- •Рабочая программа учебной дисциплины «Архитектура компьютеров»
- •Лист согласования
- •1. Пояснительная записка
- •1.1 Место дисциплины в структуре ооп.
- •1.2 Цели и задачи дисциплины
- •1.3 Перечень профессиональных компетенций
- •2. Тематический план
- •3. Содержание дисциплины
- •3.1 Содержание тем дисциплины
- •Тема 1.Введение
- •Тема 2. Класс simd
- •Тема 3. Класс mimd
- •Тема 4. Методы параллельных вычислений
- •Тема 5. Алгоритмы и методы организации функционирования вычислительных систем
- •Тема 6. Производительность вычислительных систем
- •Тема 7. Сети эвм и телекоммуникации
- •4. Вопросы для итогового контроля (зачет)
- •5. Критерии оценки знаний
- •6.Список рекомендуемой литературы.
- •6.1 Основная литература:
- •Учебно-методический блок
- •1. Теоретическая часть
- •Лекция №2 Формы представления чисел в эвм.
- •Алгебраическое представление двоичных чисел
- •Вычитание
- •Лекция №3 Основные термины и определения предметной области
- •Классическая схема эвм.
- •Системная шина
- •Лекция №4 Классификация эвм
- •Лекция №5 Центральный процессор
- •Регистр
- •О сегментах.
- •Лекция №7 Загрузка и выполнение программ на компьютере
- •Лекция №8 Параллельные вычислительные процессы и системы Виды параллелизма
- •Реализация параллельных систем
- •Параллельные вычислительные процессы и системы Нейровычислительные системы.
- •Сложности использования параллельных систем
- •Параллельные вычислительные процессы и системы Программирование параллельных систем
- •Лекция №10 Классификация вс по соотношению потока команд и потока данных
- •Сравнение параллельной и конвейерной организации вс
- •Лекция №11.
- •Лекция №12. Вычислительные сети
- •1 Лабораторные работы № 1, 2 «Работа клавиатуры»
- •2 Лабораторная работа № 3 «Работа видеосистемы»
- •3 Лабораторная работа № 4 «Работа внешних накопителей
- •4 Лабораторная работа № 5 «Работа дисковых накопителей
- •5 Лабораторная работа № 6 «Работа с портами
- •Приложение а справочная информация по вызовам bios
- •Приложение б справочная информация по вызовам функций ms-dos
- •Приложение в
- •Литература
Классическая схема эвм.
Изложенные принципы программного управления (фон Неймана) реализовывались в аппаратном обеспечении, структура которого постепенно оформилась а приведенную ниже схему, ставшую к настоящему времени классической и включающую:
блок для выполнения логических и арифметических операций (АЛУ);
блок для хранения информации (память) или ОЗУ;
устройства для ввода и вывода данных.
Для обеспечения согласованной работы вышеперечисленных устройств преобразования информации требуется устройство управления (УУ).
АЛУ
ЗУ
Увв
Увыв
УУ
Рисунок 2.1.
На этой схеме линиями разной толщины отмечены потоки:
информации
у правляющих сигналов
Используемые в изложении аббревиатуры означают следующее:
УУ – устройство управления,
Увв – устройства ввода,
Увыв – устройства вывода
АЛУ – арифметико-логическое устройство,
ЗУ – запоминающее устройство, память ЭВМ,
ПК –персональный компьютер.
Кратко функционирование устройств ЭВМ можно описать так.
УУ инициирует работу Увв, давая ему команду на выполнение ввода в ЗУ, аналогично инициируется работа Увыв.
УУ указывает, из какой ячейки памяти ЗУ необходимо передавать информацию в АЛУ, какую операцию над этой информацией должно выполнять АЛУ, в какую ячейку памяти должен быть занесен результат операции.
Современные ЭВМ имеют отличия, обусловленные развитием ВТ.
Основные отличия:
ЗУ представляется несколькими уровнями: Внутреннее или оперативное ЗУ (ОЗУ) и внешнее или ВЗУ. Внутреннее ЗУ содержит информацию, обрабатываемую в определенный промежуток времени, включающий и текущий момент. Внешние ЗУ служит хранилищем всей информации для конкретного пользователя. В современной ЭВМ внешние ЗУ насчитывают несколько уровней.
АЛУ и УУ объединены в одно устройство, называемое центральным процессором (ЦП);
в современных ЭВМ и ПК имеется довольно большой арсенал Увв и Увыв.
Структурно современные. ЭВМ и ПК состоит из 2-х частей: центральной и периферийной. К центральной части относят процессор и ОЗУ.
ЦП называют устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. В его состав входят АЛУ, УУ, и собственная память процессора. В современных ПК, ЦП реализован в виде большой интегральной схемы и называется микропроцессором.
ЦП взаимодействует с ОЗУ или просто оперативной памятью (ОП). ОП предназначена для приема, хранения и выдачи информации (чисел, символов, команд, констант) – всей информации для выполнения вычислений по программе.
Кроме ОП во всех ПК имеется внутренняя постоянная память для хранения постоянных данных и программ. ОП - дорогая часть аппаратуры. Объем ее ограничен, поэтому большие массивы или таблицы информации хранятся в ВЗУ. К ним относят: накопители на магнитных дисках (НМД), накопители на магнитных лентах (НМЛ), накопители на оптических и магнитооптических дисках.
В современных ПК реализована виртуальная память, которая позволяет пользователю работать с расширенным пространством памяти компьютера. Виртуальная память представляет совокупность ОП и ВЗУ, а также комплекса программно-аппаратных средств, обеспечивающих динамическую переадресацию данных, в результате чего пользователь не заботится о своевременной передаче информации из ВЗУ в ОП. Функции по требуемому перемещению берет на себя вычислительная система.
ВЗУ, Увв и Увыв образуют периферийную часть ПК. Состав устройств может сильно отличаться в разных экземплярах, поэтому говорят о конфигурации ПК.
Производительность и эффективность использования ПК определяется не только процессором и ОП, но в большой степени и техническими данными периферийных устройств , а также способом их совместной работы с центральной частью ПК. Связь между центральной и периферийной частями осуществляется с помощью сопряжений, которые называются интерфейсами.
Интерфейс – совокупность стандартизованных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информации между устройствами. В основе построения интерфейсов лежит унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, использование единых разъемов и т.п.). Наличие интерфейсов позволяет унифицировать передачу данных между устройствами независимо от их особенностей. Особенности учитывают контроллеры – устройства управления периферийных устройств.
В настоящее время в ПК используется структура с одним общим интерфейсом, называемым системной шиной. При такой структуре все устройства ПК обмениваются информацией и управляющими сигналами через системную шину. Физически она представляет собой систему функционально объединенных проводов, по которым передается 3 потока данных:
непосредственно информация (данные);
управляющие сигналы;
адреса.
На рисунке 2.2 приведена схема обмена информацией между устройствами в ЭВМ с общей шиной.
Количество проводов в системной шине, предназначенных для передачи информации называется разрядностью шины.
Поскольку шина является общей, использоваться она может в каждый определенный момент времени только одним каким-либо устройством. Для этих целей предусмотрена система приоритетных прерываний, которая отдает шину для использования устройству с наибольшим приоритетом.
ЦП
ОП
ПП