Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Классы вычислительных машин и систем». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Думаю найдутся единицы пользователей разной бытовой техники не знающие, что любая техника, подключённая к обычной бытовой электросети ~220В 50Гц, является источником электромагнитного поля(ЭМП). Да, ЭМП есть, но немногие знают, превышает оно предельно-допустимые нормы(ПДН) или нет. Я являюсь работником одной лаборатории в составе организации, занимающийся Аттестацией рабочих место по условиям труда, возможно, многие слышали, у кого-то она проводилась. В последние пару лет, когда меня допустили до проведения измерений повидал многие рабочие места. Где-то отлично, где-то ужасно. По просьбам трудящихся, расскажу о некоторых результатах измерения ЭМП. Сразу оговорюсь, что не являюсь физиком по образованию и уж совсем тонкостей ЭМП не знаю, тем не менее техническое образование имею.
Период и объём серийного производства
Минское производственное объединение вычислительной техники.
|
ПЭВМ |
Год начала выпуска |
Год окончания выпуска |
Выпущено, шт. |
|---|---|---|---|
|
ЕС-1840 |
1986 |
1989 |
7461 |
|
ЕС-1841 |
1987 |
1995 |
83937 |
|
ЕС-1842 |
1988 |
1996 |
10193 |
|
ЕС-1843 |
1990 |
1993 |
3012 |
|
ЕС-1849 |
1990 |
1997 |
4966 |
|
ЕС-1851 |
1991 |
1997 |
3142 |
|
ЕС-1863 |
1991 |
1997 |
3069 |
|
ВМ2001 |
1994 |
— |
1074 |
|
ВМ2002 |
— |
— |
— |
Брестский электромеханический завод. Начало производства: ЕС-1845 — 1989 г., ЕС-1855 — 1992 г. Количество выпущенных ПЭВМ более 2000 шт., производятся до настоящего времени.
Измерение электромагнитного поля на рабочем месте с ПЭВМ
Специалисты ЛПСиЭ ООО «ЛиК» проводят инструментальные измерения электромагнитных полей на рабочих местах пользователей ПЭВМ в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
Цель измерений:
- производственный контроль на рабочих местах с персональными компьютерами;
- для санитарно-эпидемиологической оценки уровней электромагнитного излучения на рабочих местах с ПЭВМ по заявкам предприятий и организаций.
Основные источники электромагнитных полей:
- ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина (компьютер);
- ВДТ – видеодисплейные терминалы;
- периферийные устройства (принтеры, сканеры, источники бесперебойного питания и пр.).
Измеряемые параметры:
- напряженность электрического поля (В/м);
- плотность магнитного потока (нТл).
Дополнительно на рабочем месте с ПЭВМ измеряется напряженность электростатического поля (кВ/м).
Принципы гигиенического нормирования:
В соответствии с действующими санитарными нормами электромагнитное поле контролируется раздельно по напряженности электрического поля и плотности магнитного потока в двух частотных диапазонах: 5 Гц – 2 кГц, 2 кГц – 400 кГц.
Если в частотном диапазоне 5 Гц – 2 кГц наблюдается превышение установленных норм по какой-либо составляющей, то дополнительно оценивается электромагнитное поле промышленной частоты 50 Гц.
Проведение измерений:
Все измерения выполняются по действующим нормативным и методическим документам. Современная приборная база лаборатории позволяет получать результаты с необходимой точностью в кратчайшие сроки.
В случае неудовлетворительных результатов измерений наши специалисты помогут установить причину превышения допустимых уровней.
По результатам измерений электромагнитных излучений на рабочих местах с ПЭВМ выдаются:
- протокол измерений на фирменном бланке лаборатории;
- экспертное заключение на основании протокола измерений (при необходимости).
Специалисты лаборатории проконсультируют по требуемому объему исследований, составят программу измерений и согласуют оптимальные сроки выполнения работ.
Характеристики и классы ЭВМ
В табл. 2.2 приведены различные основания для классификации ЭВМ, некоторые из которых, а также ряд других более подробно изложены ниже.
