Четвертое поколение. Появление кремневой интегральной схемы дало дальнейший толчок для развития компьютерной техники

Третье поколение

Появление кремневой интегральной схемы дало дальнейший толчок для развития компьютерной техники. Теперь уже на одну микросхему стало возможно помещать десятки транзисторов. Компьютеры на интегральных схемах стали меньшего размера и работали быстрее.

Результатом такого прогресса стало появление семейств сходных вычислительных машин, выпускаемых большинством компьютерных компаний. Например, IBM-360.

Еще одним достижением стало мультипрограммирование. В памяти компьютера теперь могло находиться несколько программ одновременно, при чем одна программа выполнялась, пока другая программа ждала окончания процесса ввода-вывода.

Продолжением развития кремневых интегральных схем стало появление сверхбольших схем в 80-х годах. Это позволило помещать на одну плату сотни тысяч и даже миллионы транзисторов, что привело к появлению компьютеров меньшего размера и с более высокой скоростью работы. Началась эра персональных компьютеров.

Первый компьютер на базе серийного Intel 8086 в качестве центрального процессора появился в 1981 году.

В середине 80-х годов на смену компьютерам с полным набором команд процессора (Intel) пришли компьютеры с сокращенным набором команд (CELERON стоили дешевле, но за счет меньшего кол-ва команд работали медленнее).

Принципы (архитектура) фон Неймана

В основу построения большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.

Если после выполнения команды следует перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или без условного переходов (ветвления), которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп».

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данны­ми. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы мо­гут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент вре­мени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значени­ям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских. Существуют и другие классы компьютеров, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Здесь, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика (регистра адреса) команд, указывающего на выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

В большинстве машин реализованы принципы фон Неймана в следующем виде:

• оперативная память (ОП) организована как совокупность машинных слов (МС) фиксированной длины или разрядности (имеется в виду количество двоичных единиц или бит, содержащихся в каждом МС). Например, ранние ПЭВМ имели разрядность 8, затем появились 16-разрядные, а затем — 32- и 64-разрядные машины. В свое время существовали также 45-разрядные (М-20, М-220), 35-разрядные (Минск-22, Минск-32) и др. машины;

• ОП образует единое адресное пространство, адреса МС возрастают от младших к старшим;

• в ОП размещаются как данные, так и программы, причем в области данных одно слово, как правило, соответствует одному числу, а в области программы — одной команде (машинной инструкции — минимальному и неделимому элементу программы);

• команды выполняются в естественной последовательности (по возрастанию адресов в ОП), пока не встретится команда управления (условного/безусловного перехода, или ветвления — branch), в результате которой естественная последовательность нарушится;

• ЦП может произвольно обращаться к любым адресам в ОП для выборки и/или записи в МС чисел или команд.

• Внутренний код машины двоичен.

Дата добавления: 2014-01-06