Билет 10

Архитектура ЭВМ– это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.  Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и основных их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих типов задач. Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление. ЭВМ (персональный компьютер (ПК)) – это универсальная вычислительная диалоговая система, реализованная на базе микропроцессорных средств, компактных внешних запоминающих устройств, способная выполнять последовательность операций над информацией определенной программы. В основе функционирования любой ЭВМ лежит архитектура. Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. В основе архитектуры современных ЭВМ лежат принципы, предложенные американским ученым и теоретиком вычислительной техники Джоном фон Нейманом. ЭВМ состоит из системного блока, к которому подключаются монитор и клавиатура. В системном блоке находятся основные компоненты ЭВМ:  ВЗУ – внешние запоминающие устройства (жесткий диск, приводы CD/DVD/Blu-Ray, флэш-память); некоторые ВЗУ располагаются внутри системного блока и подключаются к контроллерам ВЗУ, а некоторые – снаружи системного блока и подключаются к портам ввода-вывода. Структура ЭВМ  ВК – видеокарта (видеоадаптер, видеоконтроллер) формирует изображение и передает его на монитор; ИП – источник питания обеспечивает питание всех блоков ЭВМ по системной шине;  КВЗУ– контроллеры внешних запоминающих устройств управляют обменом информацией с ВЗУ; КК – контроллер клавиатуры содержит буфер, в который помещаются вводимые символы, и обеспечивает передачу этих символов другим компонентам;  КПВВ – контроллеры портов ввода-вывода управляют обменом информацией с периферийными устройствами;  МП – микропроцессор выполняет команды программы, управляет взаимодействием всех компонент ЭВМ;  ОЗУ – оперативное запоминающее устройство хранит исходные данные и результаты обработки информации во время функционирования ЭВМ;  ПЗУ – постоянное запоминающее устройство хранит программы, выполняемые во время загрузки ЭВМ;  ПУ – периферийные устройства различного назначения: принтеры, сканнеры, манипуляторы «мышь» и др.;

БИЛЕТ 11 Логическая структура микропроцессора, т. е. конфигурация составляющих микропроцессор логических схем и связей между ними, определяется функциональным назначением. Именно структура задает состав логических блоков микропроцессора и то, как эти блоки должны быть связаны между собой, чтобы полностью отвечать архитектурным требованиям. Срабатывание электронных блоков микропроцессора в определенной последовательности приводит к выполнению заданных архитектурой микропроцессора функций, т. е. к реализации вычислительных алгоритмов. Одни и те же функции можно выполнить в микропроцессорах со структурой, отличающейся набором, количеством и порядком срабатывания логических блоков. Различные структуры микропроцессоров, как правило, обеспечивают их различные возможности, в том числе и различную скорость обработки данных. Логические блоки микропроцессора с развитой архитектурой показаны на рис. 2.3. Рис. 2.3. Общая логическая структура микропроцессора: I — управляющая часть, II — операционная часть; БУПК — блок управления последовательно-стью команд; БУВОп — блок управления выполнением операций; БУФКА — блок управления формированием кодов адресов; БУВП — блок управления виртуальной памятью; БЗП — блок защиты памяти; БУПРПр — блок управления прерыванием работы процессора; БУВВ — блок управления вводом/выводом; РгСОЗУ — регистровое сверхоперативное запоминающее устройство; АЛБ — арифметико-логический блок; БДА — блок дополнительной арифметики; БС — блок синхронизации.  При проектировании логической структуры микропроцессоров необходимо рассмотреть:  1) номенклатуру электронных блоков, необходимую и достаточную для реализации архитектурных требований;  2) способы и средства реализации связей между электронными блоками;  3) методы отбора если не оптимальных, то наиболее рациональных вариантов логических структур из возможного числа структур с отличающимся составом блоков и конфигурацией связей между ними.  При проектировании микропроцессора приводятся в соответствие внутренняя сложность кристалла и количество выводов корпуса. Относительный рост числа элементов по мере развития микроэлектронной технологии во много раз превышает относительное увеличение числа выводов корпуса, поэтому проектирование БИС в виде конечного автомата, а не в виде набора схем, реализующих некоторый набор логических переключательных функций и схем памяти, дает возможность получить функционально законченные блоки и устройства ЭВМ.  Использование микропроцессорных комплектов БИС позволяет создать микроЭВМ для широких областей применения вследствие программной адаптации микропроцессора к конкретной области применения: изменяя программу работы микропроцессора, изменяют функции информационно-управляющей системы. Поэтому за счет составления программы работы микропроцессоров в конкретных условиях работы определенной системы можно получить оптимальные характеристики последней.  Если уровень только программной «настройки» микропроцессоров не позволит получить эффективную систему, доступен следующий уровень проектирования — микропрограммный. За счет изменения содержимого ПЗУ или программируемой логической матрицы (ПЛМ) можно «настроиться» на более специфичные черты системы обработки информации. В этом случае частично за счет изменения микропрограмм затрагивается аппаратный уровень системы. Технико-экономические последствия здесь связаны лишь с ограниченным вмешательством в технологию изготовления управляющих блоков микроЭВМ.  основные функции любого процессора следующие:  1)выборка (чтение) выполняемых команд; 2)ввод (чтение) данных из памяти или УВВ; 3)вывод (запись) данных в память или УВВ; 4)обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними; 5)адресация памяти, т. е. задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен; 6)обработка прерываний и режима прямого доступа к памяти (ПДП).