Таблица 2.2. Различные подходы к классификации ЭВМ
|
Тип ЭВМ |
Особенности класса |
|
Физический способ представления информации |
|
|
Аналоговые (АВМ) |
Информация представляется в виде непрерывно изменяющейся во времени аналоговой величины (напряжения или тока) |
|
Цифровые (ЦВМ) |
Информация представляется в виде специальных кодов, в принятой для данной ЭВМ системе исчисления |
|
Гибридные |
Такие ЭВМ, например, имеют аналоговый вход информации, затем следует цифровая обработка и аналоговый выход |
|
Поколения ЭВМ |
|
|
1 поколение |
1950-1958, построены на лампах |
|
II поколение |
1959-1967 — на транзисторах и печатных платах |
|
III поколение |
1968-1978 — на микросхемах малой степени миниатюризации |
|
IV поколение |
1979-1993 — на микросхемах большой степени миниатюризации |
|
V поколение |
1994-… — на микросхемах сверхбольшой степени миниатюризации |
|
Назначение ЭВМ |
|
|
Вычислительные системы |
Характеризуются небольшими объемами входной и выходной информации и сложными алгоритмами ее обработки. Такие ЭВМ должны иметь высокую производительность и небольшое количество устройств ввода-вывода |
|
Системы обработки данных |
Характеризуются большим количеством внешних запоминающих устройств, способных хранить большой объем информации, и сравнительно несложными алгоритмами обработки этой информации. Системы не требуют высокой производительности |
|
Управляющие ЭВМ |
Предназначены для управления какими-либо объектами и производственными процессами, поэтому для связи с объектами управления ЭВМ снабжаются преобразователями, датчиками и т. д., которые устанавливаются в контуре управления. Сама ЭВМ работает в реальном масштабе времени |
Гост 27201-87 машины вычислительные электронные персональные. типы, основные параметры, общие технические требования (с изменениями n 1, 2, 3)
220В 50Гц, является источником электромагнитного поля(ЭМП). Да, ЭМП есть, но немногие знают, превышает оно предельно-допустимые нормы(ПДН) или нет. Я являюсь работником одной лаборатории в составе организации, занимающийся Аттестацией рабочих место по условиям труда, возможно, многие слышали, у кого-то она проводилась. В последние пару лет, когда меня допустили до проведения измерений повидал многие рабочие места. Где-то отлично, где-то ужасно. По просьбам трудящихся, расскажу о некоторых результатах измерения ЭМП. Сразу оговорюсь, что не являюсь физиком по образованию и уж совсем тонкостей ЭМП не знаю, тем не менее техническое образование имею.
Итак, средство измерения: Измеритель параметров электрического и магнитного полей «ВЕ-метр-АТ-002», не является супер точным прибором. Прибор позволяет делать одновременные измерения электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в двух полосах частот: от 5 Гц до 2 кГц и от 2 кГц до 400 кГц. Документ, в котором указаны ПДН при работе на компьютере СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.
| Напряженность электрического поля | |
| в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, Е1 | 25 В/м |
| в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, Е2 | 2,5 В/м |
| Плотность магнитного потока | |
| в диапазоне частот 5 Гц — 2 кГц, В1 | 250 нТл |
| в диапазоне частот 2 кГц — 400 кГц, В2 | 25 нТл |
Нормирование эмп, создаваемых вдт и пэвм
Для предупреждения заболеваний, связанных с систематическим воздействием ЭМП, СанПиН 2.2.4.1191-03 «Электромагнитные поля в производственных условиях» устанавливают предельно допустимые уровни ЭМП, а также требования к проведению контроля уровней ЭМП на рабочих местах, методам и средствам защиты работающих.
Особенности спектральной характеристики излучений ВДТ, ПЭВМ (представлен достаточно широкий спектр частот) и условия использования радиотелефонов с максимальным приближением к голове пользователя вызвали необходимость разработки для них отдельных гигиенических регламентов.
ПДУ ЭМП, создаваемых ПЭВМ установлены в СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» (табл. 1).
