5. Основные функциональные узлы вычислительных машин.

Процессор является главным устройством компьютера, в котором происходит обработка всех видов информации. Другой важной функцией процессора является обеспечение согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера. Наиболее важными частями процессора являются арифметико-логическое устройство АЛУ и устройство управления УУ.

АЛУ выполнят основные математические и логические операции. Все вычисления производятся в двоичной системе счисления. От устройства управления зависит согласованность работы частей самого процессора и его связь с другими (внешними для него) устройствами. В регистрах временно хранятся текущая команда, исходные, промежуточные и конечные данные (результат вычислений АЛУ). Разрядность всех регистров одинакова.

Процессор способен организовать считывание очередной команды, ее анализ и выполнение, а также при необходимости принять данные или отправить результаты их обработки на требуемое устройство. Внутри процессора всегда имеются специальные ячейки (регистры) для оперативного хранения обрабатываемых данных и некоторой служебной информации. Для этой важной цели в компьютере служит другое устройство – память. Память в целом предназначена для хранения как данных, так и программ их обработки. Память делится на внутреннюю (быстродействующая электронная память, расположенная на его системной плате) и внешнюю (позволяет сохранить огромные объемы информации с целью последующего использования). Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ - оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания.

Внешняя память реализуется в виде довольно разнообразных устройств хранения информации: накопители на гибких и жестких магнитных дисках, оптические дисководы.

Для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль, обычно называемая инженерами шиной. Шина состоит из трех частей:

• шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;

• шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация; и, наконец,

• шина управления, регулирующей этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода).

6. Основные направления развития архитектуры современных вычислительных систем.

Архитектура вычислительных систем – совокупность характеристик и параметров, определяющих функционально-логическую и структурную организацию систем. Классификацию архитектур предложил М. Филинн в начале 60-х годов. Согласно классификации существует 4 основных архитектуры: одиночный поток команд – одиночный поток данных, одиночный поток команд – множественный поток данных, множественный поток команд – одиночный поток данных, множественный поток команд – множественный поток данных. Архитектура ОКОД охватывает все однопроцессорные машинные варианты систем. Параллелизм вычислений обеспечивается путем совмещения выполнения операций отдельными блоками АЛУ. Архитектура ОКМД предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа строятся как однородные. Каждый процессор обрабатывает свой поток данных. В структурах обеспечивается соединение между процессами. МКОД предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому. В современных ЭВМ по этому принципу реализована схема совмещения операций. МКМД предполагает, что все процессоры системы работают по своим программа с собственным потоком команд. Подобные системы могут быть многомашинными и многопроцессорными.