12) Архитектура компьютерной системы

Архитектура вычислительной машины — концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (неймановская) и гарвардская. Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.

По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:

• По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 128- разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);

• По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;

• По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные;

• многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.

• Принцип двоичного кодирования. Для представления данных и команд используется двоичная система счисления(цифры 0 и 1)

• Принцип однородности памяти. Как программы (команды), так и относящиеся к программам данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

• Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка; память внутренняя.

• Принцип последовательного программного управления. Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой, в последовательности, определяемой программой.

• Принцип жесткости архитектуры. Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

16) Операционная система (ОС) – это программа или совокупность программ, управляющая основными действиями ЭВМ, ее периферийными устройствами и обеспечивающая запуск всех остальных программ, а также взаимодействие с оператором.

ОС представляет собой комплекс системных служебных программных средств. ОС опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в систему BIOS , с другой стороны она сама является опорой для программного обеспечения более высокого уровня прикладных и большинства системных. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

• Интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя).

• Интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс).

• Интерфейс между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

ОС выполняет следующие основные функции:

• управление работой каждого блока ПО и их взаимодействием;

• управление выполнением программ;

• организацию хранения информации во внешней памяти;

• взаимодействие пользователя с компьютером (поддержку интерфейса пользователя).