Временные допустимые уровни (ВДУ) ЭМП,
создаваемых ПЭВМ на рабочих местах
Напряженность электрического поля
в диапазоне частот 5 Гц… 2 кГц
в диапазоне частот 2 кГц… 400 кГц
Плотность магнитного потока
в диапазоне частот 5 Гц… 2 кГц
в диапазоне частот 2 кГц… 400 кГц
Напряженность электростатического поля
В настоящее время накоплен огромный практический опыт в разработке и использовании вычислительных систем самого разнообразного применения. Эти системы очень сильно отличаются друг от друга своими возможностями и характеристиками. Существует не малое количество признаков, по которым классифицируют вычислительные системы: по целевому назначению и выполняемым функциям, по типам и числу ЭВМ или процессоров, по архитектуре системы, методам управления элементами системы, режимам работы, степени разобщенности элементов вычислительных систем и др. Основные из них являются признаки функциональной и структурной организации вычислительных систем.
По назначению вычислительные системы делят на универсальные, специализированные и проблемно-ориентированные.
- Универсальные необходимы для решения задач широкого класса.
- Специализированные предназначены для решение задач узкого класса. Специализация вычислительных систем может устанавливаться различными средствами:
- во-первых, сама структура системы (количество параллельно работающих элементов, связи между ними и т.д.) может быть ориентирована на определенные виды обработки информации: решение алгебраических, матричные вычисления, интегральных и дифференциальных уравнений и т.п. Практика разработки вычислительных систем типа супер ЭВМ показала, чем выше их производительность, тем уже класс эффективно решаемых ими задач;
- во-вторых, специализация вычислительных систем может закладываться включением в их состав специального оборудования и специальных пакетов обслуживания техники.
- Проблемно-ориентированные используют для решения определенного круга задач в сравнительно узкой сфере.
По типу вычислительные системы различаются на многопроцессорные и многомашинные системы.
- Многопроцессорные (МПС) создаются при комплексировании нескольких процессоров. В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память (ООП). Параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единой общей операционной системы.
- Многомашинные (ММС) появились исторически первыми. Уже при использовании электронно-вычислительных машин 1-х поколений возникали задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений.
Многие исследователи считают, что использование многопроцессорные системы является основным магистральным путем развития вычислительной техники новых поколений. Однако МПС имеют и существенные недостатки. Они в первую очередь связаны с использованием ресурсов общей оперативной памяти. При большом количестве комплексируемых процессоров возможно возникновение конфликтных ситуаций, когда несколько процессоров обращаются с операциями типа «запись» и «чтение» к одним и тем же областям памяти. Помимо процессоров к общей оперативной памяти подключаются все каналы (процессоры ввода-вывода), средства измерения времени и т.д. Поэтому вторым серьезным недостатком многопроцессорной системы является проблема коммутации абонентов и доступа их к ООП. От того, насколько удачно решаются эти проблемы, и зависит эффективность применения многопроцессорной системы. Это решение обеспечивается аппаратурно-программными средствами. Процедуры взаимодействия очень сильно усложняют структуру операционной системы МПС. Основываясь на опыте создания таких систем, мы можем сказать, что они эффективны с ограниченным числом сложных процессоров (2,4 до 10).
По типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения вычислительной системы, различают однородные и неоднородные системы.
- Однородные предполагают комплексирование однотипных электронных вычислительных машин (процессоров);
- неоднородные – разнотипных.
В однородных системах значительно упрощаются разработка и обслуживание технических и программных средств. Они предоставляют возможность стандартизировать и унифицировать соединения и процедуры для взаимодействия элементов системы. Упрощение обслуживания системы, упрощение модернизации и развития. Вместе с тем существуют и неоднородные вычислительные системы, в которых комплексируемые элементы очень сильно отличаются по своим функциональным и техническим характеристикам. Обычно это связано с необходимостью параллельного выполнения многофункциональной обработки. Поэтому при создании системы с несколькими машинами, которая обслуживает каналы связи, рекомендуется объединять связанные машины связи и машины для обработки данных в один комплекс. В этих системах компьютеры связи выполняют функции связи, управления информацией, получаемой и передаваемой, формированием пакетов задач и т. д. Электронные вычислительные машины обработки данных не занимаются не свойственными им работами по обеспечению взаимодействия в сети, а все их ресурсы переключаются на обработку данных. Неоднородные системы находят применение и в МПС. Многие ЭВМ, в том числе и персональные электронно-вычислительные машины, могут использовать сопроцессоры: матричные, десятичной арифметики, и т.п.
