Эволюция средств вычислительной техники

1. Что является предком компьютера? Сегодня в некоторых книгах можно найти упоминание о том, что прапрадедушкой компьютера был абак. Это не совсем так. Никаких, даже механических операций ни абак, ни счеты производить не могут. Настоящим предком компьютера были всем известные механические часы.

2. Перечислите первые механические устройства, выполняющие вычисления.

Вильгельм Шикард,«Суммирующие часы»

Блез Паскаль I механический калькулятор, выпускающийся серийно, операции +,-

Лейнбниц, мех. калькулятор, +, -, х, /

Чарльз Беббидж, «аналитическая машина»

3. Кому принадлежит идея гибкого управления вычислительными операциями? Идея гибкого управления вычислительными операциями принадлежит выдающемуся английскому математику и изобретателю Чарльзу Бэббиджу (1792–1871), воплотившаяся в его Аналитической машине, которая, к сожалению, так и не была до конца построена изобретателем при жизни, но была воспроизведена в наши дни по его чертежам

4. Кто является автором Аналитической машины? английский математик и изобретатель Чарльз Бэббидж (1792–1871),

5. Какие заслуги в развитии вычислительной техники принадлежат Чарльзу Бэббиджу? Идея гибкого управления вычислительными операциями и разделение информации на две части – данные и команды.

6. Что вы можете рассказать об Аналитической машине Чарльза Бэббиджа? Особенностью Аналитической машины стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные. Аналитическая машина содержала два крупных узла: «склад» и «мельницу». Данные вводились в механическую память «склада» путем установки блоков шестерен, а потом обрабатывались в «мельнице» с использованием команд, которые вводились с перфокарт.

7. Кто считается первым в мире программистом? Исследователи творчества Чарльза Бэббиджа непременно отмечают особую роль в разработке проекта Аналитической машины графини Огасты Ады Лавлейс (1815–1852), дочери известного поэта лорда Байрона.

8. Что может считаться первым в мире механическим компьютером? Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа может считаться первым в мире механическим компьютером.

Основные классы вычислительных машин.

1. Перечислите классы, на которые подразделяются вычислительные машины по принципу действия. Аналоговые, цифровые и гибридные.

2. Перечислите элементные базы, на основе которых строились компьютеры с 1-го по 5-ый поколения.

1-е поколение, 50-егоды: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;

2-е поколение, 60-егоды: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);

3-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции

4-е поколение, 80–90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых – микропроцессор

5-е поколение, настоящее время: компьютеры с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы;

6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом и нейронной структурой, с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) не сложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

3. Какие компьютеры первого поколения вы знаете? В 1946 году американские ученые Джон Мокли и Преспер Эккерт сконструировали компьютер, названный ЭНИАК (электронный вычислительный интегратор и калькулятор).

4. Какой основной недостаток был у первых ЭВМ? Основной недостаток – отсутствие блока памяти.

5. В чем заключаются принципы Джона фон Неймана? Компьютер, согласно принципам фон Неймана (см. рис. 6.3), должен иметь следующие устройства:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

- устройство управления (УУ), которое синхронизирует работу всего компьютера;

- память для хранения программ и данных;

- внешние устройства (ВУ) для ввода-вывода информации.

6. Кто заложил основные учения об архитектуре вычислительных машин? Джон фон Неймон

7. Какой язык использовался в компьютерах первого поколения? Программисты писали на машинном языке в виде двоичных кодов.

8. Что является элементной базой второго поколения компьютеров? Элементная база – транзисторы. В тоже время появляются новые устройства для организации памяти компьютеров – ферритовые сердечники. С изобретением транзистора и использованием новых технологий хранения данных в памяти появилась возможность значительно уменьшить размеры компьютеров, сделать их более надежными и быстрыми.

9. Какие языки использовались в компьютерах второго поколения? Машинный язык, применявшийся во втором поколении компьютеров, был крайне не удобен для восприятия человеком. Для преодоления этих неудобств был придуман язык ассемблер.

10. Что такое транслятор, и какие типы трансляторов вы знаете? С появлением языков высокого уровня появилась необходимость перевода программ, написанной на языке высокого уровня на машинные коды, понятные компьютеру. Эту функцию выполняют трансляторы (компилятор и интерпретатор).

11. Чем отличается компилятор от интерпретатора? интерпретатор анализирует и тут же выполняет (собственно интерпретация), компилятор сразу переводит текст.

12. С какого поколения началось развитие индустрии программного обеспечения? С третьего.

13. Что является элементной базой третьего и четвертого поколений компьютеров?

3-е поколение: интегральная схема с малой и средней интеграцией.

4-е поколение: большие и сверхбольшие интегральные схемы.

14. С каким поколением компьютеров связано появление первых коммерческих операционных систем? С третьим поколением.

15. Какие языки появились для компьютера третьего поколения? Бейсик – язык для обучения программистов. Паскаль (автор Вирт Паскаль) – очень удобен для решения многих прикладных задач.

16. В какое устройство в современных компьютерах объединены устройство управления и АЛУ? Процессор.

17. Какая фирма является пионером в создании персональных компьютеров? Apple.

