Giới thiệu về cuốn sách này Show
Page 2Giới thiệu về cuốn sách này 3. Đặc điểm của các thế hệ máy tính điện tửMục tiêu:- nắm được các đặc trưng của các thế hệ máy tính - qua mỗi thế hệ thấy được sự phát triển của máy tính điện tử 3.1. Thế hệ thứ nhất: (1945-1955)Máy tính được xây dựng trên cơ sở đèn điện tử mà mỗi đèn tượng trưng cho 1 bit nhị phân. Do đó máy có khối lượng rất lớn, tốc độ chậm và tiêu thụ điện năng lớn. Như máy ENIAC bao gồm 18000 đèn điện tử, 1500 rơ-le, nặng 30 tấn, tiêu thụ công suất 140KW. Về kiến trúc nó có 20 thanh ghi, mỗi thanh ghi chứa 1 số thập phân 10 chữ số. Chiếc máy được lập trình bằng cách đặt vị trí (set) của 6000 chuyển mạch (switch) - mỗi cái có nhiều vịt trí và nối vô số ổ cắm (socket) với một “rừng” đầu cắm (jumper). Cùng thời kì này, Giáo sư toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế máy tính IAS (Princeton Institute for Advanced Studies): chương trình được lưu trong bộ nhớ, bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ, bộ số học và logic (ALU: Arithmetic And Logic Unit) được điều khiển để tính toán trên dữ liệu nhị phân, điều khiển hoạt động của các thiết bị vào ra. Đây là một ý tưởng nền tảng cho các máy tính hiện đại ngày nay. Máy tính này còn được gọi là máy tính Von Neumann. 3.2. Thế hệ thứ hai: (1955-1965).Máy tính được xây dựng trên cơ sở là các đèn bán dẫn (transistor), Công ty Bell đã phát minh ra transistor vào năm 1948 và do đó thế hệ thứ hai của máy tính được đặc trưng bằng sự thay thế các đèn điện tử bằng các transistor lưỡng cực. Máy tính đầu tiên thế hệ này có tên là TX-0 (transistorized experimental computer 0). 3.3. Thế hệ thứ ba: (1965-1980).Máy tính dùng mạch tích hợp (còn gọi là mạch vi điện tử - IC) cho phép có thể đặt hàng chục transistor trong một vỏ(chip) , nhờ đó người ta có thể chế tạo các máy tính nhỏ hơn, nhanh hơn và rẻ hơn các máy tính dùng Transistor ra đời trước nó. Điển hình là thế hệ máy System/360 của IBM. Thế hệ máy tính này có những bước đột phá mới như sau: - Tính tương thích cao: Các máy tính trong cùng một họ có khả năng chạy các chương trình, phần mềm của nhau. - Đặc tính đa chương trình: Tại một thời điểm có thể có vài chương trình nằm trong bộ nhớ và một trong số đó được cho chạy trong khi các chương trình khác chờ hoàn thành các thao tác vào/ra. - Không gian địa chỉ rất lớn (224 byte = 16Mb). 3.4. Thế hệ thứ tư: (1980- nay )Máy tính được xây dựng trên các vi mạch cỡ lớn (LSI) và cực lớn (VLSI). Đây là thế hệ máy tính số ngày nay, nhờ công nghệ bán dẫn phát triển vượt bậc, mà người ta có thể chế tạo các mạch tổ hợp ở mức độ cực lớn. Nhờ đó máy tính ngày càng nhỏ hơn, nhẹ hơn, mạnh hơn và giá thành rẻ hơn. Máy tính cá nhân bắt đầu xuất hiện và phát triển trong thời kỳ này. Dựa vào kích thước vật lý, hiệu suất và lĩnh vực sử dụng, hiện nay người ta thường chia máy tính số thế hệ thứ tư thành 5 loại chính, các loại có thể phủ lên nhau một phần: - Microcomputer: Còn gọi là PC (personal computer), là những máy tính nhỏ, có 1 chip vi xử lý và một số thiết bị ngoại vi. Thường dùng cho một người, có thể dùng độc lập hoặc dùng trong mạng máy tính. - Minicomputer: Là những máy tính cỡ trung bình, kích thước thường lớn