13.Персональные компьютеры выпускаются в следующих конструктивных исполнениях: стационарные (настольные) и переносные. Наиболее распространенными являются настольные ПК, которые позволяют легко изменять конфигурацию.  К базовой конфигурации относятся устройства, без которых не может работать современный ПК:  системный блок;  клавиатура, которая обеспечивает ввод информации в компьютер;  манипулятор мышь, облегчающий ввод информации в компьютер;  монитор, предназначенный для изображения текстовой и графической информации.  Системный блок представляет собой металлическую коробку со съемной крышкой, в которой размещены различные устройства компьютера.  По форме корпуса бывают:  Desktop – плоские корпуса (горизонтальное расположение), их обычно располагают на столе и используют в качестве подставки для монитора  Tower - вытянутые в виде башен (вертикальное расположение), обычно располагаются на полу.  Корпуса различаются по размерам, указанные приставки Super, Big, Midi, Micro, Tiny, Flex, Mini, Slim обозначают размеры корпусов. На передней стенке корпуса размещены кнопки “Power” - Пуск, “Reset” - Перезапуск, индикаторы питания и хода работы ПК.  Клавиатура- устройство, предназначенное для ввода пользователем информации в компьютер. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш.  1. Клавиши пишущей машинки.  2. Цифровые клавиши (переключение режима работы осуществляется клавишей NumLock).  3. Клавиши редактирования (Insert, Delete, Back Space).  4. Клавиши управления курсором (две группы клавиш: четыре клавиши со стрелками и четыре клавиши: Home, End, Page Up, Page Down).  5. Специальные клавиши (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause).  6. Функциональные клавиши F1 – F12 (расположены в верхней части клавиатуры и предназначены для вызова наиболее часто использующихся команд  Манипулятор мышь – устройство управления манипуляторного типа. Небольшая коробочка с клавишами (1, 2 или 3 клавиши). Перемещение мыши по плоской поверхности (например, коврика) синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора.  Ввод информации осуществляется перемещением курсора в определенную область экрана и кратковременным нажатием кнопок манипулятора или щелчками (одинарными или двойными). По принципу работы манипуляторы делятся на механические, оптомеханические и оптические.  Мониторы – устройства, которые служат для обеспечения диалогового режима работы пользователя с компьютером путем вывода на экран графической и символьной информации. В графическом режиме экран состоит из точек (пикселей от англ. pixel - picture element, элемент картинки), полученных разбиением экрана на столбцы и строки.  Количество пикселей на экране называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. В настоящее время мониторы ПК могут работать в следующих режимах: 480х640, 600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (количество пикселей по вертикали и горизонтали).  Разрешающая способность зависит от типа монитора и видеоадаптера. Каждый пиксел может быть окрашен в один из возможных цветов. Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64К, 16М цветовых оттенков каждого пиксела.  По принципу действия все современные мониторы разделяются на:  1. Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT).  2. Жидкокристаллические дисплеи (LCD).  3. Плазменные мониторы.  Стандартные мониторы имеют длину диагонали 14, 15, 17, 19, 20, 21 и 22 дюйма. В мониторах CRT изображение формируется электронно-лучевой трубкой. При настройке монитора необходимо устанавливать такие параметры разрешающей способности и режима отображения цвета, чтобы частота обновления кадров не превышала 85 Гц.