В первые 2 десятилетия пр-сть ВС увеличиваются в основном за счет увеличения б/д элементной базы.

В настоящее время для логических элементов ЭВМ на ИС и БИС в качестве п/проводника применяется кремний.

Время срабатывания электронных схем на кремниевой основе, применяемых в современных супер-ЭВМ, составляет от 350 ПС (10 ^-12 с) до 5 НС (10⁹ с)

Каждая БИС монтируется в специальном защитном корпусе, отводящем тепло и снабженном контактам для разводки входов-выходов БИС. Корпуса БИС в свою очередь монтируются на многослойных печатных плащах («Наполеон»), на которые нанесены полоски проводников, соединяющих контакты БИС. На плате монтируются как логические, так и запоминающие БИС. Главный машинный такт составляет в супер – ЭВМ 10-15 НС, что для кремниевой технологии близко к пределу. Переход с кремния на арсенид галлия или использование криогенной технологии может повысить частоту обрабатывания логических элементов на 1,5-2 порядка, а решение новых задач требует повышения производительности ЭВМ на 3-6 порядков.

Простым увеличением тактовой частоты работы ЭВМ увеличить ее б/д нельзя и по другой причине. Если отдельные БИС в устройстве будут удалены друг от друга на 1 м, то при такой длине соединительных проводов пришедший сигнал может опоздать на целый машинный такт (Vсв+задержки проводящих линий) (4 НС)

Следовательно, должны быть уменьшены размеры машины, расположены ближе друг к другу логические элементы.

Это достигается:

1. повышением степени интеграции логических элементов на 1-м кристалле

ИС – 2-3 десятка логических схем

БИС – сотни – тысячи логических схем

СБИС – сотни тысяч логических схем

2. Размещением корпусов интегральных схем на плате и соединений между ними (разводка идет на плате в виде тонких полосок проводников, распложенных в несколько слоев с изоляцией между слоями.)

Каждый логический элемент для своей работы – переключения – требует энергии. Эта энергия в конечном итоге переходит в тепловую.

В ИС выделяющееся тепло можно удалить продуванием между платами охлажденного воздуха.

БИС и СБИС - это недостаточно. Они охлаждаются холодопроводящими пластинками, прилегающими к корпусам ИС. Пластинки в свою очередь охлаждаются жидкостью с нужной температурой.

При еще более плотной компоновке приходится прибегать к охлаждению жидким азотом (CKay). Все это требует и компактной конструкции процессора в целом.

Т.о. миниатюризация ЦП – необходимое условие для поднятия тактовой частоты ЭВМ, нос здесь встречается с трудом.

Кроме того:

1. существует противоречие между б/д логических схем процессора и возможностями ОЗУ. (если пов б/д ОЗУ, то пов и б/д логических схем АУ следовательно, разрыв сохран.)

2. семантические противоречия между языками высокого уровня. Оперирующими с крупными алгоритмическими операторами, и кодом машинных команд, выполняющих элементарные арифметические и логические операции.

Т.о. повышать производительность ВС следует за счет архитектурных решений.