Традиционални компјутер
Академик Тао Руибао са Универзитета Фудан рекао је да ће, ако се суштински не промени, брзина развоја традиционалних рачунара постајати све спорија и спорија. После 10-15 година, потпуно ће стагнирати. . Овај закључак су одобрили академици.
Увод
Машински систем који прима и складишти информације у складу са људским захтевима, аутоматски обрађује и израчунава податке и даје информације о резултатима. Традиционални рачунар је проширење и проширење моћи мозга и једно је од највећих достигнућа модерне науке.
Традиционални рачунарски системи су састављени од хардверских (под)система и софтверских (под)система. Први је органска комбинација различитих физичких компоненти заснованих на принципима електрицитета, магнетизма, светлости и машинерије, и представља ентитет на коме систем ради. Ово последње су различите процедуре и документи који се користе за усмеравање целог система да ради према одређеним захтевима.
Од када је први електронски традиционални рачунар изашао 1946. године, традиционална рачунарска технологија је направила невероватан напредак у погледу компоненти, структуре хардверског система, софтверског система и апликација. Савремени традиционални рачунарски системи се крећу од микротрадиционалних рачунара и персоналних традиционалних рачунара до традиционалних рачунара великих размера и њихових мрежа. Имају различите облике и карактеристике. Они су нашироко коришћени у научном рачунарству, обради трансакција и контроли процеса, и постају све популарнији у различитим областима друштва. Напредак друштва има дубок утицај.
Електронски традиционални рачунари су подељени у две категорије: дигитални и аналогни. Уопштено говорећи, традиционални рачунари се односе на дигиталне традиционалне рачунаре, а подаци који се обрађују њиховим операцијама представљају дискретне дигиталне величине. Подаци који симулирају традиционалне рачунарске операције представљени су континуираним аналогним величинама. У поређењу са дигиталним машинама, аналогне машине су брзе, имају једноставне интерфејсе са физичким уређајима, али имају ниску тачност, тешке за коришћење, лошу стабилност и поузданост и скупе. Због тога је симулатор застарео и користи се само у случајевима који захтевају брз одговор, али ниску тачност. Хибридни традиционални рачунар који генијално комбинује предности ова два и даље има одређену виталност.
Карактеристике
Традиционални рачунарски системи се одликују прецизним и брзим прорачунима и просуђивањем, добром свестраношћу, једноставном употребом и могу се повезати на мрежу. ①Рачунање: Скоро сва сложена израчунавања могу се реализовати помоћу традиционалних рачунара кроз аритметичке и логичке операције. ② Процена: Традиционални рачунари имају способност да разликују различите ситуације и бирају различите обраде, тако да се могу користити у управљању, контроли, конфронтацији, доношењу одлука, закључивању и другим пољима. ③Складиштење: Традиционални рачунари могу да складиште огромне количине информација. ④Тачно: Све док је дужина речи довољна, тачност израчунавања је теоретски неограничена. ⑤Брзо: Време потребно за једну операцију традиционалног рачунара је само наносекунде. ⑥Опште: Традиционални рачунар је програмабилан, а различити програми могу реализовати различите апликације. ⑦ Једноставан за коришћење: Обилан софтвер високих перформанси и интелигентни интерфејс човек-машина увелико олакшавају употребу. ⑧Умрежавање: Више традиционалних рачунарских система може превазићи географске границе и делити удаљене информације и софтверске ресурсе уз помоћ комуникационих мрежа.
Композиција
Слика 1 приказује хијерархијску структуру традиционалног рачунарског система. Кернел је хардверски систем, стварни физички уређај за обраду информација. Најудаљенији слој су људи који користе традиционалне рачунаре, односно корисници. Интерфејс између људског и хардверског система је софтверски систем, који се може грубо поделити у три слоја: системски софтвер, софтвер за подршку и апликативни софтвер.
Хардвер
Хардверски систем се углавном састоји од централне процесорске јединице, меморије, система за контролу улаза и излаза и разних екстерних уређаја. Централна процесорска јединица је главна компонента за брзо рачунање и обраду информација, а њена брзина обраде може достићи стотине милиона операција у секунди. Меморија се користи за складиштење програма, података и датотека. Често се састоји од брзе главне меморије (капацитет до стотине мегабајта, или чак гигабајта) и споре масовне помоћне меморије (капацитет до десетина гигабајта или више од стотине гигабајта). ) Композиција. Различити улазно-излазни спољни уређаји су претварачи информација између људи и машина, а улазно-излазни контролни систем управља разменом информација између спољних уређаја и главне меморије (централне процесорске јединице).
Софтвер
Најдубљи слој софтверског система је системски софтвер, који се састоји од оперативног система, услужних програма и компајлера. Оперативни систем имплементира управљање и контролу различитих софтверских и хардверских ресурса. Услужни програми су дизајнирани за удобност корисника, као што је уређивање текста. Функција компајлера је да преведе програм који је корисник написао на асемблерском језику или одређеном језику високог нивоа у програм на машинском језику који машина може да изврши. Помоћни софтвер укључује софтвер за интерфејс, софтвер алата, базу података о животној средини, итд., који може подржати окружење машине и обезбедити алате за развој софтвера. Помоћни софтвер се такође може сматрати делом системског софтвера. Апликациони софтвер је посебан програм који корисници пишу према својим потребама. Покреће се уз помоћ системског софтвера и пратећег софтвера и представља најудаљенији слој софтверског система. Софтвер се може поделити на два типа: системски софтвер и апликативни софтвер
Класификација
Традиционални компјутер systems can be classified according to system functions, performance or architecture. ① Special purpose computer and general purpose computer: The early traditional computers were designed for specific purposes and were of special nature. Since the 1960s, it has begun to manufacture general-purpose traditional computers that take into account the three applications of scientific computing, transaction processing and process control. Especially the emergence of serial machines, the adoption of various high-level programming languages of standard texts, and the maturity of the operating system enable a model series to choose different software and hardware configurations to meet the different needs of users in various industries, and further strengthen Versatility. However, special purpose machines are still being developed, such as full digital simulators for continuous dynamics systems, ultra-mini space special traditional computers, and so on.