По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей вычислительные системы делятся на системы распределенного (разобщенного) и совмещенного (сосредоточенного) типов. Обычно такое деление касается только многомашинных систем. Многопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа. Более того, учитывая успехи микроэлектроники, это совмещение может быть очень глубоким. При появлении новых сверхбольших интегральных схем (СБИС) появляется возможность иметь в одном кристалле несколько параллельно работающих процессоров.
Распределенные и совмещенные многомашинные системы сильно различаются оперативностью взаимодействия в зависимости от удаленности ЭВМ. Время передачи информации между соседними электронно-вычислительными машинами, соединенными обычным кабелем, может быть много меньше времени передачи данных по каналам связи. Как правило, все производимые в мире электронные компьютеры имеют средства прямого взаимодействия и средства подключения к компьютерным сетям. Для персональной электронно-вычислительной машины такими средствами являются модемы и сетевые карты как элементы техники связи.
К аппаратному обеспечению вычислительных систем относят устройства и приборы, реализующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную аппаратную конфигурацию, ориентированную на выполнение конкретных видов работ, и собираются из готовых узлов и блоков.
Согласование между отдельными узлами и блоками осуществляется с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами.
- Протокол – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для согласования их работы с другими устройствами.
Интерфейсы, присутствующие в архитектуре вычислительных систем можно разделить на последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный – группами битов. Количество битов одной посылки определяется разрядностью интерфейса. Так, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают 8 бит за цикл.
Параллельные интерфейсы обычно имеют наиболее сложное устройство и более высокую производительность. Их применяют, когда важна скорость передачи данных. Устройство последовательных интерфейсов проще. Их называют асинхронными интерфейсами, так как не нужно синхронизировать работу передающего и принимающего устройства.
Производительность последовательных интерфейсов измеряют битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с), а параллельных интерфейсов — байтами в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
- Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. – М.: «Высшая школа», 1999. – 511с.
- Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем, 2007. – 667 с.
- Емельянов С.В Информационные технологии и вычислительные системы, 2010. – 104 с.
- Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы, 2009. – 292 с.
- Алексеев А.П. Информатика, 2001. – 346 с.
- Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации, 2011. – 560 с.
- Чекмарев Ю.В. Вычислительные системы, сети и коммуникации, 2009. – 184 с.
- Бройдо В.Л. Вычислительные системы сети и телекоммуникации, 2004. – 703 с.
- Паттерсон Д., Хеннесси. Дж. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем, 2012. – 784 с.
- Таненбаум Э., Уэзеролл Д., Компьютерные сети, 2012. – 960 с.
- Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ, 2006. – 320 с.
- Мамзелев И.А. Вычислительные системы в технике связи, 1987. – 240 с.
- Соломенчук В.Г., Соломенчук П.В., Железо ПК 2012, 2012. – 384 с.
- Экономическая информатика и вычислительная техника / Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. – М.: Финансы и статистика, 1996. — 336 с.
Развитие вычислительной техники происходило по двум направлениям: по пути создания вычислительных машин и приборов непрерывного действия и по пути создания вычислительных машин и приборов дискретного счета или цифровых.
В вычислительных машинах непрерывного действия математические[1] величины изображаются в виде непрерывных значений каких-либо физических величин (длин, углов, напряжений электрического тока и др. ) и могут быть представлены с ограниченной точностью, зависящей от точности изготовления устройств. Существенное повышение точности встречает непреодолимые пока что технологические и эксплуатационные трудности. Это является принципиальным недостатком машин непрерывного действия по сравнению с машинами дискретного счета. Простейшими примерами вычислительных устройств непрерывного действия являются логарифмическая линейка и различные механические вычислительные приборы — планиметры, интеграфы, интегриметры и др.
