Логические основы и основные устройства компьютера.

Для профессионального использования возможностей компьютера необходимо понимать основные принципы его устройства. В таком случае принято говорить о знании архитектуры компьютера.

Термин «архитектура» имеет много значений. В одной из основных трактовок архитектура – искусство создавать из имеющихся частей нечто законченное (сооружение). Создание такого целого возможно при условии, что составные части по отношению друг к другу будут расположены определенным образом. В связи с этим термин «архитектура» можно понимать и как порядок взаимного расположения составных частей рассматриваемого целого.

При рассмотрении электронного устройства интерес, прежде всего, представляет не пространственное расположение составных частей, а порядок включения их в общую электрическую схему. Однако, электрическая схема компьютера настолько сложна, что ее рассмотрение по силам только узкому кругу специалистов, а вот логическая структура компьютера существенно проще и ее знание полезно для пользователя.

Поэтому, когда говорят об архитектуре компьютера, имеют в виду именно его логическую структуру, а точнее описание устройства и принципа работы компьютера, которых достаточно для пользователя. Ее принято называть «архитектурой фон Неймана».

К этим ключевым компонентам, по мнению фон Неймана, относятся:

• центральное арифметико-логическое устройство;

• центральное устройство управления;

• память;

• устройство ввода информации;

• устройство вывода информации.

Процессор

Процессор (центральное процессорное устройство) обеспечивает обработку информации по заданной программе, осуществляет управление всем вычислительным процессом и временное хранение в собственной памяти некоторого количества непосредственно обрабатываемой информации, а также промежуточных и окончательных результатов ее обработки.

Назначение центрального процессорного устройства (ЦПУ) определяется его составом. ЦПУ включает в себя:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ);

• устройство управления (УУ);

• внутреннюю память.

Функцию обработки берет на себя арифметико-логическое устройство (АЛУ) – это электронное устройство, в котором схемно (аппаратно) выполняется определенный набор арифметических и логических преобразований над поступающей в него информацией. Обязательной составной частью АЛУ является сумматор. Его назначение достаточно полно отражается в самом названии.

Устройство управления

Устройство управления (УУ) обеспечивает выработку из потока получаемой информации последовательности управляющих сигналов. Его основная функция – управление выполнением команд.

Оперативная память

Оперативная (внутренняя) память процессора организована на электронных запоминающих элементах, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях. Каждому из этих состояний соответствует свой уровень сигнала на выходе элемента. Принято считать, что один из этих уровней соответствует логической единице, другой – нулю. Это значит, что один элемент может хранить один бит информации. Для организации эффективного процесса работы с информацией количество запоминающих элементов должно быть очень большим.