18. Когда появился первый компьютер компании IBM? Какой процессор был в нем установлен? В 1981 году новый компьютер под названием IBM PC (персональный компьютер фирмы IBM) был представлен публике и вскоре приобрел большую популярность у пользователей. В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

19. Почему компьютеры IBM PC получили такой потрясающий успех? Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных узлов и не стала держать в секрете способы их соединения. Напротив, принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим – принцип открытой архитектуры

20. Перечислите классы, на которые подразделяются вычислительные машины по назначению.

* Универсальные компьютеры предназначены для решения самых различных инженерно-технических, экономических, математических, информационных и т. д. задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.

* Проблемно-ориентированные компьютеры предназначены для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, с регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, с выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам и относительно небольшим объемом данных.

*Специализированные компьютеры предназначены для решения определенного узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. К специализированным компьютерам можно отнести, например, бортовые компьютеры судов, самолетов, автомобилей…

21. Перечислите классы, на которые подразделяются вычислительные машины по размерам и вычислительной мощности.

22. Дайте общую характеристику и определите область использования мэйнфреймов.

Большие компьютеры:

• Высокую производительность не менее 100 MIPS;
• Большую основную память;
• Внешнюю память не менее 100 Гбайт;
• Многопользовательский режим работы (обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей).

Область применения:

• Решение научно-технических задач
• Работа с большими базами данных
• Управление вычислительными сетями (в качестве больших серверов вычислительных сетей)

Родоначальником современных больших компьютеров являются машины фирмы IBM. Модели IBM 360 и IBM 370. S/390, AS/400. Японские – Fujitsu, немецкая фирма – Comparex.

23. Дайте общую характеристику и определите область использования малых ЭВМ. Малые компьютеры (миниЭВМ) — надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями. Мини компьютеры ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов. Родоначальником современных миникомпьютеров можно считать компьютеры PDP-11 фирмы DEC (США). Отечественные миниЭВМ – система малых ЭВМ (СМЭВМ)

24. Дайте общую характеристику и определите область использования микро-ЭВМ.

Микрокомпьютеры весьма многочисленны и разнообразны. Среди них можно выделить несколько подклассов: многопользовательские микрокомпьютеры, однопользовательские микрокомпьютеры, рабочие станции, серверы, ПК.

25. Дайте общую характеристику и определите область использования суперЭВМ. К суперкомпьютерам относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов — десятки миллиардов операций в секунду.

В суперкомпьютере используются все три варианта архитектуры МПВС:

структура MIMD в классическом варианте (например, в суперкомпьютере BSP фирмы Burrought);

параллельно-конвейерная модификация, иначе MMISD, тоесть много процессорная (Multiple) MISD архитектура (например в суперкомпьютере «Эльбрус 3»);

параллельно-векторная модификация, иначе MSIMD, то есть многопроцессорная SIMD архитектура (например в суперкомпьютере Cray 2).

26. К какому классу микрокомпьютеров относятся рабочие станции и серверы? Рабочие станции – однопользовательские микрокомпьютеры, часто специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и т. д.),

Серверы – многопользовательские микрокомпьютеры в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех рабочих станций сети..

27. К какому классу микрокомпьютеров относятся персональные компьютеры? Персональные компьютеры — однопользовательские микрокомпьютеры, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.

28. Какими качествами обладают персональные компьютеры?

• Малая стоимость
• Автономность эксплуатации
• Гибкость архитектуры
• Адаптированность к разным задачам
• Высокая надежность работы

29. Какие персональные компьютеры, и каких фирм вы знаете? Apple (компьютеры Macintosh), IBM.

30. Назовите поколения персональных компьютеров.

o 1-гопоколения: используют 8-битовыемикропроцессоры;

o 2-гопоколения: используют 16-битовыемикропроцессоры;

o 3-гопоколения: используют 32-битовыемикропроцессоры;

o 4-гопоколения: используют 64-битовыемикропроцессоры.

31. Какие разновидности высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем вы знаете?

1. Магистральные (конвейерные) МПВС, у которых процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных. Эта система с многократным потоком команд и однократным потоком данных.

2. Векторные МПВС, у которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными. Эта система с однократным потоком команд и многократным потоком данных.

3. Матричные МПВС, у которых микропроцессор одновременно выполняет разные операции над последовательными потоками обрабатываемых данных. Эта система с многократным потоком команд и многократным потоком данных.

32. Что такое кластер? Кластер – минимальный объем дискового пространства, который может быть выделен для размещения файла.

Основные достоинства кластерных суперкомпьютерных систем:

• Высокая суммарная производительность;
• Высокая надежность работы системы;
• Наилучшее соотношение производительность—стоимость;
• Возможность динамического перераспределения нагрузок между серверами;
• Легкая масштабируемость, то есть наращивание вычислительной мощности путем подключения дополнительных серверов;
• Удобство управления и контроля работы системы.

*Сравнение кластеров с суперкомпьютерами:

1. Можно гибко регулировать производительность системы, подключая к кластеру обычные серийные серверы до тех пор, пока не будет получен суперкомпьютер требуемой мощности.

2. Существенное снижение стоимости кластерных систем по сравнению с локальными суперкомпьютерами, обеспечивающими ту же производительность.

Дата добавления: 2014-01-07