Вычислительные машины непрерывного действия возникли в результате развития метода моделирования, основанного на законах подобия различных по своей природе физических явлений. Еще Владимир Ильич Ленин в своей книге «Материализм и эмпириокритицизм» отмечал, что поразительное единство законов природы проявляется особенно наглядно в том факте, что многие физические процессы, происходящие в различных областях природы, описываются одними и теми же дифференциальными уравнениями.
На основании изучения процесса одной физической природы, применяя законы подобия, можно судить о характере протекания подобного[2] процесса другой физической природы.
При моделировании исследуемые физические процессы заменяются их моделями — аналогами из другой области явлений, на которых и производится исследование. В качестве аналогов выбираются обычно такие процессы, которые легко могут быть воспроизведены и являются более удобными для измерений и исследований. Так как наиболее удобной для изучения и воспроизведения в лабораторных условиях является область электрических явлений, то наибольшее развитие и значение получили методы электрического моделирования.
Развитие методов моделирования привело к созданию вычислительных машин непрерывного действия. В вычислительных машинах непрерывного действия моделируется не какой-либо конкретный физический процесс, а та или иная математическая зависимость, заданная, например, в виде системы дифференциальных уравнений. Поэтому вычислительные машины непрерывного действия в отличие от физических моделей называются иногда «математическими моделями».
Вычислительные машины непрерывного действия конструктивно состоят из целого ряда отдельных блоков, каждый из которых служит для выполнения одной какой-либо математической операции (сложение, вычитание, умножение, деление, интегрирование, образование заданной функции и т. д.). Соединение этих блоков между собой производится в последовательности, отвечающей конкретному виду решаемого уравнения. Если вычислительная машина предназначается для решения только одного вида уравнений, то состав математических устройств машины и их соединение между собой являются постоянными. Такие машины представляют собой узко специализированные устройства. Примером узко специализированной вычислительной машины непрерывного действия могут служить приборы управления артиллерийским зенитным огнем (ПУАЗО).
В большинстве случаев вычислительные машины непрерывного действия строятся достаточно гибкими, т. е. обеспечивающими возможность решения сравнительно широкого круга задач одного и того же типа. Для этого в машинах предусматривается возможность изменения как состава математических устройств, участвующих в решении задачи, так и порядка соединения этих устройств.
В машине непрерывного действия при решении задачи все устройства работают одновременно. Каждое устройство изображает одну из входящих в задачу величин или выполняет одно какое-нибудь действие, т. е. машина должна иметь столько устройств, сколько величин и действий над ними содержится в задаче.
Отсюда ясно, что тип и сложность математических задач, которые могут быть решены на вычислительной машине непрерывного действия, ограничены наличным составом оборудования машины. Поэтому все вычислительные машины непрерывного действия являются машинами более или менее специализированными.
В механических интегрирующих машинах непрерывного действия математические операции производятся с помощью механических решающих устройств, а участвующие в решении задачи величины изображаются в виде углов поворота валов. Например, для производства. интегрирования часто применяется лобовая фрикционная передача, для сложения — цилиндрические дифференциалы, для умножения — реечные множительные механизмы. Передача данных с одних устройств на другие осуществляется либо с помощью механических валов, либо с помощью электрических следящих систем.
В электрических машинах непрерывного действия участвующие в решении задачи величины представляются наиболее часто в виде напряжений электрического тока, а операции над величинами производятся с помощью электрических схем.
С помощью линейных электрических элементов можно построить схемы для алгебраического сложения входных напряжений, интегрирования, дифференцирования и выполнения ряда других операций. Так как участвующие величины изображаются в виде напряжений, то передача данных от одних блоков к другим осуществляется весьма просто.
Наибольшее распространение среди электрических вычислительных машин непрерывного действия получили машины, предназначенные для интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений.
Среди электрических интегрирующих машин непрерывного действия следует особо выделить машины, осуществляющие решение задач «в истинном масштабе времени». В этих машинах в качестве независимого переменного при интегрировании дифференциальных уравнений используется текущее время, и поэтому решение имеет во времени точно такой же вид, как если бы значения искомых функций непосредственно измерялись в некоторой физической системе, движение которой описывается заданными дифференциальными уравнениями.
