20. Структура компьютера фон Неймана.

Рассмотрим упрощенную структуру компьютера фон Неймана (Рис. 20.):

• Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), или основная память, — устройство хранения данных, в котором находится исполняемая в настоящее время программа.

• Внешние устройства — программно управляемые устройства, входящие в состав компьютера, т.е. устройства, с которыми выполняемая программа может обмениваться данными.

• Процессор, или центральный процессор (ЦП), — основной компонент компьютера, обеспечивающий выполнение программ, процессор координирует работу внешних устройств и оперативной памяти. Процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ). Устройство управления обеспечивает последовательную выборку команд, составляющих программу, из памяти, выделение и анализ кода операции, получение значений операндов. В зависимости от кода операции команда выполняется либо в устройстве управления (обычно это могут быть команды передачи управления), либо код операции и операнды передаются для выполнения в АЛУ. После чего выбирается из памяти следующая команда программы, и т.д. В системе команд компьютера предусмотрены команды обмена с внешними устройствами.

Современные компьютеры по многим показателям не соответствуют модели фон Неймана. Ниже мы рассмотрим базовые структурные и функциональные особенности современных компьютеров (Рис. 21.), уделив особое внимание организации компьютера, как системы, объединяющей разнородные по назначению и производительности аппаратные компоненты, работающей под управлением операционной системы. Скорости обработки информации в процессоре, доступа к данным, размещенным в оперативной памяти, обмена данными с внешними устройствами могут отличаться друг от друга на порядки. И если в системе не будут предусмотрены средства, компенсирующие этот дисбаланс, то итоговая производительность будет определяться наименее производительным элементом, активно используемым в работе системы.

21. Базовая архитектура современных компьютеров.

Итоговая производительность вычислительной системы во многом определяется решениями на уровнях аппаратуры и операционной системы, которые позволяют минимизировать последствия дисбаланса в производительности как аппаратных, так и программных компонентов.

2. Оперативное запоминающее устройство

Оперативное запоминающее устройство (RAM — Random-Access Memory) — это устройство хранения данных компьютера, в котором находится исполняемая в данный момент программа. ОЗУ еще называют основной памятью, или оперативной памятью. Команды программы, исполняемые компьютером, поступают в процессор исключительно из ОЗУ. Хранение программы, которая выполняется в настоящее время компьютером, является основным назначением оперативной памяти. Оперативная память состоит из ячеек памяти. Ячейка памяти — это устройство, в котором возможно хранение информации. Ячейка памяти может состоять из двух полей (Рис. 22.). Первое поле — поле машинного слова, второе — поле служебной информации (или ТЕГ). Рассмотрим назначение каждого из них.