hơn PC. Nó có thể thực hiện được các ứng dụng mà máy tính cỡ lớn thực hiện. Nó có khả năng hỗ trợ hàng chục đến hàng trăm người làm việc. Minicomputer được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng thời gian thực, ví dụ trong điều khiển hàng không, trong tự động hoá sản xuất. - Supermini: Là những máy Minicomputer có tốc độ xử lý nhanh nhất trong họ Mini ở những thời điểm nhất định. Supermini thường được dùng trong các hệ thống phân chia thời gian, ví dụ các máy chủ của mạng. - Mainframe: Là những máy tính cỡ lớn, có khả năng hỗ trợ cho hàng trăm đến hàng ngàn người sử dụng. Thường được sử dụng trong chế độ các công việc sắp xếp theo lô lớn (Large-Batch-Job) hoặc xử lý các giao dịch (Transaction Processing), ví dụ trong ngân hàng. - Supercomputer: Đây là những siêu máy tính, được thiết kế đặc biệt để đạt tốc độ thực hiện các phép tính dấu phẩy động cao nhất có thể được. Chúng thường có kiến trúc song song, chỉ hoạt động hiệu quả cao trong một số lĩnh vực. 4. Kiến trúc và tổ chức máy tínhMục tiêu:nắm được các khái niệm kiến trúc máy tính và tổ chức máy tính, phân biệt được hai khái niệm đó. 4.1.Khái niệm kiến trúc máy tínhKiến trúc máy tính là khoa học về việc lựa chọn và kết nối các thành phần phần cứng để tạo ra các máy tính đạt được các yêu cầu về chức năng (functionality), hiệu năng (performance) và giá thành (cost).Yêu cầu chức năng đòi hỏi máy tính phải có thêm nhiều tính năng phong phúvà hữu ích; yêu cầu hiệu năng đòi hỏi máy tính phải đạt tốc độ xử lý cao hơn và yêu cầu giá thành đòi hỏi máy tính phải càng ngày càng rẻ hơn. Để đạt được cả ba yêu cầu về chức năng, hiệu năng và giá thành là rất khó khăn. Tuy nhiên, nhờ có sự phát triển rất mạnh mẽ của công nghệ vi xử lý, các máy tính ngày nay có tính năng phong phú, nhanh hơn và rẻ hơn so với máy tính các thế hệ trước. Kiến trúc máy tính được cấu thành từ 3 thành phần con: (1) Kiến trúc tập lệnh (Instruction SetArchitecture),(2)
Kiến trúc tập lệnh là hình ảnh của một hệ thống máy tính ở mức ngôn ngữ máy. Kiến trúc tập lệnhbao gồm các thành phần: tập lệnh, các chế độ địa chỉ, các thanh ghi, khuôn dạng địa chỉ và dữ liệu. Vi kiến trúc là mô tả mức thấp về các thành phần của hệ thống máy tính, phối ghép và việc trao đổi thông tin giữa chúng.Vi kiến trúc giúp trả lời hai câu hỏi (1) Các thành phầnphần cứng của máy tính kết nối với nhau như thế nào? và (2) Các thành phần phần cứng của máy tính tương tác với nhau như thế nào để thực thi tập lệnh? Thiết kế hệ thống: bao gồm tất cả các thành phần phần cứng của hệ thống máy tính, bao gồm:Hệ thống phối ghép (các bus và các chuyển mạch),Hệ thống bộ nhớ, Các cơchếgiảm tải cho CPU (như truy nhập trực tiếp bộ nhớ) và Các vấn đề khác(nhưđa xử lý và xử lý song song). 4.2. Khái niệm tổ chức máy tínhTổ chức máy tính hay cấu trúc máy tính là khoa học nghiên cứu về các bộ phận của máy tínhvà phương thức làm việc của chúng.Với định nghĩa như vậy, tổ chức máy tínhkhá gần gũi với vi kiến trúc –một thành phần của kiến trúc máy tính. Như vậy, có thể thấy rằng, kiến trúc máy tính và khái niệm rộng hơn, nó bao hàm cả tổ chức hay cấu trúc máy tính. Каталог: mydata -> giaoan tải về 1.99 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
Sự xuất hiện của máy tính hiện đại, mà chúng tôi quen với việc, đi trước bởi một quá trình tiến hóa toàn bộ trong sự phát triển của công nghệ máy tính. Theo lý thuyết phổ biến, sự phát triển của ngành công nghiệp máy tính đã trải qua nhiều thế hệ khác nhau. Các chuyên gia hiện đại có xu hướng tin rằng sáu của họ. Năm trong số họ đã xảy ra, một - trên đường đi. Những gì chính xác thuật ngữ "thế hệ máy tính" hiểu CNTT-chuyên gia? sự khác nhau cơ bản giữa các giai đoạn cá nhân của sự phát triển là gì của công nghệ máy tính? Nền cho sự xuất hiện của máy tínhLịch sử của máy tính trong vòng 5 thế hệ, sự phát triển của thú vị và hấp dẫn. Nhưng trước khi chúng tôi khám phá nó, nó sẽ hữu ích để biết sự thật liên quan đến những gì trước sự phát triển của máy tính các giải pháp công nghệ. Người ta luôn tìm cách để cải thiện các thủ tục liên quan đến tính toán, tính toán. Các nhà sử học phát hiện ra rằng các công cụ để làm việc với những con số, có tính chất cơ học, được phát minh ở Ai Cập cổ đại và các tiểu bang khác của xa xưa. Trong thời Trung Cổ, nhà phát minh châu Âu sẽ thiết kế các cơ chế mà nhờ đó, đặc biệt, có thể được tính chu kỳ của thủy triều âm lịch. Nguyên mẫu của máy tính hiện đại, một số chuyên gia tin rằng phát minh vào những năm đầu thế kỷ 19 máy Babbage, có chức năng lập trình máy tính. Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 đã có các thiết bị điện tử được sử dụng. Họ chủ yếu là tham gia vào ngành công nghiệp, điện thoại và radio. Năm 1915, ông chuyển đến người Đức nhập cư Mỹ Herman Hollerith thành lập công ty IBM, sau này trở thành một trong những thương hiệu dễ nhận biết nhất của CNTT-công nghiệp. Trong số những phát minh giật gân nhất Herman Hollerith thẻ thép cú đấm, trong nhiều thập kỷ như chính vật mang tin khi sử dụng công nghệ máy tính. Đến cuối những năm 30 đã có công nghệ cho phép để nói về sự khởi đầu của kỷ nguyên máy tính trong sự phát triển của văn minh nhân loại. máy tính đầu tiên xuất hiện, mà sau này trở thành phân loại là thuộc về "thế hệ đầu tiên". dấu hiệu của một máy tínhCác tiêu chí cơ bản quan trọng để phân loại một thiết bị máy tính để máy tính tìm kiếm, hoặc các chuyên gia máy tính gọi lại chương trình. Đây tương ứng với các loại máy, đặc biệt, khác với máy tính, bất kể như thế nào mạnh mẽ hoặc là cuối cùng. Ngay cả khi nói đến lập trình ở mức rất thấp, khi sử dụng "những người thân và số không" - tiêu chuẩn hiện hành. Theo đó, ngay sau khi máy đã được phát minh, có lẽ, bởi sự xuất hiện của họ nhiều tương tự như máy tính, nhưng có thể được lập trình - họ được gọi là máy tính. Thuật ngữ "thế hệ máy tính" có nghĩa là, thường là một máy tính thuộc về một hình công nghệ cụ thể. Đó là, một trong các giải pháp phần cứng dựa, trên cơ sở đó các máy tính đang chạy. Đồng thời, dựa trên các tiêu chí của các chuyên gia về CNTT-division bởi thế hệ máy tính được đề xuất là xa thông thường (mặc dù, tất nhiên, có những hình thức quá độ của máy tính, mà rất khó để một cách rõ ràng quy cho bất kỳ loại đặc biệt). Sau khi hoàn thành digression lý thuyết, chúng ta có thể bắt đầu khám phá các máy tính thế hệ. bàn, dưới đây, sẽ giúp chúng ta điều hướng trong mỗi periodization.
