Контрольные вопросы

1 Что такое алгоритм, чем он характеризуется? В чем различие алго­ритма и программы?

2. Что такое алгоритмически разрешимые задачи? Почему ВМ - уни­версальное средство для решения любых алгоритмически разрешимых задач?

3. Что такое информационные технологии? Какое научное направле­ние изучают информационные технологии?

4. Определите понятия: информация, сигнал, символ, сообщение, код, данные, элементы данных, типы данных.

5. Какие виды информации можно представить в виде данных? Почему в ВМ информация представ­лена в виде данных?

6. В чем отличительные признаки ВМ, ВС, ВК и сетей?

7. В чем заключаются принципы организации ВМ, предложенные Дж. фон Нейманом? От каких принципов наблюдается отход в современ­ных компьютерах?

8. Что такое процессор? Что такое вычислительный процесс? Како­вы функции процессора в организации работы ВМ?

2. Фукциональный состав и назначение основных устройств вм

2.1. Базовая функциональная схема компьютера PC

Базовая функциональная схема компьютера PC (рис. 2.1) со­держит четыре основных функциональных устройства: процессор, основную память, устройства ввода-вывода (УВВ или периферий­ные устройства), системную шину (СШ). СШ содержит три груп­пы соединительных линий, которые называются шиной адреса (ША), шиной данных (ШД) и шиной управления (ШУ). Разряд­ность ША, ШД, ШУ, порядок взаимодействия устройств, уров­ни и последовательности сигналов в СШ стандартизованы.

К основным УВВ относятся: клавиатура, манипулятор (мышь), монитор (дисплей), винчестер - накопитель на жестком магнит­ном диске (НЖМД или ЖД) Hard Disk Drive (HDD), дисковод для гибких магнитных дисков Floppy Disk Drive (FDD), принтер.

Рис. 2.1. Базовая функциональная схема ПК

Компьютеры PC построены с использованием основных прин­ципов Дж. фон Неймана, изложенных выше. Управление вычисли­тельным процессом осуществляет процессор - Central Processing Unit (CPU). Оперативная память (ОП) имеет линейно-адресную организацию. Адреса яв­ляются именами данных, которые используются в командах про­грамм. Множество адресов, используемых в командах, образует ад­ресное пространство (АП). Обмен информацией между устройства­ми по СШ называют внутримашинным обменом. В любом обмене участвуют как минимум два устройства: активное (источник) и пассивное (приемник).

В PC для организации внутримашинных об­менов используют два адресных пространства: АП ОП и АП УВВ. Адресное пространство устройств ввода-вывода организовано в виде портов. Порт представляет собой группу линий ввода-вывода, по которым происходит параллельная передача информации между ЦП и устройством ввода-вывода, обычно по одному биту на линию.

Число линий в порте чаще всего совпадает с размером слова, характерным для данного процессора. Входной порт чаще всего организуется в виде совокупности логических вентилей, через которые входные сигналы поступают на линии системной шины данных. Выходной порт реализуется в виде совокупности триггеров, в которых хранятся сигналы, снятые с шины данных.

Если в передаче информации участвует процессор, то направление потока входной и выходной информации принято рассматривать относительно самого процессора. Входной порт - это любой источник данных (например, регистр), который избирательным образом подключается к шине данных процессора и посылает слово данных в процессор. Наоборот, выходной порт представляет собой приемник данных (например, регистр), который избирательным образом подключается к шине данных процессора. Будучи выбран, выходной порт принимает слово данных из микропроцессора.

Рассмотрим подробнее принципы организации обменов дан­ными по СШ.

Шина - это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками вычислительной системы. Шина может представлять собой набор проводящих линий, вытравленных в печатной плате, провода, припаянные к выводам разъёмов, в которые вставляются печатные платы, либо плоский кабель. Компоненты компьютерной системы физически расположены на одной или нескольких печатных платах, причем их число и функции зависят от конфигурации системы, ее изготовителя, а часто и от поколения микропроцессора.

Информация передается по шине в виде групп битов. В состав шины для каждого бита слова может быть предусмотрена отдельная линия (параллельная шина), или все биты слова могут последовательно во времени использовать одну линию (последовательная шина).