1. Понятие эвм и её структурная организация

ЭВМ определяется как комплекс взаимосвязанных программно-управляемых технических устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных с целью получения результатов решения вычислительных и информационных задач.

Согласно фон Нейману универсальная ЭВМ должна строиться на следующих принципах:

1. В основе работы ЭВМ лежит программный принцип, согласно которому все вычисления выполняются путём последовательного выполнения команд программы ЭВМ.

2. Принцип хранимой программы означает, что программа и данные во время выполнения программы хранятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и различаются не по способу кодирования, а по способу использования.

3. Использование двоичного кодирования при хранении и обработке данных.

4. Слова и данные размещаются в ячейках памяти. Каждая ячейка памяти имеет адрес, по которому происходит запись или считывание слов данных и программ.

В настоящее время принципы фон Неймана дополнены рядом других принципов:

1. Открытая архитектура, т.е. в основе разработки новых ЭВМ лежат общедоступные стандарты, которые унифицируют взаимодействия различных типов оборудования и отдельных технических узлов ЭВМ.

2. Модульность построения технической архитектуры.

3. Стандартизация технических устройств ЭВМ.

4. Принцип микропрограммирования, т.е.процессор в своём составе имеет блок микропрограммного управления.

Зарисуем архитектуру ЭВМ.

П – процессор

АЛУ – арифметико-логическое устройство

УУ – устройство управления

ЗУ – запоминающее устройство

ПУ – пульт управления

ВУ – внешнее устройство

Основным устройством управления (УУ) и координации работы всех основных внутренних устройств ЭВМ является процессор.

Основные функции центрального процессора:

1. Формирование синхронизирующих сигналов.

2. Формирование исполнительных адресов для обращения оперативной памяти.

3. Организация обмена информации между оперативной памятью и внешними устройствами.

4. Организация многопрограммной работы.

2. Классификация эвм.

1. По назначению:

1. Универсальные – для решения широкого класса задач.

2. Проблемно-ориентированные вычислительные средства обработки данных.

3. Специализированные ЭВМ для решения одного класса задач.

2. По функциональным возможностям:

1. Супер-ЭВМ.

2. Малые ЭВМ

3. Микро ЭВМ – настольные вычислительные машины.

3. По принципу действия:

1. АВМ – аналоговые работают с информацией, представленной в аналоговой, т.е. непрерывной форме.

2. Цифровые ВМ – работают с информацией, представленной в цифровой форме.

3. ГВМ – гибридные, т.е. работают с информацией в цифровой и аналоговой форме.

3. Персональный компьютер.

К особенностям, отличающим ПК от ЭВМ относятся:

1. Универсальный характер использования, т.е. задачи решаются в различных сферах человеческой деятельности.

2. Модульный характер построения архитектуры.

3. Развитость и разнообразие программного обеспечения.

4. Высокая надёжность и небольшие габариты.

Первоначально основным признаком компьютера было наличие в нём микропроцессора.

Зарисуем структурную схему ПК.

МП – микропроцессор состоит из АЛУ, регистра управления, устройства управления с шинами

СШ – системная магистраль или шина

Д – дисплей

ИМ – интерфейс манипулятора, куда подключается джойстик, мышь, световое перо

ПИ – последовательный интерфейс с выходом в Интернет

НМД – накопитель на магнитных дисках

ПУ – пульт управления

СА – сетевой адаптер

Рассмотрим основное устройство компьютера.

Системная магистраль выполнена в виде совокупности шин, использующихся для передачи данных адресов и управляющих сигналов.

Системный блок включает микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры и накопители на магнитных дисках.

Контроллер – это устройство управления внешними устройствами.

Микропроцессор – это ядро ПК. Выполняет функции обработки информации и управления работой всех блоков компьютера.

Рассмотрим принцип работы системы прерывания.

Система прерывания обрабатывает запросы на прерывание как от внешних устройств, так и от внутренних блоков микропроцессора.

В любой исполняемой программе в данный момент времени соответствует текущее слово состояния программы (ССП). При появлении причины прерывания происходит прерывание работающей программы и осуществляется переход к новой программе. При этом состояние прерванной программы запоминается в ССП. После выполнения новой программы продолжает работать прерванная программа.

Кэш память. Производительность процессора значительно повышается за счёт часто используемых команд и данных во внутренней кэш памяти, при этом сокращается число обращений к внешней памяти. Внутренняя кэш память имеет несколько режимов работы, что обеспечивает гибкость отладки и выполнение рабочих программ.