Организация ЭВМ Щемелева Т.К.
Лекция 2. Основные принципы организации и типы эвм.
Новые понятия: ЭВМ; архитектура ЭВМ; организация ЭВМ; временная диаграмма работы схемы ЭВМ; основные характеристики ЭВМ; машина фон Неймана; программа; Команда; классификации ЭВМ; области применения ЭВМ различных классов; персональные ЭВМ; микроконтроллеры;
Основные вопросы: Понятие ЭВМ и ВС. Основные характеристики ЭВМ. Машина фон Неймана. Классификации ЭВМ. Области применения ЭВМ
1. Понятие эвм и вс
ЭВМ – автоматический преобразователь информации, представленной в дискретной форме, работающий под управлением программы, хранимой во внутренней памяти ЭВМ. Вычислительная система (ВС) –совокупность взаимосвязанных ЭВМ или процессоров, периферийных устройств и программного обеспечения, предназначенную для решения задач пользователя.
. Под архитектуройЭВМ понимают логическое представление ЭВМ на уровне детализации, необходимой программисту. Архитектура ЭВМ отражает взгляд программиста на ЭВМ. Ее элементами являются форматы и способы адресации данных и команд, механизмы прерываний и ввода\вывода и т.п. Структуру изучают на разных уровнях [1,гл.1].Организация ЭВМизучает структуру ЭВМ, т.е. методы и средства реализации архитектуры. Таким образом,дисциплина «Организация ЭВМ» изучает архитектуру и структуру ЭВМ.
Вся информация в ЭВМ хранится и передаётся в кодах двоичной системы счисления (цифровом, или бинарном b-коде). Наименьшей единицей информации ЭВМ является бит. Один двоичный разряд несет информацию обьемом 1 бит.На физическом уровне информация в 1 бит передается от одной электронной схемы к другой по одному проводнику с помощью электрического сигнала. Два числовых значения какого-либо параметра этого сигнала, обычно напряжения электрического тока, кодируют логические значения бита – единицу и ноль. Многие электронные технологии используют для кодирования единицы, например, 2-2.5 вольта, а для нуля – 0 вольт, так, как показано на рисунке 1. Представление изменений во времени дискретного сигнала называется временной (ударение на последний слог) диаграммой сигнала. На рисунке 1 показано, что некоторый дискретный сигнал до момента t1 имел значение логической 1, а после t1- логического 0.
U(в)
Рисунок
1.—Способ кодировки логических сигналов1
и 0.
Временная диаграмма отображает во времени изменения сигналов на входах и выходах схем ЭВМ любого уровня: от принципиальных электрических до структурных. Временная диаграмма есть один из способов описания закона работы любого устройства ЭВМ. Напомним и способы логического описания, схемы алгоритмов,
логические функции,
графы автоматов.
таблицы истинности и др.
2. Основные характеристики эвм.
Производительность – количество операций в единицу времени. В современных ЭВМ производительность обычно оценивается тактовой частотой в Мгц работы основного устройства ЭВМ – процессора, который выполняет преобразование информации. Такт – обратная частоте величина – выбирается разработчиками процессора как наименьшее время, необходимое для выполнения самого продолжительного элементарного действия по преобразованию информации в процессоре.
Разрядность машинного слова –число двоичных разрядов (бит), которые одновременно передаются из памяти в процессор. Размер машинного слова, например, для IBM PC кратен байту, а для ЭВМ с шиной PCI размер составляе 32 или 64 бита.
Размер (обьем) внутренней (оперативной) памяти ЭВМ. В оперативной памяти хранятся выполняемая в данный момент времени программа и ее данные, поэтому ее обьем так важен.. Обьем памяти для ЭВМ разных типов может измеряться в разных единицах, в т.ч., в Кбитах, Мбайтах, Г байтах или машинных словах.
Быстродействие оперативной памяти. Эта память может работать в двух режимах: - записи информации, при которой старая информация автоматически стирается ; - чтении информации (считывании), причем считываемая информация сохраняется до очередной записи на ее место новой. Быстродействие памяти оценивается рядом параметров, число которых зависит от типа электронных схем памяти: временем записи, временем чтения, временем восстановления (регенерации) информации, временем цикла (интервал между двумя ближайшими обращениями памяти) и др.
Эксплуатационные параметры: вес, габариты, потребляемая мощность, устойчивость к вибрациям и агрессивным средам, надежность (количество часов безотказной работы) и т.д.