Возможность решения дифференциальных уравнений в истинном масштабе времени является ценной особенностью при применении вычислительных машин в качестве управляющих устройств в системах автоматического управления.
Перейдем к рассмотрению второго направления в развитии вычислительной техники — рассмотрению цифровых вычислительных машин и приборов (дискретного действия). Известным примером этого типа устройств является арифмометр. К цифровым машинам относятся также ручные счетно-клавишные машины, счетно-аналитические машины и, наконец, недавно появившиеся электронные быстродействующие цифровые машины.
В цифровых машинах переменные величины изображаются цифрами и представляются в виде ряда принимаемых дискретных числовых значений. Решение задачи на любой цифровой машине состоит из отдельных последовательно выполняемых арифметических операций. Поэтому цифровые машины часто называют машинами дискретного действия или счета. Используя различные разработанные в математике численные методы, с помощью цифровых машин можно решать самые разнообразные математические задачи, так как численное решение любой задачи может быть сведено в принципе к последовательному выполнению четырех арифметических действий.
В отличие от вычислительных устройств непрерывного действия, где точность представления величин ограничена достижимой точностью изготовления устройств, в цифровых вычислительных устройствах принципиально может быть достигнута любая точность вычислений. Для этого необходимо лишь увеличить количество разрядов в изображении чисел, т. е. увеличить количество элементов (деталей), служащих для представления чисел в машине.
По производительности и характеру использования компьютеры можно условно подразделить на:
- микрокомпьютеры, в том числе персональные компьютеры;
- миникомпьютеры;
- мэйнфреймы (универсальные компьютеры);
- суперкомпьютеры.
Микрокомпьютеры это компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора.
Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и ёмкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др.
Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства эффективность. Быстродействие порядка 1 10 миллионов опеpаций в сек.
Разновидность микрокомпьютера микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
| Персональные компьютеры (ПК) это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. |
Компьютерная память бывает двух видов: основная и внешняя. Основная память устроена подобно почтовому офису: она состоит из микроскопических ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, или номер. Элемент информации сохраняется в памяти с назначением ему некоторого адреса. Чтобы отыскать эту информацию, компьютер «заглядывает» в ячейку и копирует ее содержимое в свой «командный» пункт. Емкость отдельной ячейки памяти называется словом. Обычно длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом. Типичные большие компьютеры оперируют словами длиной от 32 до 128 бит (от 4 до 16 байт), тогда как миникомпьютеры имеют дело со словами в 16–64 бит (2–8 байт). Микрокомпьютеры используют, как правило, слова длиной 8, 16 или 32 бит (1, 2 или 4 байт соответственно).
Внешняя память обычно располагается вне центральной части компьютера. Поскольку внешняя память работает медленнее основной, она используется, главным образом для хранения информации, которая не требуется компьютеру срочно. Чтобы использовать внешнюю память, «командный пункт» компьютера обычно передает нужное содержимое части внешней памяти в основную. Основная память ограничена по объему, поэтому конструкторы компьютеров стремятся хранить во внешней памяти как можно больше информации.
Главным устройством памяти для компьютеров второго поколения и для многих больших компьютеров третьего поколения был магнитный сердечник – крохотное колечко магнитного материала размером с бусинку. С помощью тонких проводов, прошивающих колечки в вертикальном и горизонтальном направлениях, из этих сердечников вяжется сетка внутри компьютера. Каждый сердечник хранит магнитный заряд. Направление магнитного потока определяет состояние 1 или 0. Запоминающее устройство на сердечниках было изобретено в 1948 Э.Уонгом и широко использовалось в 1950–1960-х годах.
Запоминающее устройство на сердечниках является энергонезависимой памятью, т.е. оно сохраняет свое содержимое даже тогда, когда электроэнергия отключается. Сердечники выполняли функции появившихся ранее ламповых триггеров и привели к появлению термина «оперативная память». Позже память на сердечниках была вытеснена микроэлектронными устройствами, однако она все еще используется в армейском оборудовании, на космических кораблях и для других специальных применений.
