МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФГОУ СПО Воронежский государственный промышленно-гуманитарный колледж

Кафедра вычислительной техники

ЛЕКЦИИ

Часть 1

для студентов 2 курса

групп АС, АТ, ТЭ отделения радиоэлектроники,

группы АС отделения вычислительной техники

Воронеж 2011

АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА

Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы, т. е. средства вычислительной системы.

Компьютер - это электронное устройство, которое выполняет операции ввода информации, хранения и обработки ее по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком. За любую из названных операций отвечают специальные блоки компьютера:

● устройства ввода,

● центральный процессор (ЦП),

● запоминающие устройства (внутренняя и внешняя памяти),

● устройства вывода.

Схематично общая структура компьютера изображена на рисунке:

Внутренняя

(основная) память

ЦП

АЛУ

ОЗУ

ПЗУ

Устройства ввода

Устройства вывода

УУ

Внешняя память (ВЗУ)

Условные обозначения:

- потоки данных

- сигналы управления

Процессор – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Процессор является преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств. В центральный процессор могут входить арифметико-логическое устройство (АЛУ), внутреннее запоминающее устройство в виде регистров процессора и внутренней кэш-памяти, управляющее устройство (УУ).

Запоминающие устройства обеспечивают хранение исходных и промежуточных данных, результатов вычислений, а также программ. Они включают: оперативные (ОЗУ), сверхоперативные СОЗУ (кэш-память), постоянные (ПЗУ) и внешние (ВЗУ) запоминающие устройства.

ОЗУ хранят информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время. В СОЗУ хранится наиболее часто используемые процессором данные. Только та информация, которая хранится в СОЗУ и ОЗУ, непосредственно доступна процессору.

Внешние запоминающие устройства (накопители на магнитных дисках, например, жесткий диск или винчестер) с емкостью намного больше, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом, используются для длительного хранения больших объемов информации. Например, операционная система (ОС) хранится на жестком диске, но при запуске компьютера резидентная часть ОС загружается в ОЗУ и находится там до завершения сеанса работы ПК.

ПЗУ (постоянные запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации, которая записывается туда при ее изготовлении.

В качестве устройства ввода информации служит, например, клавиатура. В качестве устройства вывода – дисплей, принтер и т.д.

ПРИНЦИПЫ ДЖОНА ФОН НЕЙМАНА

Современную архитектуру компьютера определяют следующие принципы:

1. Принцип программного управления

Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ.

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека