Тема 10. Цифрові комп’ютери

План

10.1. Класична архітектура комп’ютера.

10.2. Організація зв’язків між функціональними вузлами комп’ютера.

10.3. Поняття архітектури комп’ютера.

10.4. Архітектурні принципи Джона фон Неймана.

10.5. Типи сучасних комп’ютерів.

10.1. Класична архітектура комп’ютера

Класичну архітектуру сучасних комп’ютерів, що приведена на рисунку 10.1, часто називають « архітектурою фон Неймана ».

Рисунок 10.1 – Класична архітектура комп’ютера

Програма обчислень (обробки інформації) складається у вигляді послі-довності команд і завантажується в пам’ять комп’ютера, в якій також зберіга-ються вихідні дані і проміжні результати.

Пам’ять комп’ютера служить для зберігання вихідних даних, програм обробки інформації, проміжних і кінцевих результатів. В сучасних великих універсальних комп’ютерах пам’ять представляє собою складну багаторівневу систему. В даній системі, як правило, виділяють рівні надоперативної, оперативної, буферної і завнішньої пам’яті. Кожний послідуючий рівень відрізняється від попереднього, в першу чергу найважливішими технічними характеристиками пам’яті - ємністю і швидкодією. В малих комп’ютерах, мікрокомп’ютерах структура пам’яті суттєво простіша і включає один, два рівні (наприклад, оперативну, чи оперативну і зовнішню).

В процесорі комп’ютера зосереджені всі процеси по обробці інформації. Процесор складається із арифметико-логічного (операційного) пристрою (АЛП) і центрального пристрою управління (ЦПУ) . Арифметико-логічним пристроєм назавають ту частину процесора , котра призначена для виконання арифметичних і логічних операцій над словами, які поступають з пам’яті комп’ютера. При цьому слова (числа) над якими виконується деяка операція в АЛП, називаються операндами. Любий АЛП має в своєму складі декілька регістрів і функціональних (комбінаційних) схем. Регістри призначені для зберігання операндів в процесі виконання операцій, а за допомогою функціональних схем виконуються необхідні перетворення операндів при передаванні їх з одного регістра в інший. Всі операції реалізуються в АЛП як просторово - часові послідовності деяких елементарних операцій (мікро операцій) над словами. До числа основних елементарних операцій, котрі виконуються в АЛП, відносяться:

• передавання операнду (слова) у регістр ( запис в регістр, зчитування з регістру);

• зсув ( арифметичний, циклічний, логічний, модифікований) операнду на задане число розрядів;

• прибавлення до слова чи віднімання з нього одиниці ( в більш загальному випадку- деякої константи);

• порівняння операндів ( за принципом “більше-менше-рівно”);

• порозрядні логічні операції диз’юнкції, кон’юнкції, рівнозначності, сумування по модулю;

• сумування двох операндів, які представлені числами в одинаковій системі числення;

• перетворення кодів операндів, включаючи інверсію, доповнення, дешифрування і т.п.

Центральний пристрій управління в складі процесора призначений для

розшифрування команд і формування послідовностей керуючих сигналів. Дані сигнали включають в роботу окремі вузли процесора, що приводить до виконання дій, котрі вказані в команді. Для виконання однієї елементарної операції в АЛП необхідно подати один сигнал з пристрою керування по лініях керування. Відомо три основних типи ЦПУ - мікропрограмні, апаратні і змішані.

Пристрої введення і виведення забезпечують комп’ютеру зв’язок із зовнішнім середовищем.