Важным дополнением к микропроцессору является память на интегральных схемах. Существуют два основных класса этой памяти: оперативное запоминающее устройство с произвольной выборкой (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
ОЗУ работают быстро: микропроцессор может получать доступ к ним за 10–20 нс. Обычные коммерческие модули ОЗУ хранят до 256 Мб (1 Мб равен 1 048 576 байт). ОЗУ надежны и работают годами, выполняя миллиарды операций. ОЗУ помнят только то, что вы сообщили им в последний раз; все остальное стирается. ОЗУ потребляют довольно мало энергии, если сравнивать их с другими интегральными схемами примерно тех же размеров и плотности упаковки. Некоторые ОЗУ расходуют так мало энергии, что достаточно маленькой батарейки, чтобы активизировать или хотя бы поддерживать их память после отключения основного источника энергии. Эти ОЗУ часто используются в небольших портативных компьютерах и калькуляторах.
При отключении энергии ОЗУ свою память теряет. ПЗУ же запоминает практически навсегда. ПЗУ особенно удобны для задач, которые нуждаются в неоднократном повторении одного и того же набора команд. ПЗУ работают обычно медленнее, чем ОЗУ, но зато их память постоянна и помехоустойчива. Кроме того, свой проигрыш в скорости реакции ПЗУ компенсируют плотностью упаковки.
Характеристика ОЗУ и ПЗУ, именуемая произвольным доступом, относится к способности микропроцессора или другого ЦП получать доступ к любому элементу памяти в любое время. Например, если телефонный номер хранится где-нибудь в ОЗУ или ПЗУ и ЦП (через свою программу) знает, где этот номер находится, то ЦП может набрать его почти мгновенно. Важно лишь, чтобы было известно, где он находится.
Не все ПЗУ имеют абсолютно постоянную память. Некоторые ПЗУ-подобные устройства обладают, так сказать, полупостоянной памятью, т.е. они помнят (даже при отключенном питании), что им сообщалось, до тех пор, пока не подвергнутся стиранию и перезаписи. Стирание осуществляется путем экспозиции чипа в ультрафиолетовых лучах высокой интенсивности (например, в стираемом ПЗУ – СПЗУ) или другими способами, как в некоторых современных чипах памяти со стиранием и записью.
3.1. В качестве соединителей следует использовать 9- или 15-контактные штыревые соединители. Назначение и схемы расположения контактов соединителей приведены в приложениях 3, 4. Наименование и условное обозначение соединителей приведены в приложении 5.
Допускается для видеомониторов высокой адресуемости применение коаксиальных соединителей.
3.2. Линия ОБЩИЙ ОБРАТНЫЙ ПРОВОД
3.2.1. Линия ОБЩИЙ ОБРАТНЫЙ ПРОВОД (ОП), обеспечивающая защиту передаваемых сигналов от помех, подсоединяется к точке, принятой в видеомониторе за нулевую и изолированную от металлического корпуса.
3.2.2. При наличии в интерфейсе нескольких обратных линий различных сигналов они должны быть соединены внутри видеомонитора.
3.2.3. При необходимости должна быть предусмотрена возможность соединения линии ОП с клеммой защитного заземления (КОРПУС).
3.2.4. Число линий ОП (линия ОП для всех сигнальных линий или отдельные линии ОП для каждой сигнальной линии) определяют в соответствии с конструкторской документацией на конкретный видеомонитор.
3.3. Интерфейс видеомонитора должен быть работоспособен при использовании кабеля длиной не более 2 м.
3.4. Уровни сигналов транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) должны быть следующими:
логический «0» — не более 0,4 В;
логическая «1» — от 2,4 до 5,0 В.
3.5. Токи, потребляемые видеомонитором по всем линиям, должны быть следующими:
при логическом «0» — не более 20 мА;
при логической «1» — не более 15 мА.
