4. Архитектура эвм. Принципы работы компьютера.

ЭВМ опред. как комплекс взаимодействующих программно-управл. технических устройств, предназн. для автоматизированной обработки данных в целью получения результатов решения вычислительных и информац. задач. В последние годы благодаря развитию интегральных технологий значительно выросли тех. хар. ЭВМ, развилось ПО, появились новые внешние устройства, расширилась сфера применения ЭВМ .Согласно Джону фон Нейману универсальная ЭВМ должна строится на следующих принципах: 1) В основе - программный принцип, по которому все вычисл. выполн. путем последовательного выполнения программы процессора. 2) Инф. представляется в инородном виде с помощью двоичного обозначения - ИСТИНА (1) и ЛОЖЬ (0). 3) Принцип хранимой программы состоит в том, что данные и программа хранятся в подсистеме во время выкл. состояния комп. 4) Слова и данные размещаются в ячейках памяти. Каждая ячейка памяти имеет адрес, по которому происходит запись или считывание слов данных и программ. Данные принципы актуальны и сегодня . Доп. принципы: 5) Откр. архитектура - основе разработки новых ЭВМ лежат общедоступные стандарты, унифицирующие взаимодействие различных типов оборудования и отдельных технических узлов ЭВМ. 6) Модульность - вся ЭВМ состоит из отдельных функционально и конструктивно законченных модулей. 7) Стандартизация - согласованность устройств по различным параметрам. 8) Принцип микропрограмм-я - машинный язык не является конечной субстанцией, приводящей в действие процессы в ЭВМ. Архитектура ЭВМ –абстрактное представление ЭВМ, которое отраж. её структуру, схемотех. и лог. организацию. Схема архитектуры ЭВМ. П – процессор: АЛУ – арифм.-лог. устр. - наборы регистров, выполняющих арифм. и лог. операции над разрядами. Регистры - ячейки памяти процессора для кратковр. хранения данных, непосредственно используемых в вычислении. УУ – устр. управления, предназначенное для организации и синхронизации всех работ устройств ЭВМ. Кэш-память - особый вид быстрод. памяти, которая является буфером между центр. процессором и оперативной памятью:)). ЗУ – запоминающее устр., ПУ – пульт управл., ВУ – внешнее устройство для обеспечения обмена информацией с человеком. Осн. функции цент. процессора: Формиров. синхронизирующих сигналов. Формир. исполнительных адресов для обращения оперативной памяти. Организ. обмена инф. между оперативной памятью и внешними устройствами. Организ. многопрограммной работы. Программы и данные во время непосредственного сеанса работы хранятся в основной (оперативной) памяти компьютера. Управление работой внутренних и внешних устройств приводится УУ процессора через основной набор логических схем компьютера (НЛСХ). Внешнее устройство хранения предназн. для организации долговр. хранения данных и программ. Непосред. управл. работой ВУ осущ. через адаптеры или контроллеры. Базовую последов. импульсов, которые задают тактовую частоту раб. процессора и во многом опред скорость работы ЭВМ, процессор получает от генератора тактовый импульс. Классификация ЭВМ. По принципу действия: АВМ (аналоговые) – работают с инф. в аналоговой (непрерывной) форме. ЦВМ (цифровые) – работают с инф. в цифровой форме. Гибридные ВМ – работают с инф. и в аналоговой, и в цифровой форме. По назначению. 1.Большие ЭВМ самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания крупных организаций. На базе таких компьютеров создают вычислительные центры, вкл. в себя несколько отделов. 2.Мини-ЭВМ.от больших ЭВМ отличается уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Такие комп. используют крупные предприятия, научные учреждения. Их часто применяют для управления производственным процессами. Для его функционирования тоже необходим вычислительный центр, но не столь многочисленный, как у большого ЭВМ 3.Микро-ЭВМ. Комп. данной категории доступны многим предприятиям. Нет необходимости в создании вычислительного центра. Достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. 4.ПК. Несмотря на небольшие размеры и невысокую стоимость современные модели обладают немалой производительностью. Удовл. потребности малых предприятий и отдельных лиц. ПК достаточен для его использования в глобальной сети, для научной и трудовой деят-ти, для организ. учеб. процесса. ПК делятся на следующие категории: массовый ПК, деловой ПК, рабочая станция, развлекательный ПК. По поколениям: 1. Эл-вак. лампы 2. Полупроводник. 3. Интегр. схемы. 4. Сверхбольш ИС.

14. Состав и функции микропроцессора ПК. Центральный процессор — неотъемлемая часть любой ЭВМ. Функции центрального процессора выполняют микропроцессоры. Микропроцессор – ядро ПК, выполняет функции обработки информации и управление работой всех блоков ПК. Устройство управления (УУ) - координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие осн. ф: формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера; получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов. Арифмет - логич устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Микропроц. память (МПП) - служит для кратковременного хранения информации. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК. Включает в себя: внутренний интерфейс микропроцессора; буферные запоминающие регистры; схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору , другое устройство.). Генератор тактовых импульсов - генерирует последовательность электрических импульсов. Внутримашинный сист. интерфейс (многосвязный/односвязный) - система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой. Сист. шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Кэш-память, находящаяся в самом ядре процессора. Чипсет мат. платы. Подсистема Ввода/Вывода BIOS –контролирует физическую работу устройств на материнской плате. Основная память (ОЗУ и ПЗУ) - предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. Важнейшими хар. микропроцессора являются: тактовая частота. Хар. быстродействие компьютера. Режим работы процессора задается микросхемой, называемой генератором тактовых импульсов. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду. Тактовая частота измеряется в МГц; разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обрабатывать в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера. Основные функции: чтение и дешифрацию команд из основной памяти; чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств; прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств; обработку данных и их запись в основную память и регистры адаптеров внешних устройств; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера.