Принципы работы компьютера.

В 1945 году американский математик Джон фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств. Он описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации.

С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее большинство из них сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в 1945 году Джон фон Нейман.

Связи между устройствами компьютера.

Процессор

Арифметическо – логическое

устройство

Устройство управления

Внешние устройства

Оперативная память

Компьютер должен иметь следующие устройства:

• арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

• устройство управления – организует процесс выполнения программ;

• запоминающее устройство или память для хранения программ и данных;

• внешние устройства для ввода-вывода информации.

Принципы работы компьютера.

Вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в память компьютера вводится программа. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая команда программы и организует ее выполнение арифметико-логическим устройством. После выполнения одной команды устройство управления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой. Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления.

Таким образом, управляющее устройство выполняет инструкции программы автоматически. Оно может обмениваться информацией с оперативной памятью и внешними устройствами компьютера.

Память компьютера

Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых, могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера.

В памяти хранятся программы и обрабатываемая информация для текущего и будущего использования. Память хранит информацию, передает ее на обработку процессору и принимает от него полученную информацию.

Память ЭВМ по особенностям организации и использования подразделяется на внутреннюю и внешнюю.

КЭШ

ОЗУ

После выключения информация уничтожается

Память вычислительной машины подразделяется на оперативную (оперативное запоминающее устройство, или ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и внешнюю (внешнее запоминающее устройство, или ВЗУ). Оперативная память служит для временного хранения программ и данных непосредственно во время вычислений. Это память с быстрым доступом относительно небольшого объема. Содержимое оперативной памяти сохраняется только во время работы компьютера. Такая память называется энергозависимой. В ПЗУ информация не уничтожается при выключении питания компьютера, но ее нельзя изменять. Информация в ПЗУ заносится один раз при изготовлении компьютера. Процессор лишь читает ее с высокой скоростью, однако изменять и дополнять не может. Обычно в ПЗУ заносят инструкции по запуску компьютера. Внешняя память имеет значительно больший объём и служит для долговременного хранения программ и данных. Она является энергонезависимой. Данные во внешней памяти хранятся в виде файлов, являющихся последовательностями байтов. Для того чтобы программа могла быть выполнена, она должна быть загружена в оперативную память машины.

На устройствах внешней памяти (магнитных носителях) информация представлена в двоичном коде состоянием намагниченных и ненамагниченных участков на дорожках диска.

В современных персональных компьютерах есть быстрая память еще одного вида, имеющая специальное назначение. Это видеопамять. Видеопамять хранит код изображения, выводимого на дисплей.

Для ускорения доступа к данным используется специальное устройство, называемое кэш-памятью. Кэш-память – это «сверхоперативная» память сравнительно небольшого объема. В кэш-памяти хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. При обращении процессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к оперативной памяти, то среднее время доступа к памяти уменьшается.