Kehitys
Konejärjestelmä, joka vastaanottaa ja tallentaa tietoja ihmisten tarpeiden mukaan, käsittelee ja laskee tiedot automaattisesti sekä tulostaa tulostietoja. Yleistietokone Yleiskäyttöinen tietokone on aivovoiman laajennus ja laajentaminen, ja se on yksi modernin tieteen suurimmista saavutuksista.
Yleiskäyttöiset tietokonejärjestelmät koostuvat laitteisto- (ali)järjestelmistä ja ohjelmisto- (ali)järjestelmistä. Edellinen on erilaisten fysikaalisten komponenttien orgaaninen yhdistelmä, joka perustuu sähkön, magnetismin, valon ja koneiston periaatteisiin, ja se on kokonaisuus, jolla järjestelmä toimii. Jälkimmäiset ovat erilaisia toimenpiteitä ja asiakirjoja, joilla ohjataan koko järjestelmä toimimaan määriteltyjen vaatimusten mukaisesti.
Ensimmäisen elektronisen yleistietokoneen julkaisusta vuonna 1946 lähtien yleiskäyttöinen tietokonetekniikka on edistynyt hämmästyttävällä tavalla komponenteissa, laitteistojärjestelmärakenteissa, ohjelmistojärjestelmissä ja sovelluksissa. Nykyaikaiset yleiskäyttöiset tietokonejärjestelmät vaihtelevat mikroyleistietokoneista ja henkilökohtaisista yleiskäyttöisistä tietokoneista jättimäisiin yleiskäyttöisiin tietokoneisiin ja niiden verkkoihin. Niillä on erilaisia muotoja ja ominaisuuksia. Niitä on käytetty laajalti tieteellisessä laskennassa, tapahtumien käsittelyssä ja prosessien ohjauksessa, ja niistä on tullut yhä suositumpia yhteiskunnan eri aloilla. Yhteiskunnan kehityksellä on syvällinen vaikutus.
Elektroniset yleiskäyttöiset tietokoneet jaetaan kahteen luokkaan: digitaalisiin ja analogisiin. Yleisesti ottaen yleistietokoneilla tarkoitetaan digitaalisia yleistietokoneita ja niiden toiminnan käsittelemää dataa edustavat diskreetit digitaaliset suureet. Analogisilla yleiskäyttöisillä tietokonetoiminnoilla käsitelty data esitetään jatkuvina analogisina suureina. Digitaalisiin koneisiin verrattuna analogiset koneet ovat nopeita, niillä on yksinkertaiset liitännät fyysisiin laitteisiin, mutta niiden tarkkuus on alhainen, vaikeita käyttää, huono vakaus ja luotettavuus ja kalliita. Siksi simulaattori on vanhentunut, ja sitä käytetään vain tilanteissa, jotka vaativat nopeaa reagointia mutta alhaista tarkkuutta. Näiden kahden edut nerokkaasti yhdistävässä yleiskäyttöisessä hybriditietokoneessa on edelleen tiettyä elinvoimaa.
Ominaisuudet
Yleiselle tietokonejärjestelmälle on ominaista tarkka ja nopea laskelma ja harkinta, ja yleiskäyttöinen tietokone on hyvä, helppokäyttöinen ja se voidaan liittää verkkoon. ①Laskentaminen: Lähes kaikki monimutkaiset laskutoimitukset voidaan toteuttaa aritmeettisilla ja loogisilla operaatioilla yleiskäyttöisillä tietokoneilla. ②Arviointi: Yleiskäyttöisellä tietokoneella on kyky erottaa eri tilanteet ja valita erilainen käsittely, joten sitä voidaan käyttää johtamisessa, ohjauksessa, vastakkainasettelussa, päätöksenteossa, päättelyssä ja muilla aloilla. ③Tallennus: Yleiskäyttöiset tietokoneet voivat tallentaa valtavia määriä tietoa. ④Tarkka: Niin kauan kuin sanan pituus on riittävä, laskentatarkkuus on teoriassa rajoittamaton. ⑤Nopea: Yleiskäyttöisen tietokoneen yhteen toimintoon tarvittava aika on vain nanosekuntia. ⑥Yleistietokone: Yleiskäyttöinen tietokone on ohjelmoitava, ja eri ohjelmilla voidaan toteuttaa erilaisia sovelluksia. ⑦Helppokäyttöinen: Runsas korkean suorituskyvyn ohjelmisto ja älykäs ihmisen ja koneen välinen käyttöliittymä helpottavat huomattavasti käyttöä. ⑧Verkottuminen: Useat yleiskäyttöiset tietokonejärjestelmät voivat ylittää maantieteelliset rajat ja jakaa etätietoja ja ohjelmistoresursseja viestintäverkkojen avulla.
Luokittelu
Tietokonejärjestelmät voidaan luokitella järjestelmän toimintojen, suorituskyvyn tai arkkitehtuurin mukaan. ① Erikois- ja yleiskäyttöiset tietokoneet: Varhaiset tietokoneet suunniteltiin tiettyihin tarkoituksiin ja olivat luonteeltaan erityisiä. 1960-luvulta lähtien se on alkanut valmistaa yleiskäyttöisiä tietokoneita, jotka ottavat huomioon kolme sovellusta: tieteellisen laskennan, tapahtumien käsittelyn ja prosessinhallinnan. Erityisesti sarjakoneiden ilmaantuminen, standarditekstien erilaisten korkean tason ohjelmointikielten omaksuminen ja käyttöjärjestelmän kypsyys antavat mallisarjalle mahdollisuuden valita erilaisia ohjelmisto- ja laitteistokokoonpanoja käyttäjien erilaisiin tarpeisiin eri toimialoilla. ja vahvistaa monipuolisuutta entisestään. Mutta erikoiskoneita kehitetään edelleen, kuten täysin digitaalisia simulaattoreita jatkuvan dynamiikan järjestelmiin, ultra-miniavaruustietokoneita ja niin edelleen.
② Supertietokoneet, keskustietokoneet, keskikokoiset tietokoneet, minitietokoneet ja mikrotietokoneet: Tietokoneet kehitetään päälinjana suuriin ja keskikokoisiin tietokoneisiin. Minitietokoneet ilmestyivät 1960-luvun lopulla ja mikrotietokoneet 1970-luvun alussa. Niitä käytetään laajalti niiden keveyden, alhaisen hinnan, vahvojen toimintojen ja korkean luotettavuuden vuoksi. 1970-luvulla alkoi ilmestyä supertietokoneita, jotka pystyivät laskemaan yli 50 miljoonaa kertaa sekunnissa, ja niitä käytettiin erityisesti ratkaisemaan tärkeitä tieteen ja teknologian, maanpuolustuksen ja taloudellisen kehityksen kysymyksiä. Jättiläisillä, suurilla, keskikokoisilla, pienillä ja mikrotietokoneilla, jotka ovat tietokonejärjestelmien ykköskomponentteja, on omat käyttötarkoituksensa, ja ne kaikki kehittyvät nopeasti.
③ Liukuprosessori ja rinnakkaisprosessori: Nämä kaksi prosessoria on kehitetty onnistuneesti komponenttien ja laitteiden rajoitetun nopeuden olosuhteissa, alkaen järjestelmän rakenteesta ja organisaatiosta nopeiden prosessointiominaisuuksien saavuttamiseksi. He kaikki kohtaavat ɑiθbi=ci(i=1, 2, 3,... ,<i>n; θ on operaattori) tällainen datajoukko (kutsutaan myös vektoriksi). Liukuhihnaprosessori on yhden käskyn datavirta (SISD). Ne käyttävät limityksen periaatetta vektorin elementtien prosessointiin liukuhihnalla, ja niillä on korkea käsittelynopeus. Rinnakkaisprosessori on yksi käskyvirta, useita tietovirtaa (SIMD), joka käyttää rinnakkaisuuden periaatetta useiden prosessointikomponenttien määrittämiseen toistuvasti ja samanaikaisesti vektorin elementtien rinnakkaiseen käsittelyyn suuren nopeuden saavuttamiseksi (katso Rinnakkaisprosessointitietokonejärjestelmä). Putkilinja- ja rinnakkaistekniikka voidaan myös yhdistää, esimerkiksi asettaa useita putkilinjan komponentteja toistuvasti toimimaan rinnakkain paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. Rinnakkaisalgoritmien tutkimus on avain tällaisten prosessorien tehokkuuteen. Laajenna vastaavasti vektorilauseita korkean tason ohjelmointikielillä, joilla voidaan tehokkaasti järjestää vektoritoimintoja; tai aseta vektorintunnistimet tunnistamaan automaattisesti vektorikomponentit lähdeohjelmissa.