Tiếp theo chúng ta sẽ xem xét các tính năng công nghệ của máy tính cho mỗi thể loại. Chúng tôi tính năng các thế hệ máy tính sẽ được xác định. Bảng rằng bây giờ chúng tôi đã đạt được, sẽ được bổ sung bằng những người khác, mà sẽ liên quan đến thể loại thích hợp và các thông số quá trình. Chúng tôi ghi nhận sự báo trước quan trọng - những yếu tố sau liên quan chủ yếu tiến hóa của máy tính, mà hiện nay thường được gọi cá nhân. Có lớp học hoàn toàn khác nhau của máy tính - quân sự, công nghiệp. Có được cái gọi là "siêu máy tính". xuất hiện của họ và phát triển - một vấn đề riêng biệt. Các máy tính đầu tiênNăm 1938, kỹ sư người Đức Konrad Tsuze xây dựng một thiết bị gọi là Z1, và trong 42 phát hành phiên bản cải tiến của nó - Z2. Trong năm 1943, một máy tính đã phát minh ra tiếng Anh và gọi nó là "Colossus". Một số chuyên gia có xu hướng tin rằng máy máy tính đầu tiên của Anh và Đức. Năm 1944, dựa trên thông tin tình báo từ Đức tạo ra một máy tính như người Mỹ. Phát triển trong máy tính Mỹ gọi là "Mark I". Năm 1946, các kỹ sư Mỹ đang làm một cuộc cách mạng nhỏ trong thiết kế của công nghệ máy tính, tạo ra một ống chân không ENIAC máy tính, 1.000 lần hơn năng suất cao hơn so với "Mark I". Một phát triển nổi tiếng của Mỹ trở nên thành lập vào năm 1951 bởi một máy tính, có tên Uniake. Tính năng chính của nó là nó là chiếc máy đầu tiên được sử dụng như một sản phẩm thương mại. Bởi thời điểm đó, bằng cách này, máy tính của bạn đã được phát minh ra kỹ sư Liên Xô làm việc tại Viện Khoa học của Ukraine. phát triển của chúng tôi gọi SECM. hiệu quả của nó, theo các chuyên gia, là cao nhất trong số các máy tính lắp ráp tại châu Âu. tính năng kỹ thuật của máy tính thế hệ đầu tiênTrên thực tế, trên cơ sở những tiêu chuẩn xác định bởi hệ đầu tiên của máy tính? Như CNTT-chuyên gia xem xét, trước hết, các thành phần cơ bản trong các hình thức của ống chân không. máy thế hệ đầu tiên cũng sở hữu một số tính năng bên ngoài đặc trưng - một kích thước rất lớn, điện năng tiêu thụ rất lớn. sức mạnh tính toán của họ cũng đã được tương đối khiêm tốn, đó là vài ngàn hertz. Tuy nhiên, thế hệ đầu tiên của máy tính chứa nhiều điều trong các máy tính hiện đại. Đặc biệt, mã máy này để chương trình các lệnh cũng như dữ liệu ghi trong bộ nhớ (sử dụng thẻ đục lỗ và ống tĩnh điện). thế hệ đầu tiên của máy tính đòi hỏi các kỹ năng con người cao nhất, sử dụng chúng. Yêu cầu không chỉ để sở hữu các kỹ năng chuyên môn (thể hiện khi làm việc với thẻ đục lỗ, kiến thức về mã máy, vv), nhưng, như một quy luật, cũng kỹ thuật kiến thức trong lĩnh vực điện tử. Thế hệ đầu tiên của máy tính, như chúng ta đã nói, đã là RAM. Tuy nhiên, khối lượng của nó là vô cùng khiêm tốn, ông đặt nó trong hàng trăm, lúc tốt nhất - trong hàng ngàn byte. Các module bộ nhớ đầu tiên cho máy tính khó có thể được phân loại như một thành phần điện tử. Họ đã được lấp đầy với các container của thủy ngân dưới dạng ống. tinh thể bộ nhớ đã được cố định vào các lĩnh vực cụ thể của họ, và do đó các dữ liệu được giữ lại. Tuy nhiên, khá