Общие принципы организации и работы компьютеров
Компьютер (вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные, производить вычисления.
Существует два основных класса компьютеров:
цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;
аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.).
В дальнейшем говорим о ЦВМ.
Основу компьютеров образует аппаратура (hardware). Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (software) – заранее заданных, чётко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.
Команда – это описание операций, которые должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.
Совокупность команд называется системой команд компьютера. Скорость выполнения миллионы – сотни миллионов операций в секунду.
Общая схема компьютера
Управляющие
сигналы
ПАМЯТЬ
ПРОЦЕССОР
программа
адрес ячейки памяти счетчик
команд
выбранная
команда
регистр команд
УУ
операнды по сигналу
данные регистры операндов АЛУ
результат сумматор
в
вод
вывод
управляющие
сигналы
Любая ЭВМ имеет в своём составе следующие устройства:
запоминающее - для хранения информации (команд и данных);
операционные – для выполнения операций над информацией (обработки данных);
периферийные или внешние – для связи ЭВМ с окружающей её средой (с человеком).
АЛУ – арифметико-логическое устройство.
УУ – устройство управления.
Функции памяти:
приём информации из других устройств;
запоминание информации;
выдача информации по запросу на другие устройства.
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
программное управление работой устройств компьютера.
Функции регистров (специальная временная память):
сумматор – регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
счетчик команд – регистр УУ, содержащий адрес очередной выполняемой команды, служит для выборки программы из последовательных ячеек памяти;
регистр команд – регистр УУ, хранящий код команды на период времени её выполнения.
Работа процессора может быть представлена в виде бесконечно повторяющегося цикла:
цикл
выборка команды
исполнение операции, код которой задан в команде
конец цикла .
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.