🤔 ОпределениеЭлектронно-вычислительная машина (ЭВМ) — совокупность аппаратных, технических средств и программного обеспечения, которые используются для произведения вычислений, автоматического управления и работы с большими объемами данных.
Представляет собой некий универсальный инструмент, способный решать различные задачи, от простых арифметических действий до сложного анализа в соответствие с заданным алгоритмом и прописанными инструкциями.
Электронно-вычислительная машина способна принимать, обрабатывать и выводить данные. Обработка входной информации происходит в соответствии с заданным алгоритмом, согласно набору инструкций. При этом для произведения операций с числами, символами или другими видами данных, машина использует электрические сигналы.
Каждая ЭВМ имеет отличительные особенности, к которым относятся:
Существует много типов электронно-вычислительной техники. Самые распространенные — персональные компьютеры (ПК), которые есть практически в каждом доме и офисе. Они направлены на решение пользовательских задач, которые выполняются посредством специализированного программного обеспечения (ПО). При их помощи можно выполнять следующие действия:
Для хранения и обработки больших объемов информации используются серверы и суперкомпьютеры. Но на этом список не заканчивается.
Фото: artgeneration.me
🤔 ОпределениеАрхитектура вычислительной машины — это совокупность принципов организации, конструктивных и технологических характеристик, используемых в них.
Она может служить инструментом выработки стандартов для реализации вычислительных систем, соответствующих последним технологическим достижениям и опирающихся на актуальную схемотехническую базу.
Методики реализации ЭВМ, их узлы, используемые в продукции конкретных брендов, также считаются архитектурой. Если компания создает новую архитектуру, то она уже считается интеллектуальной собственностью и может применяться только этой компанией в качестве инструмента в конкурентной борьбе за рынки сбыта.
Родоначальником классической архитектуры ЭВМ считается венгерский ученый Джон фон Нейман. Он разработал методику, позволившую сохранять коды команд и информацию в памяти компьютера. Во время работы над проектом первого лампового компьютера ЭНИАК, в 1944 году фон Нейман определил главные понятия и принципы компьютерной архитектуры. Это стало каноническим набором законов, которыми следовало руководствоваться при создании того или иного типа ЭВМ в согласии с ее целевой логической структурой.
Вычислительная машина фон Неймана включала такие ключевые узлы:
В центральном процессоре также имелся управляющий контроллер (устройство управления, или УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Фото: Work5
В соответствии с такой архитектурой, работа каждого отдельного узла машины должна была выполняться в строгой последовательности. После запуска программы в ОЗУ записывается информация о выполнении. При этом программа может быть введена с внешнего носителя. После этого управляющий блок выбирает в постоянной памяти компьютера необходимую информацию и посылает на обработку. Обычно в данном процессе задействуется сразу несколько элементов ЭВМ.
В основе электронных вычислительных устройств лежат общие правила построения архитектуры. Впервые их сформировал Джон фон Нейман в статье «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», которую выпустил в 1946 году совместно с коллегами по проекту. В ней он описал преимущества использования двоичного кода в ЭВМ, а также изложил три принципа:
Принцип программного управления связан с автоматизацией вычислительных процессов. В соответствие с ним, каждая программа представляет набор команд, которые последовательно друг за другом выполняет процессор. Порядок обычно прописан в конкретной программе.
Однородность памяти касается непосредственно хранения команд и данных. Согласно этому принципу, вся информация, представленная в виде текстов, чисел или команд, хранится в одной ячейке памяти. Над инструкциями разрешается производить такие же действия, как и над данными.
Адресность связана со структурным построением памяти ЭВМ. Она разбита на ячейки, каждой из которой присвоен свой номер. В каждый момент времени процессор обращается к любой из них. При этом ему не нужно просматривать информацию, находящуюся в предыдущей ячейке.
Структура построения современных ЭВМ отличается от фон-неймановской архитектуры, но в целом представляет ее продолжение.
Главная отличительная черта — наличие микроконтроллеров — специальных микросхем, контролирующих работу приборов и электронных устройств в соответствии с заложенной в них программой.
Появление микроконтроллеров в 1971 году было связано со смещением роли ЦПУ, который перестал быть главным узлом компьютера. Теперь он объединял в себе процессор, запоминающее устройство и различную периферию. Микроконтроллеры присутствуют в большинстве бытовых и промышленных приборов. Ярким примером является система «Умный дом».
Архитектура современных электронных вычислительных машин включает несколько обязательных узлов. Каждый из них имеет свое назначение и выполняет определенные функции.
Главные элементы архитектуры современных ЭВМ:
Процессор, он же CPU (от англ. Central Processing Unit — центральное обрабатывающее устройство), отвечает за исполнение всех операций, связанных с вычислениями. К его основным функциям относятся обработка данных, обеспечение взаимодействия между отдельными компонентами машины, а также управление операциями записи и чтения.
Фото: turbotext
Память является центральным звеном постоянного или временного хранения данных. Существуют такие виды памяти, как:
Для долговременного хранения различного рода информации используют внешние устройства. К таковым относятся компакт-диски, flash-накопители и облачные хранилища.
Фото: Work5
Шина данных представляет собой набор проводов или каналов, связывающих отдельные элементы ЭВМ между собой. Центральный процессор передает данные в виде кода в какое-либо устройство, или обращается к ячейке памяти. Таким же образом он получает информацию от подключенных устройств или же из памяти. Передача данных также возможно и без участия процессора, но это всегда двунаправленный процесс.
Операционные системы связывают отдельные элементы ЭВМ, программное обеспечение и конечного пользователя ПК. Они являются своеобразными надстройками архитектуры, которые обеспечивают удобный интерфейс, управляют комплексом подсистем в автономном режиме. Также ОС снабжены готовыми процедурами, которые позволяют контролировать внутренние и внешние ресурсы вычислительной машины.
Обычно операционная система находится на внешнем модуле памяти компьютера, на HDD или SSD. Во время запуска компьютера подключается оперативная память, которая обращается к внутренней и происходит включение компьютера.
Фото: artgeneration.me
🤔 ОпределениеСетевая операционная система представляет комплекс управляющего и сервисного программного обеспечения.
Вместе они выполняют ряд функций:
Подсистемы сервиса помогают расширить круг возможностей ОС. Системы техобслуживания используют для того, чтобы облегчить тестирование различных устройств электронно-вычислительной машины.