sớm sau khi phát minh ra máy tính đầu tiên xuất hiện lõi ferit dựa trên bộ nhớ nâng cao hơn. Thế hệ thứ hai của máy tínhsự phát triển của lịch sử máy tính là gì? máy tính thế hệ bắt đầu phát triển trên. Các thập niên 60 đang lây lan các máy tính sử dụng không chỉ ống chân không, mà còn bán dẫn. Tăng đáng kể chip tần số đồng hồ - được coi là chỉ số phổ biến 100.000 hertz trở lên .. Đến đĩa từ tính đầu tiên để thay thế cho thẻ đục lỗ. Năm 1964 công ty IBM đã phát hành godu sản phẩm độc đáo - một màn hình máy tính riêng biệt với những đặc điểm đủ phong nha - 12-inch đường chéo, độ phân giải 1024 x 1024 pixel và tốc độ làm tươi 40 Hz. Thế hệ thứ baThế hệ thứ ba đáng chú ý của máy tính? Trước hết, hãy đặt máy tính của bạn với đèn và bán dẫn tích hợp mạch, trong đó, ngoài máy tính, đã được sử dụng trong một loạt các thiết bị điện tử khác. Đây là lần đầu tiên khả năng mạch tích hợp đã được chứng minh là thế giới thông qua những nỗ lực của kỹ sư Jack Kilby và công ty Texas Instruments vào năm 1959. Jack đã tạo ra một cấu trúc nhỏ được hình thành trên một tấm kim loại germanium, mà là vụ để thay thế những thiết kế bán dẫn phức tạp. Đổi lại, Texas Instruments công ty đã tạo ra một máy tính, lắp ráp trên cơ sở những hồ sơ này. Đáng chú ý nhất, đó là ít hơn so với máy tính hiệu suất bán dẫn tương tự 150 lần. công nghệ mạch tích hợp đã được phát triển hơn nữa. vai trò quan trọng trong việc này đóng một nghiên cứu Roberta Noysa. Những thành phần phần cứng được cho phép, trước hết, để làm giảm đáng kể kích thước của máy tính. Kết quả là, đã có một sự gia tăng đáng kể trong hiệu suất máy tính. Các máy tính thế hệ thứ ba đặc trưng bởi sự ra đời của một máy tính với một tần số đồng hồ, đã bày tỏ đã có trong megahertz. Giảm tiêu thụ điện năng và cũng có máy tính. Chúng tôi đã cải tiến công nghệ ghi dữ liệu và xử lý chúng trong module bộ nhớ RAM. Đối với RAM, các yếu tố ferit trở nên dung lượng hơn, công nghệ tiên tiến. Có nguyên mẫu đầu tiên, và sau đó là phiên bản đĩa mềm đầu tiên được sử dụng như một phương tiện lưu trữ bên ngoài. Các kiến trúc của máy tính xuất hiện bộ nhớ cache pamyat.Standartnoy tương tác môi trường của người sử dụng và máy tính là cửa sổ hiển thị. Nó xảy ra các thành phần phần mềm cải thiện hơn nữa. Có được hệ điều hành chính thức được phát triển bởi đa dạng nhất các phần mềm ứng dụng, chúng tôi đã giới thiệu khái niệm đa nhiệm trong công việc máy tính. Các máy tính thế hệ thứ ba xuất hiện các chương trình như hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu, và phần mềm cho tự động hóa các công việc thiết kế. Có rất nhiều ngôn ngữ lập trình và môi trường mà trong đó việc tạo ra các phần mềm. tính năng thế hệ thứ tưThế hệ thứ tư của máy tính được đặc trưng bởi sự xuất hiện của các mạch tích hợp thuộc loại lớn, cũng như cái gọi là quy mô rất lớn. Các kiến trúc của máy tính xuất hiện chip hàng đầu - bộ xử lý. Máy vi tính trong cấu hình là gần gũi hơn với công dân bình thường. sử dụng của họ đã được thực hiện với sự đào tạo trình độ tối