② Суперрачунари, мејнфрејмови, рачунари средње величине, минирачунари и микрорачунари: Традиционални рачунари су развијени на основу великих и средњих рачунара као главне линије. Традиционални рачунари малог обима појавили су се касних 1960-их, а микротрадиционални рачунари су се појавили раних 1970-их. Широко се користе због своје мале тежине, ниске цене, јаких функција и високе поузданости. Седамдесетих година прошлог века почели су да се појављују огромни традиционални рачунари способни да рачунају више од 50 милиона пута у секунди, а посебно су коришћени за решавање великих проблема у науци и технологији, националној одбрани и економском развоју. Џиновски, велики, средњи, мали и микрорачунари, као ешалонске компоненте традиционалних рачунарских система, имају своју употребу и брзо се развијају.
③ Pipeline processor and parallel processor: Under the condition of limited speed of components and devices, starting from the system structure and organization to achieve high-speed processing capabilities, these two processors have been successfully developed. They all face ɑiθbi=ci(i=1, 2, 3,...,< i>n; θ is an operator) such a set of data (also called vector) operations. The pipeline processor is a single instruction data stream (SISD). They use the principle of overlap to process the elements of the vector in a pipeline manner, and have a high processing rate. The parallel processor is a single instruction stream multiple data stream (SIMD), which uses the principle of parallelism to repeatedly set up multiple processing components, and simultaneously process the elements of the vector in parallel to obtain high speed (see parallel processing traditional computer systems). Pipeline and parallel technology can also be combined, such as repeatedly setting multiple pipeline components to work in parallel to obtain higher performance. Research on parallel algorithms is the key to the efficiency of such processors. Correspondingly expand vector statements in high-level programming languages, which can effectively organize vector operations; or set up vector recognizers to automatically recognize vector components in source programs.
Обичан домаћин (скаларна машина) је опремљен процесором низа (само за наменску машину за цевоводе за векторске операције велике брзине) да формира главни и помоћни машински систем, што може у великој мери побољшати капацитет обраде система, перформансе и цену. Однос је висок, а примена прилично широка.
④ Multiprocessors and multicomputer systems, distributed processing systems and traditional computer networks: Multiprocessors and multicomputer systems are the only way to further develop parallel technology, and are the main development directions for giant and mainframe computers. They are multiple instruction streams and multiple data streams (MIMD) systems. Each machine processes its own instruction stream (process), communicates with each other, and jointly solves large-scale problems. They have a higher level of parallelism than parallel processors, with great potential and flexibility. Using a large number of cheap microcomputers to form a system through the interconnection network to obtain high performance is a direction of research on multiprocessors and multicomputer systems. Multiprocessors and multicomputer systems require the study of parallel algorithms at a higher level (processes). High-level programming languages provide means for concurrent and synchronizing processes. The operating system is also very complex, and it is necessary to solve the communication and synchronization of multiple processes between multiple computers. , Control and other issues.
Дистрибуирани систем је развој вишемашинског система. То је систем који је физички дистрибуиран са више независних и међусобно повезаних појединачних машина да заједно решавају проблеме корисника. Његов системски софтвер је сложенији (погледајте Дистрибутед Традитионал Цомпутер систем).
Савремени мејнфрејмови су скоро сви вишерачунарски системи са дистрибуираним функцијама. Поред тога што садрже централне процесорске јединице велике брзине, постоје улазни и излазни процесори (или фронт-енд кориснички рачунари) који управљају улазом и излазом, управљају удаљеним терминалима и мрежним комуникацијама. Процесор за контролу комуникације, машина за одржавање и дијагностику за одржавање и дијагнозу у целом систему и процесор базе података за управљање базом података. Ово је нискостепени облик дистрибуираног система.
Вишеструки географски распоређени традиционални рачунарски системи повезани су једни са другима преко комуникационих линија и мрежних протокола да би се формирала традиционална рачунарска мрежа. Према географској удаљености дели се на локалну (локалну) традиционалну рачунарску мрежу и удаљену традиционалну рачунарску мрежу. Традиционални рачунари на мрежи могу међусобно да деле информационе ресурсе и софтверске и хардверске ресурсе. Системи за резервацију карата и системи за проналажење информација су примери традиционалних рачунарских мрежних апликација.
⑤ Нојманова машина и не-Нојманова машина: Нојманова машина вођена сачуваним програмима и упутствима и даље доминира до сада. Он извршава инструкције секвенцијално, што ограничава паралелизам својствен проблему који треба решити и утиче на даље побољшање брзине обраде. Не-Неуманн машина која пробија овај принцип је да развије паралелизам из архитектуре и побољша пропусност система. Истраживачки рад у овој области је у току. Ток података традиционални рачунари вођени протоком података и високо паралелни традиционални рачунари вођени контролом редукције и на захтев су обећавајући традиционални рачунарски системи који нису Неуманн.
Рачунар будућности треба да буде квантни рачунар
Ако наставимо да користимо садашњи чип, 15 година касније, развој традиционалних рачунара ће доћи до краја. На академском салону који је јуче одржао Академски центар Кинеске инжењерске академије у Шангају, академици су предвидели да ће 10-15 година од сада бити „мртва граница” за развој традиционалних традиционалних рачунара. Академици су позвали моју земљу да убрза развој квантних традиционалних рачунара.