§10. Архитектура эвм
Архитектура ЭВМ – совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций.
К архитектуре относят такие принципы построения ЭВМ:
Структура памяти ЭВМ
Способы доступа к памяти и внешним устройствам
Возможность изменения конфигурации компьютера
Система команд
Форматы данных
Организация интерфейса
Эвм, построенные по принципу Фон Неймана
ЦПУ – центральное процессорное устройство
АЛУ – арифметико-логическое устройство выполняет арифметические, логические операции.
Пример. Команды АЛУ – просты: «сравнить два числа», «переслать число», «взять дизъюнкцию» и др.
УУ – устройство управления – координация различных блоков ЭВМ.
Устройство управления (УУ) организует работу ЭВМ, в частности это устройство извлекает очередную команду из памяти, расшифровывает команду, выбирает из памяти операнды к расшифрованной команде и передает их АЛУ для выполнения расшифрованной операции, а после выполнения пересылает результат для хранения в память. При этом УУ реагирует на нормальный или аварийный ход выполнения операции.
Совокупность АЛУ и УУ, информационно-управляющих линий называется процессором компьютера (его структура приведена на рис. 33; жирная линия – информационное взаимодействие, другая – управляющее).
Рис. 33. Структура процессора
ЗУ – запоминающее устройство.
Обмен информацией с компьютером осуществляется устройствами ввода и устройствами вывода.
Пример. Устройствами ввода являются, например, клавиатура, мышь. Устройствами вывода – дисплей, принтер, плоттер.
Аналитическая машина Беббиджа
Устройство, в котором производиться все операции по обработке всех видов информации. По современной терминологии – АЛУ.
Устройство, обеспечивающие организацию выполнения программы обработки информации и согласованную работу всех узлов машины в ходе этого процесса (УУ).
Сейчас АЛУ + УУ = единая интегральная схема МПроцесор.
Устройство, предназначенное для хранения исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки информации. Это ЗУ, или просто память. Точнее считать памятью совокупность всех ЗУ машины (ОЗУ, ПЗУ, внешняя и др.)
Устройства, способные преобразовывать информацию в форму, доступную компьютеру (кодирование). Устройства ввода.
Устройства, способные преобразовывать результаты обработки информации в форму, понятную человеку. Устройства вывода.
1946 год. Группа ученых во главе с Нейманом (Г. Голдстайн, А. Беркс) написали статью «Предварительное рассмотрение логической конструкции ЭВ устройства». Там обосновывается использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций). До этого машины хранили данные в 10-ом виде
Основополагающие принципы логического устройства эвм (Фон Нейман)
Принцип программного управления. Он обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что храниться в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет обращаться к произвольной ячейке (адресу) без просмотра предыдущих.