thiểu, trong khi làm việc với một máy tính trước các thế hệ cần kỹ năng. module bộ nhớ RAM được sản xuất không dựa trên cơ sở các yếu tố ferit, và trên cơ sở CMOS-chip. Bởi thế hệ thứ tư của máy tính và được chấp nhận để máy tính đầu tiên của Apple, thu thập vào năm 1976 bởi Steve Jobs và Stefanom Voznyakom. Nhiều CNTT-chuyên gia tin rằng Apple - máy tính cá nhân đầu tiên trên thế giới. máy tính thế hệ thứ tư cũng trùng hợp với việc phổ biến của Internet. Đồng thời đã có thương hiệu ngành công nghiệp phần mềm hiện nay nổi tiếng nhất - Microsoft. Có phiên bản đầu tiên của hệ điều hành mà chúng ta biết ngày nay - Windows, hệ điều hành MacOS. Máy tính đã trở thành lưu hành rộng rãi trên toàn thế giới. thế hệ thứ nămThời hoàng kim của thế hệ thứ tư của máy tính - 80s giữa muộn. Nhưng trong những năm 90 đầu vào quá trình thị trường CNTT-công nghệ đã bắt đầu diễn ra, cho phép để bắt đầu đếm một thế hệ mới của máy tính. Chúng ta đang nói về các bước tiến đáng kể, đặc biệt là trong kỹ thuật và kỹ thuật thành tựu, cùng với bộ vi xử lý. kiến trúc chip xuất hiện phân bổ cho các loại vector song song. Thế hệ thứ năm của máy tính - đó là máy tốc độ đáng kinh ngạc suất tăng trưởng từ năm này sang năm khác. Nếu tốc độ đồng hồ đầu những năm 90 của bộ vi xử lý trong một vài chục megahertz, được coi là một dấu hiệu tốt, bởi đầu những năm 2000, không ai ngạc nhiên gigahertz. Máy tính mà chúng ta sử dụng ngày nay, được tin là CNTT-chuyên gia - nó cũng là thế hệ thứ năm của máy tính. Đó là, nền tảng công nghệ 90 đầu những vẫn có liên quan. PC thuộc thế hệ thứ năm, đã trở thành không chỉ là máy tính, và các công cụ đa phương tiện cao cấp. Đối với họ đó là khả năng gắn kết các bộ phim, làm việc với hình ảnh, kỷ lục và thao tác âm thanh và tạo các dự án kỹ thuật để chạy thực tế 3D trò chơi. Đặc điểm của thế hệ thứ sáuTrong tương lai gần, theo các nhà phân tích, chúng ta có thể hy vọng rằng 6 thế hệ máy tính sẽ xuất hiện. Nó sẽ được đặc trưng bởi việc sử dụng các yếu tố thần kinh trong kiến trúc của các chip sử dụng bộ vi xử lý trong một mạng lưới phân phối. máy tính hiệu suất trong thế hệ tiếp theo sẽ được đo, có lẽ, không còn trong gigahertz, nhưng trong một loại cơ bản khác nhau của các đơn vị tính toán. so sánh tính năngChúng tôi đã nghiên cứu các máy tính thế hệ. Bảng dưới đây sẽ giúp chúng ta điều hướng các mối tương quan của các máy tính thuộc một thể loại này hay cách khác, và các nền tảng công nghệ mà hoạt động của họ dựa vào. Tùy thuộc vào những điều sau đây:
Nó cũng có thể là một minh hoạ hữu ích của mối tương quan về hiệu suất và hệ cụ thể các máy tính. Bảng, mà bây giờ chúng ta xây dựng và phản ánh mô hình này. Chúng tôi lấy làm căn cứ một tham số được gọi là tần số đồng hồ.
Do đó, chúng tôi hình dung các tính năng công nghệ chủ chốt cho mỗi thế hệ máy tính. Bảng nộp bởi bất kỳ người trong chúng ta, sẽ giúp chúng ta tương quan các thông số tương ứng và một loại cụ thể các máy tính có liên quan đến một giai đoạn đặc biệt trong sự phát triển của công nghệ máy tính với. |
