Введение
Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) – это основа современных технологий и применяются в самых различных областях. Сама история первых вычислительных устройств и архитектуры фон началась с Неймана. Принципы работы самых первых устройств сохранились до сих пор в современных моделях компьютера.
В ходе работы рассматриваются ключевые аспекты устройства ЭВМ: архитектура, процессоры, память, системные шины, а также внешние и периферийные устройства. Особое внимание уделено эволюции технологий и характеристикам персональных компьютеров.
Цель материала – подробнее разобраться в этапах развития и создания ЭВМ.
Обобщенная структурная схема эвм
Электронно-вычислительные машины (ЭВМ) представляют собой сложные системы, которые состоят из множества компонентов, взаимодействующих между собой для выполнения задач.
Джон фон Нейман считается создателем основы современных компьютеров
В 1945 году он предложил прообраз архитектуры общего назначения, которая используется в основе современных компьютеров. Математик предложил записывать программы в виде кодов непосредственно в память машин.
Принципы фон Неймана
Принципы для ЭВМ Джона фон Неймана представлены на рисунке Рисунок 1 – Принципы работы ЭВМ фон Неймана.
Рисунок 1 – Принципы работы ЭВМ фон Неймана
Двоичное кодирование информации
Двоичная система счисления является основой для всех операций, выполняемых процессором. Каждый бит информации может принимать только два значения, что делает систему устойчивой к ошибкам. Двоичное кодирование также упрощает проектирование логических схем, так как они работают с дискретными сигналами.
Память с линейно-адресной организацией
Каждая ячейка памяти может хранить определённое количество бит, обычно 8 бит (1 байт). Линейная адресация упрощает доступ к данным, так как процессору достаточно знать адрес ячейки, чтобы получить или записать информацию.
Основные компоненты ЭВМ
В схеме на рисунке Рисунок 2 представлены основные компоненты ЭВМ.
Рисунок 2 – Основные компоненты ЭВМ
Процессор
Процессор выполняет команды и управляет работой всех остальных компонентов системы. Процессор состоит из арифметико-логического устройства (ALU), устройства управления (CU) и регистров.
ALU выполняет арифметические и логические операции, а CU управляет выполнением команд. Регистры используются для временного хранения данных и промежуточных результатов.
Память
Память используется для хранения данных и команд, а также делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ). Оперативная память используется для временного хранения данных, а постоянная память – для хранения важных программ и данных, которые не должны изменяться.
Устройства ввода-вывода (УВВ)
Устройства ввода — это устройства, которые предназначены для передачи информации компьютеру.
Устройства вывода — это преобразователи электрической цифровой информации в вид необходимый для получения требуемого результата, который может быть, как не электрической (механические, тепловые, оптические, звуковые), так и электрической природы (трансформаторы, нагреватели, электродвигатели, реле).
Данные устройства подключаются к компьютеру через специальные интерфейсы, такие как USB, HDMI или PCI.