Проблемы и перспективы развития ЭВМ

Классификация программного обеспечения ЭВМ.

Основные характеристики модулей ЭВМ.

Логическую организацию ЭВМ независимо от ее элементной базы в 1945 году представил математик Джон фон Нейман. Архитектура универсальной ЭВМ фон Неймана предусматривается пять базовых компонентов:

Центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ).

Центральное устройство управления (УУ), ответственное за функционирование всех основных устройств ЭВМ.

Запоминающее устройство (ЗУ).

Система ввода информации.

Система вывода информации

В персональных ЭВМ, относящихся к ЭВМ четвертого поколения, произошло изменение структуры

Соединение всех устройств в единую машину обеспечивается с помощью общей шины, представляющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управления и питания. Единая система аппаратных соединений значительно упростила структуру, сделав ее еще более децентрализованной. Все передачи данных по шине осуществляются под управлением сервисных программ

Ядро ПК образуют процессор и основная память (ОП), состоящая ОЗУ и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). ПЗУ предназначено для записи и постоянного хранения наиболее часто используемых программ управления.

Подключение всех внешних устройств (ВнУ), дисплея, клавиатуры, внешних ЗУ и других обеспечивается через соответствующие адаптеры или контроллеры - специальные устройства управления ВнУ. Контроллеры в ПЭВМ играют роль каналов ввода-вывода. В качестве особых устройств следует выделить таймер - устройство измерения времени и контроллер прямого доступа к памяти (КПД) - устройство, обеспечивающее доступ к ОП, минуя процессор.

Програ́ммное обеспе́чение (ПО) — все или часть программ, процедур, правил и соответствующей документации системы обработки информации. Классически программное обеспечение принято подразделять по назначению:

Системное. Комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой — приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные практические задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, предоставляя им сервисные функции, абстрагирующие детали аппаратной и микропрограммной реализации вычислительной системы, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы. Отнесение того или иного программного обеспечения к системному условно, и зависит от соглашений, используемых в конкретном контексте. Как правило, к системному программному обеспечению относятся операционные системы, утилиты, системы программирования, системы управления базами данных, широкий класс связующего программного обеспечения.

Прикладное. Прикладное программное обеспечение — программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем.

Инструментальное. Программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ, в отличие от прикладного и системного программного обеспечения. Строго говоря, определение последнего включает в себя определение инструментального, поэтому инструментальное можно считать обособленным подклассом прикладного ПО.

Для массового использования ЭВМ в рамках высокоавтоматизированных технологий и решения на них самых разнообразных задач проблема интеллектуализации ЭВМ, пожалуй, выступает сейчас на главное место. Вместе с тем, продвижения в интеллектуализации ЭВМ должны гармонично совмещаться и с обеспечением соответственно высокой производительности

Компьютеры, выпускаемые с середины 90-х годов, принято называть компьютерами пятого поколения. Элементной базой стали микропроцессоры сверхвысокой степени интеграции (до нескольких миллионов компонентов на одном кристалле). Однако ученые, работающие над разработкой современных микропроцессоров, стали сталкиваться с проблемами, свидетельствующими, что миниатюризация не бесконечна. По мере того как размеры транзистора, постоянно уменьшаясь, приближаются по своим размерам чуть ли не к длине световой волны, гравировка поверхности кристаллов даже при самых современных методах, например, с использованием лазеров, наталкивается на все большие трудности. До 70% произведенных микросхем не выдерживают строгой проверки, применяемой на предприятиях микроэлектронной промышленности.

К тому же физики предостерегают: меньше - это не обязательно лучше. Самые крошечные транзисторы - иногда по размерам меньше бактерий - потребляют иногда так мало энергии, что становятся уязвимыми для случайных микроскопических воздействий. Например, космические лучи, представляющие потоки элементарных частиц очень высоких энергий, которые непрерывно бомбардируют Землю, могут нарушить работу транзистора, вызвав его ошибочное переключение. К случайным переключениям могут привести даже такие процессы, как медленная диффузия атомов примеси в кремнии, а также микроскопические разрушения материала, обусловленные колебаниями температур.

Исследователи надеются обойти эти трудности, создав совершенно новые типы переключателей. Один из таких перспективных переключателей основан на эффекте Джозефсона и теории сверхпроводимости.

Многие исследователи предвидят появление еще более радикальных подходов. Например, создание оптических компьютеров на основе современных керамических материалов, где вместо электронов будут “работать” фотоны (частицы света).

Высказывается также идея создания “биочипа” на основе теории генной инженерии. “Биочип” - комок органического материала, состоящий их миллиардов транзисторов, каждый из которых представляет собой одну единственную белковую молекулу.

Дата добавления: 2014-11-20