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传统计算机 编辑
传统计算机是指现代使用通用的传统计算机,它的心脏依赖的是硅芯片,但是一个芯片的面积总有限。
传统计算机系统由硬件(子)系统和软件(子)系统组成。前者是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合,是系统赖以工作的实体。后者是各种程序和文件,用于指挥全系统按指定的要求进行工作。
自1946年第一台电子传统计算机问世以来,传统计算机技术在元件器件、硬件系统结构、软件系统、应用等方面,均有惊人进步。现代传统计算机系统小到微型传统计算机和个人传统计算机,大到巨型传统计算机及其网络,形态、特性多种多样,已广泛用于科学计算、事务处理和过程控制,日益深入社会各个领域,对社会的进步产生深刻影响。
电子传统计算机分数字和模拟两类。通常所说的传统计算机均指数字传统计算机,其运算处理的数据,是用离散数字量表示的。而模拟传统计算机运算处理的数据是用连续模拟量表示的。模拟机和数字机相比较,其速度快、与物理设备接口简单,但精度低、使用困难、稳定性和可靠性差、价格昂贵。故模拟机已趋淘汰,仅在要求响应速度快,但精度低的场合尚有应用。把二者优点巧妙结合而构成的混合型传统计算机,尚有一定的生命力。
② 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机:传统计算机是以大、中型机为主线发展的。60年代末出现小型传统计算机,70年代初出现微型传统计算机,因其轻巧、价廉、功能较强、可靠性高,而得到广泛应用。70年代开始出现每秒可运算五千万次以上的巨型传统计算机,专门用于解决科技、国防、经济发展中的特大课题。巨、大、中、小、微型机作为传统计算机系统的梯队组成部分,各有其用途,都在迅速发展。
③ 流水线处理机与并行处理机:在元件、器件速度有限的条件下,从系统结构与组织着手来实现高速处理能力,成功地研制出这两种处理机。它们均面向ɑiθbi=ci(i=1,2,3,…,n;θ为算符)这样一组数据(也叫向量)运算。流水线处理机是单指令数据流(SISD)的,它们用重叠原理,用流水线方式加工向量各元素,具有高加工速率。并行处理机是单指令流多数据流(SIMD)的,它利用并行原理,重复设置多个处理部件,同时并行处理向量各元素来获得高速度(见并行处理传统计算机系统)。流水和并行技术还可结合,如重复设置多个流水部件,并行工作,以获得更高性能。研究并行算法是发挥这类处理机效率的关键。在高级程序语言中相应地扩充向量语句,可有效地组织向量运算;或设有向量识别器,自动识别源程序中的向量成分。
一台普通主机(标量机)配一台数组处理器(仅作高速向量运算的流水线专用机),构成主副机系统,可大大提高系统的处理能力,且性能价格比高,应用相当广泛。
④ 多处理机与多机系统、分布处理系统和传统计算机网:多处理机与多机系统是进一步发展并行技术的必由之路,是巨型、大型机主要发展方向。它们是多指令流多数据流(MIMD)系统,各机处理各自的指令流(进程),相互通信,联合解决大型问题。它们比并行处理机有更高的并行级别,潜力大,灵活性好。用大量廉价微型机,通过互连网络构成系统,以获得高性能,是研究多处理机与多机系统的一个方向。多处理机与多机系统要求在更高级别(进程)上研究并行算法,高级程序语言提供并发、同步进程的手段,其操作系统也大为复杂,必须解决多机间多进程的通信、同步、控制等问题。
分布系统是多机系统的发展,它是由物理上分布的多个独立而又相互作用的单机,协同解决用户问题的系统,其系统软件更为复杂(见分布传统计算机系统)。
现代大型机几乎都是功能分布的多机系统,除含有高速中央处理器外,有管理输入输出的输入输出处理机(或前端用户机)、管理远程终端及网络通信的通信控制处理机、全系统维护诊断的维护诊断机和从事数据库管理的数据库处理机等。这是分布系统的一种低级形态。
多个地理上分布的传统计算机系统,通过通信线路和网络协议,相互联络起来,构成传统计算机网。它按地理上分布的远近,分为局部(本地)传统计算机网和远程传统计算机网。网络上各传统计算机可相互共享信息资源和软硬件资源。订票系统、情报资料检索系统都是传统计算机网应用的实例。
⑤ 诺伊曼机与非诺伊曼机:存储程序和指令驱动的诺伊曼机迄今仍占统治地位。它顺序执行指令,限制了所解问题本身含有的并行性,影响处理速度的进一步提高。突破这一原理的非诺伊曼机,就是从体系结构上来发展并行性,提高系统吞吐量,这方面的研究工作正在进行中。由数据流来驱动的数据流传统计算机以及按归约式控制驱动和按需求驱动的高度并行传统计算机,都是有发展前途的非诺伊曼传统计算机系统。
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