Структура компьютера

Архитектуру компьютера следует отличать от его структуры. Струк­тура определяет конкретный состав компьютера на некотором уровне детализации (устройства, блоки узлы и т. д.) и описывает связи внутри него во всей их полноте. Архитектура же определяет правила взаимодействия уровней компьютера, описание которых выполняется в той мере, в какой это необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она регламентирует не все связи, а только наиболее важные.

На Рис. 2 .5 показано устройство обычного компьютера.

Рис. 2.5. Схема устройства компьютера с одним центральным процессором и двумя устройствами ввода-вывода

Центральный процессор – это мозг компьютера. Его задача – выполнять программы, находящиеся в основ­ной памяти. Он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет их одну за другой. Компоненты соединены шиной, представляющей собой набор параллельно связанных проводов, по которым передаются адреса, данные и сигналы управления. Шины могут быть внешними (связывающими процессор с памятью и устройствами ввода-вывода) и внутренними.

Процессор состоит из нескольких частей. Блок управления отвечает за вызов команд из памяти и определение их типа. Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические операции (например, сложение) и логические опера­ции (например, логическое И).

Внутри центрального процессора находится память для хранения промежуточ­ных результатов и некоторых команд управления. Эта память состоит из несколь­ких регистров, каждый из которых выполняет определенную функцию. Обычно все регистры одинакового размера. Каждый регистр содержит одно число, которое ограничивается его размером.

Устройства ввода-вывода служат для ввода информации в компьютер и вывода из него, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти компьютера. Иногда устрой­ства ввода-вывода называют периферийными или внешними устройствами. К ним относятся дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы типа «мышь», принтеры, графопостроители, сканеры и др. Для управления внешними устройствами служат групповые устройства управления внешними устрой­ствами, адаптеры или контроллеры.

Подведем итоги

• существует огромная разница между тем, что удобно для лю­дей, и тем, что удобно для компьютеров – если в компьютерах выгоднее использовать примитивные команды, то для человека это крайне неудобно и затруднительно. Для решения этой проблемы используется многоуровневая организация – каждый уровень представляет собой определенную абстракцию с различными объектами и операциями;

• компьютер может выполнять поставленные задачи как непосредственно с помощью электронных устройств (аппаратное обеспечение), так и с помощью специально разработанных программистами последовательностей команд (программное обеспечение);

• если архитектура компьютера определяет правила взаимодействия уровней компьютера, то структура компьютера определяет конкретный состав компьютера на некотором уровне детализации (устройства, блоки узлы и т. д.).

Вопросы для самоконтроля

1. Объясните своими словами следующие термины:

• транслятор;

• компилятор;

• интерпретатор;

• виртуальная машина.

2. Чем отличается интерпретация от компиляции?

3. Вспомните многоуровневую организацию компьютера. Расскажите об особенностях каждого уровня.

4. Можно ли сказать, что программное обеспечение логически эквивалентно аппаратному обеспечению? Почему? В чем заключается отличие программного обеспечения от аппаратного?

5. Вспомните структуру компьютера. Назовите основные элементы компьютера и их предназначение.