Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ.

Видео: Информатика

В 60-е годы ведущие программисты начали разрабатывать новейшую конструкцию, включающую в себя сочетание аппаратного и программного взаимодействия и давшую начало определению архитектуры ЭВМ. Архитектура ЭВМ стала важной деталью в компьютерном мире и остаётся таковой до сих пор.

Видео: Базовые принципы архитектуры фон Неймана

Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ

Архитектура ЭВМ — это множественный симбиоз совместного действия, конфигурации и взаимного соединения основных логических узлов ЭВМ. Данный симбиоз служит для выполнения поставленных пользователем задач и охватывания нескольких факторов, объединившихся для создания аппаратных и программных средств, где основное ударение падает на обобщение связей и принципов, присущих разным модификациям вычислительной техники. Так, например, при производстве техники главные составляющие оборудования и его функциональность могут быть одинаковыми, но отдельно взятые образцы имеют существенное различие по цене, скорости и производительности.

Во время повседневной работы любого пользователя в значительной мере интересует не только эффективность и быстродействие машины, но и её возможности при решении определённых заданий. В итоге совокупность данных требований потребителей привела к значительному развитию компьютерной элементной базы, отличающейся большей надёжностью и удобством в работе. Необходимо принять во внимание, что увеличение скорости работоспособности отдельных элементов не безгранично, вот почему ведущие специалисты видят разрешение этого вопроса в модернизации архитектуры ЭВМ.

В результате модернизации ЭВМ были созданы мощные компьютеры с многопроцессорной архитектурой, позволяющей одновременно действовать нескольким процессорам. Причём, чем мощнее компьютер, тем больше в его работе задействовано процессоров.

Основные виды архитектуры ЭВМ

Вся компьютерная система подразделяет виды архитектуры ЭВМ на три группы, обусловленные числом потоков команд и данных, рассмотрим их:

Видео: №3 Системы счисления Коды чисел Формы представления чисел в ЭВМ

• Основоположником классической архитектуры ЭВМ 1-го и 2-го поколения был Джон фон Нейман, который и сформулировал основные принципы последовательности. К такой группе относятся однопроцессорные системы, в одном случае имеющие одиночный поток данных (SISD), а во втором - множественный поток данных (SIMD). Эти виды архитектуры обусловлены одним векторным потоком команд, при том что самих потоков данных множество.
• Следующая группа, включающая в себя виды архитектуры — MIMD. Представляет собой многопроцессорную систему, имеющую множественный поток команд и такой же поток данных. Данная архитектурная система в основном используется в современных супер-ЭВМ.
• И последние, третьи виды архитектуры — MISD, представляющие одну программу со множеством данных. К сожалению, MISD не имеет практической значимости. Данный вид причисляют не к компьютерной архитектуре, а к форме распараллеливания программ. Он обозначает одновременное исполнение двух и более копий одной программы в различных процессорных модулях с разными данными.

Стоит рассмотреть такое немаловажное направление развития компьютерной архитектуры, как машины потоков данных. В 80-х годах предполагалось, что перспектива высокой производительности ЭВМ напрямую связана с управляемым потоком данных компьютера, в котором эти потоки способны исполнять несколько команд, притом, что рассматриваемые выше виды архитектуры ЭВМ имеют вычислительные системы, управляющиеся поками команд. В современном производстве прижились лишь немногие элементы этого подхода, применяемых в микропроцессорах, содержащих множество синхронно действующих функциональных устройств, ожидающих готовности операндов.