Tavallinen isäntä (skalaarikone) on varustettu matriisiprosessorilla (vain nopeaan vektorikäyttöiseen putkilinjaan omistettuun koneeseen) pää- ja apukonejärjestelmän muodostamiseksi, mikä voi parantaa huomattavasti järjestelmän prosessointikapasiteettia ja suorituskyky ja hinta Suhde on korkea, ja sovellus on melko laaja.
④ Moniprosessorit ja monitietokonejärjestelmät, hajautetut prosessointijärjestelmät ja tietokoneverkot: Moniprosessorit ja monitietokonejärjestelmät ovat ainoa tapa kehittää rinnakkaistekniikkaa edelleen, ja ne ovat jättiläisten ja keskustietokoneiden tärkeimmät kehityssuunnat. Ne ovat useita käskyvirtoja ja useiden tietovirtojen (MIMD) järjestelmiä. Jokainen kone käsittelee oman käskyvirtansa (prosessinsa), kommunikoi keskenään ja ratkaisee yhdessä suuria ongelmia. Niissä on korkeampi rinnakkaisuuden taso kuin rinnakkaisissa prosessoreissa, ja niissä on suuri potentiaali ja joustavuus. Useiden halpojen mikrotietokoneiden käyttäminen järjestelmän muodostamiseen liitäntäverkon kautta korkean suorituskyvyn saavuttamiseksi on moniprosessoreiden ja monitietokonejärjestelmien tutkimuksen suunta. Moniprosessorit ja monitietokonejärjestelmät vaativat rinnakkaisten algoritmien tutkimista korkeammalla tasolla (prosessit). Korkean tason ohjelmointikielet tarjoavat keinoja prosessien samanaikaiseen ja synkronointiin. Käyttöjärjestelmä on myös erittäin monimutkainen, ja se on tarpeen ratkaista useiden prosessien viestintä ja synkronointi useiden tietokoneiden välillä. , ohjaus ja muut asiat.
Hajautettu järjestelmä on monitietokonejärjestelmän kehitys. Se on järjestelmä, jota jakavat fyysisesti useat itsenäiset ja vuorovaikutuksessa olevat yksittäiset tietokoneet, jotka tekevät yhteistyötä käyttäjien ongelmien ratkaisemiseksi. Sen järjestelmäohjelmisto on monimutkaisempi (katso hajautettu tietokonejärjestelmä).
Nykyaikaiset keskustietokoneet ovat lähes kaikkia monitietokonejärjestelmiä, joissa on hajautetut toiminnot. Nopeiden keskusyksiköiden lisäksi on tulo- ja lähtöprosessorit (tai etukäyttäjätietokoneet), jotka hallitsevat tuloa ja lähtöä, hallitsevat etäpäätteitä ja verkkoliikennettä. Viestinnän ohjausprosessori, huolto- ja diagnoosikone järjestelmän laajuiseen ylläpitoon ja diagnoosiin sekä tietokantaprosessori tietokannan hallintaan. Tämä on hajautetun järjestelmän matalan tason muoto.
Useita maantieteellisesti hajautettuja tietokonejärjestelmiä on kytketty toisiinsa tietoliikennelinjojen ja verkkoprotokollien kautta tietokoneverkon muodostamiseksi. Se on jaettu paikalliseen (paikalliseen) tietokoneverkkoon ja etätietokoneverkkoon maantieteellisen etäisyyden mukaan. Jokainen verkossa oleva tietokone voi jakaa tietoresursseja, ohjelmistoja ja laitteistoresursseja keskenään. Lippujen varausjärjestelmät ja tiedonhakujärjestelmät ovat esimerkkejä tietokoneverkkosovelluksista.
⑤ Neumann-kone ja ei-Neumann-kone: Tallennettujen ohjelmien ja ohjeiden ohjaama Neumann-kone hallitsee edelleen toistaiseksi. Se suorittaa käskyt peräkkäin, mikä rajoittaa ratkaistavan ongelman luontaista rinnakkaisuutta ja vaikuttaa käsittelynopeuden edelleen parantamiseen. Ei-Neumann-kone, joka murtaa tämän periaatteen, on kehittää rinnakkaisuutta arkkitehtuurista ja parantaa järjestelmän läpimenoa. Tutkimustyö tällä alueella on käynnissä. Tietovirran ohjaamat tietovirtatietokoneet ja erittäin rinnakkaiset tietokoneet, joita ohjataan vähennysohjauksella ja pyynnöstä, ovat kaikki lupaavia ei-Neumann-tietokonejärjestelmiä.