3.6. Уровни аналоговых сигналов должны быть следующими:
размах полного сигнала, размах полного сигнала зеленого цвета — (1,0±0,1) В;
размах видеосигнала, размах видеосигналов красного, зеленого, синего цветов, сигнала интенсивности видеосигналов — (0,70±0,07) В;
размах сигнала синхронизации в составе полного сигнала и полного сигнала зеленого цвета — (0,30±0,03) В.
3.7. Длительность фронтов сигналов ССИ, КСИ, СС должна быть не более 50 нс.
3.8. Входное сопротивление видеомонитора для аналоговых сигналов (одна сигнальная линия) должно быть:
для одноцветных видеомониторов — (75±5) Ом;
для многоцветных видеомониторов — (75,0±1,5) Ом.
3.9. Требования электрической и механической безопасности интерфейсов — по ГОСТ 25861.
3.10. Соединение включенного или отключенного видеомонитора с включенной и отключенной ПЭВМ не должно приводить к отказу видеомонитора или ПЭВМ.
3.11. Короткое замыкание между сигнальными линиями, а также между сигнальной линией и линией ОП не должно приводить к отказу видеомонитора и ПЭВМ.
3.12. Дополнительные требования к интерфейсам должны быть установлены заказчиком в ТЗ и ТУ на конкретное изделие.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СТАНДАРТЕ, И ИХ ПОЯСНЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное
Таблица 3
|
Термин |
Пояснение |
|
Интерфейс |
По ГОСТ 15971 |
|
Полный сигнал |
По ГОСТ 21879 |
|
Сигнал яркости |
По ГОСТ 21879 |
|
Видеосигнал |
Электрический сигнал яркости с сигналом гашения, предназначенный для создания изображения на экране электронной лучевой трубки |
|
Видеосигнал красного, зеленого, синего цветов |
Видеосигнал, предназначенный для создания изображения соответственно красного, зеленого, синего цветов на экране электронной лучевой трубки |
|
Сигнал синхронизации |
По ГОСТ 21879 |
|
Строчные синхронизирующие импульсы |
Сигнал в виде синхронизирующих импульсов строк, предназначенный для установления и поддержания синхронности и синфазности работы генератора строчной развертки с указанными импульсами |
|
Кадровые синхронизирующие импульсы |
Сигнал в виде синхронизирующих импульсов, кадров, предназначенный для установления и поддержания синхронности и синфазности работы генератора кадровой развертки с указанными импульсами |
|
Сигнал интенсивности видеосигналов красного, зеленого, синего цветов |
Сигнал, управляющий насыщенностью цветов R, G, В, отображаемых на экране электронной лучевой трубки |
|
Линия интерфейса |
Электрические цепи, являющиеся составными физическими связями интерфейса |
|
Управляющий сигнал |
Сигнал, управляющий режимом работы видеомонитора (например, переключением частоты строк, частоты кадров, размеров изображения и т.д.) |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (обязательное). НАЗНАЧЕНИЕ КОНТАКТОВ 15-КОНТАКТНОГО СОЕДИНИТЕЛЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Обязательное
Таблица 6
|
Назначение контактов соединителя |
||||
|
Номер контакта соединителя |
Вариант интерфейса |
|||
|
Аналоговый |
||||
|
I (А) |
II (A) |
IV (A) |
V (A) |
|
|
1 |
— |
— |
R |
R |
|
2 |
ПС |
ВС |
G+CC |
G |
|
3 |
— |
— |
B |
В |
|
4 |
— |
— |
— |
— |
|
5 |
— |
— |
— |
— |
|
6 |
— |
— |
ОП (R) |
ОП (R) |
|
7 |
ОП |
ОП |
ОП (G+СС) |
ОП (G) |
|
8 |
— |
— |
ОП (B) |
ОП (B) |
|
9 |
— |
— |
— |
— |
|
10 |
ОП |
ОП |
ОП |
ОП |
|
11 |
— |
— |
— |
ОП |
|
12 |
ОП |
ОП |
— |
— |
|
13 |
— |
ССИ/СС |
— |
ССИ/СС |
|
14 |
— |
КСИ/УПР |
— |
КСИ/УПР |
|
15 |
— |
— |
— |
— |