci univerzálního počítače je malá jako nanosekundy. ⑥ Univerzální počítač: Univerzální počítač je programovatelný a různé programy mohou realizovat různé aplikace. ⑦ Snadné použití: Bohatý vysoce výkonný software a inteligentní rozhraní člověk-stroj značně usnadňují použití. ⑧Sítě: Více univerzálních počítačových systémů může překračovat geografické hranice a sdílet vzdálené informace a softwarové zdroje pomocí komunikačních sítí.
Klasifikace
Počítačové systémy lze klasifikovat podle systémových funkcí, výkonu nebo architektury. ① Počítače pro speciální a obecné účely: Rané počítače byly navrženy pro specifické účely a měly zvláštní povahu. Od 60. let 20. století začala vyrábět počítače pro všeobecné použití, které zohledňují tři aplikace vědeckého počítání, zpracování transakcí a řízení procesů. Zejména vznik sériových strojů, přijetí různých vysokoúrovňových programovacích jazyků standardních textů a vyspělost operačního systému umožňují modelové řadě volit různé konfigurace softwaru a hardwaru, aby vyhovovaly různým potřebám uživatelů v různých průmyslových odvětvích. a dále posílit všestrannost. Ale stroje pro speciální účely se stále vyvíjejí, jako jsou plně digitální simulátory pro systémy spojité dynamiky, ultra-mini vesmírné speciální počítače a tak dále.
② Superpočítače, sálové počítače, středně velké počítače, minipočítače a mikropočítače: Počítače jsou vyvíjeny na základě velkých a středně velkých počítačů jako hlavní řady. Minipočítače se objevily na konci 60. let a mikropočítače se objevily na počátku 70. let. Jsou široce používány pro svou nízkou hmotnost, nízkou cenu, silné funkce a vysokou spolehlivost. V 70. letech 20. století se začaly objevovat superpočítače schopné pracovat více než 50 milionůkrát za sekundu a byly speciálně používány k řešení hlavních problémů ve vědě a technice, národní obraně a hospodářském rozvoji. Obří, velké, střední, malé a mikropočítače jako vrstvové komponenty počítačových systémů mají své vlastní využití a všechny se rychle vyvíjejí.
③ Procesor potrubí a paralelní procesor: Tyto dva procesory byly úspěšně vyvinuty za podmínek omezené rychlosti komponent a zařízení, počínaje strukturou systému a organizací k dosažení vysokorychlostního zpracování. Všichni čelí ɑiθbi=ci(i=1, 2, 3,... ,n; θ je operátor) taková sada datových (také nazývaných vektorových) operací. Procesor potrubí je datový tok jedné instrukce (SISD). Používají princip překrývání ke zpracování prvků vektoru způsobem potrubí a mají vysokou rychlost zpracování. Paralelní procesor je jeden instrukční tok více datových toků (SIMD), který využívá principu paralelismu k opakovanému nastavování více komponent zpracování a souběžnému paralelnímu zpracování prvků vektoru pro dosažení vysoké rychlosti (viz Parallel Processing Computer System). Potrubí a paralelní technologie mohou být také kombinovány, jako je opakované nastavení více potrubních komponent pro paralelní práci pro dosažení vyššího výkonu. Výzkum paralelních algoritmů je klíčem k účinnosti takových procesorů. Odpovídajícím způsobem rozšiřte příkazy vektorů ve vyšších programovacích jazycích, které mohou efektivně organizovat vektorové operace; nebo nastavit rozpoznávače vektorů, aby automaticky rozpoznávaly vektorové komponenty ve zdrojových programech.
Běžný hostitel (skalární stroj) je vybaven maticovým procesorem (pouze pro vysokorychlostní stroj vyhrazený pro řízení vektorových operací), který tvoří hlavní a pomocný systém stroje, což může výrazně zlepšit kapacitu zpracování systému a výkon a cena Poměr je vysoký a použití je poměrně široké.
④ Multiprocesory a multipočítačové systémy, systémy distribuovaného zpracování a počítačové sítě: Multiprocesory a multipočítačové systémy jsou jediným způsobem, jak dále rozvíjet paralelní technologii, a jsou hlavními směry vývoje pro obří a sálové počítače. Jsou to systémy s více toky instrukcí a systémy s více toky dat (MIMD). Každý stroj zpracovává svůj vlastní tok instrukcí (proces), komunikuje mezi sebou a společně řeší rozsáhlé problémy. Mají vyšší úroveň paralelismu než paralelní procesory, s velkým potenciálem a flexibilitou. Použití velkého množství levných mikropočítačů k vytvoření systému prostřednictvím propojovací sítě k dosažení vysokého výkonu je směr výzkumu multiprocesorů a vícepočítačových systémů. Multiprocesory a vícepočítačové systémy vyžadují studium paralelních algoritmů na vyšší úrovni (procesů). Programovací jazyky na vysoké úrovni poskytují prostředky pro souběžné a synchronizační procesy. Operační systém je také velmi složitý a je potřeba vyřešit komunikaci a synchronizaci více procesů mezi více počítači. , Kontrola a další záležitosti.
Distribuovaný systém je vývojem vícepočítačového systému. Je to systém, který je fyzicky distribuován několika nezávislými a vzájemně se ovlivňujícími jednotlivými počítači, které spolupracují na řešení uživatelských problémů. Jeho systémový software je složitější (viz systém distribuovaného počítače).
Moderní sálové počítače jsou téměř všechny vícepočítačové systémy s distribuovanými funkcemi. Kromě toho, že obsahují vysokorychlostní centrální procesorové jednotky, existují vstupní a výstupní procesory (nebo počítače předních uživatelů), které spravují vstup a výstup, spravují vzdálené terminály a síťovou komunikaci. Procesor řízení komunikace, stroj pro údržbu a diagnostiku pro údržbu a diagnostiku celého systému a procesor databáze pro správu databáze. Toto je nízkoúrovňová forma distribuovaného systému.
Více geograficky distribuovaných počítačových systémů je vzájemně propojeno prostřednictvím komunikačních linek a síťových protokolů a tvoří počítačovou síť. Podle geografické vzdálenosti se dělí na místní (lokální) počítačovou síť a vzdálenou počítačovou síť. Každý počítač v síti může mezi sebou sdílet informační zdroje, softwarové a hardwarové zdroje. Příkladem aplikací počítačových sítí jsou rezervační systémy vstupenek a systémy vyhledávání informací.
⑤ Neumannův stroj a neumannovský stroj: Neumannův stroj řízený uloženými programy a instrukcemi zatím stále dominuje. Provádí instrukce sekvenčně, což omezuje paralelismus vlastní řešenému problému a ovlivňuje další zlepšení rychlosti zpracování. Neumannovský stroj, který prolomí tento princip, je vyvinout paralelismus z architektury a zlepšit propustnost systému. Výzkumné práce v této oblasti pokračují. Počítače toku dat řízené tokem dat a vysoce paralelní počítače řízené řízením redukce a na vyžádání jsou slibnými počítačovými systémy jiných výrobců než Neumann.