Понятие архитектуры и структуры эвм
Архитектура ЭВМ – совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций.
Архитектура в информатике – концепция взаимосвязи элементов сложной структуры, включает компоненты логической, физической и программной структур.
Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя.
Большинство современных ЭВМ функционируют на основе принципов, сформулированных в 1945 году американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом:
Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных символов (сигналов).
Принцип программного управления. Компьютерная 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 ЭВМ не различает, что хранится 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, любая из которых которая доступна процессору в произвольный момент времени.
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков (рис 1.) устройства ввода/вывода информации; 2) памяти ЭВМ; 3) процессора, включающего устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ)
В
ходе работы ЭВМ информация через
устройства ввода попадает в память.
Процессор извлекает из памяти
обрабатываемую информацию, работает с
ней и помещает в нее результаты обработки.
Полученные результаты через устройства
вывода сообщаются человеку.
Память ЭВМ состоит из двух видов памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память. Оперативная память – это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. Внешняя память – это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски.
За прошедшие десятилетия процесс совершенствования ЭВМ шел в рамках приведенной структуры.
ЦПУ – центральное процессорное устройство.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – для арифметических вычислений и принятия логических решений.
Запоминающее устройство (ЗУ) служит для хранения информации.
Устройство управления (УУ) – координация различных блоков ЭВМ.
АЛУ, ЗУ, УУ, устройства ввода/вывода нельзя отнести к категории только технического обеспечения, поскольку в них присутствует и программное. Такие составные части компьютера будем называть системами.
Система - совокупность элементов, подчиняющихся единым функциональным требованиям.
Принцип открытой архитектуры - состоит в обеспечении возможности переносимости прикладных программ между различными платформами и обеспечения взаимодействия систем друг с другом. Эта возможность достигается за счет использования международных стандартов на все программные и аппаратные интерфейсы между компонентами систем. Это позволяет, во-первых, выполнять модернизацию ПК (upgrade), дополняя его новыми элементами и заменяя устаревшие блоки, во-вторых, дает возможность пользователю составлять самостоятельно структуру своего ПК в зависимости от конкретных целей и задач.
Структура компьютера – некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.