4. Устройство и принцип действия эвм.

Устройства и характеристики ЭВМ:

-процессор-центральное устройство компьютера, включающее арифметико-логическое устройство и устройство управления.

-сопроцессор-дополнительный процессор, увеличивающий функциональные возможности основного процессора.

ассоциативный процессор- альтернатива процессору с адресным доступом к памяти. Доступ осуществляется за счет задания некоторого критерия отбора и проведения необходимых преобразований, только над теми данными, которые удовлетворяют этому критерию.

микропроцессор (микроконтроллер)-процессор в интегральном исполнении.

RISC-процессор- процессор c архитектурой RISC, главная особенность - сокращенный набор машинных команд.

CISC-процессор- процессор c расширенным набором команд. CISC-процессоры, в отличие от RISC-процессоров, имеют несколько форматов команд и несколько способов адресации памяти.

встраиваемая система-специализированная компьютерная система (например, микроконтроллер), встроенная в оборудование, которым она управляет.

сигнальный процессор-Специализированный микропроцессор, предназначенный для цифровой обработки сигналов.

CISC- архитектура процессора, основанная на усложнённом наборе команд.

RISC- Архитектура процессора, характеризуемая сокращённым набором команд чаще всего фиксированной длины. Другие особенности: большое число регистров, отсутствием косвенной адресации и др.

суперскалярная архитектура (суперскалярная структура)- Архитектура процессора с двумя конвейерами целочисленной арифметики и с сопроцессором плавающей арифметики.

многоядерный процессор- Микропроцессор с несколькими ядрами (обычными процессорами), размещенными в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).

память (накопитель, запоминающее устройство, ЗУ)- Устройство для хранения данных.

оперативная память-Основная память компьютера.

кэш-память-Промежуточная память, характеризуемая меньшим объемом и большим быстродействием по сравнению с системной памятью. Обычно используется для хранения часто используемых команд и данных из системной памяти.

кэширование-Использование дополнительной быстродействующей памяти (кэш-памяти) для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика.

внешняя память (внешнее ЗУ, внешнее запоминающее устройство)- Память, характеризуемая большим объемом и меньшим быстродействием по сравнению с системной памятью.

безадресная память-Память, в которой адресация осуществляется на основе характеристик содержимого в памяти.

буфер(буферная память)- Дополнительная память или часть оперативной памяти для временного хранения данных

память с произвольным доступом

RAM- Память с произвольным доступом, допускающая как чтение, так и запись данных

ROM- Память, предназначенная только для чтения данных

DRAM- Память, требующая регенерации информации после операции чтения

SDRAM- Память, в которой такты работы засинхронизированы с тактами работы процессора

SRAM- Память на бистабильных ячейках, не требующая регенерации информации после операции чтения

запоминающее устройство матричного типа (матричная память ,ЗУ с матричной организацией)- Память с трехмернаой конфигурацией: по двум направлениям подаются и дешифрируются две части кода адреса, что возбуждает ячейку с этим адресом, разряды ячейки составляют третье направление. третьем направлении расположены.

DoubleDateRate- Удвоенная пропускная способность оперативной памяти компьютера за счет передачи данных на переднем и заднем фронтах сигнала. В памяти типа DDR2 в отличие от DDR возможна работа на больших тактовых частотах

DIMM- Тип (форм-фактор) модулей оперативной памяти компьютера. В DIMM контакты, расположенные на разных сторонах модуля, являются независимыми, в отличие от SIMM, где симметричные контакты, расположенные на разных сторонах модуля, замкнуты между собой и передают одни и те же сигналы

перепрограммируемая память (репрограммируемая память)- Память типа ROM, допускающая перепрограммирование (перезапись) информации.

EPROM- Перепрограммируемая память, в которой перепрограммирование осуществляется с помощью ультрафиолетового облучения.

флеш-память (EEPROM)- Перепрограммируемая память, в которой перепрограммирование осуществляется с помощью электрических импульсов.

накопитель на магнитных дисках (дисковая память)- Разновидность внешней памяти, в которой хранение выполняется на магнитном носителе в виде вращающегося диска.

накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД)- Разновидность дисковой памяти.

накопитель на гибких магнитных дисках (НГМД)- Разновидность дисковой памяти.

твердотельный жесткий диск (SSD накопитель)- Разновидность внешней памяти, в отличие от обычного жесткого диску в енм отсутствуют вращающиеся детали.

RAID- Набор жестких дисководов (НЖМД), конструктивно объединенных в один блок с общим интеллектуальным контроллером

CAS- Система хранения (память) информации, адресуемая по ее содержимому.

стек-Специальный раздел памяти, организованный таким образом, что последний записанный в стек элемент забирается оттуда первым

виртуальная память-Память, разделенная на блоки, выделяемые операционной системой разным задачам, решаемым в многозадачном режиме.

страница памяти-Блок фиксированной длины, на которые делится память компьютера при организации виртуальной памяти

страничная организация-Один из способов организации виртуальной памяти, при которой память делится на блоки (страницы памяти) фиксированной длины, каждой задаче предоставляется некоторое число страниц.

сегментация памяти(сегментная организация)- Один из способов организации виртуальной памяти, при которой каждой задаче выделяется определенная часть памяти — сегмент (возможно выделение сегмента программы и сегмента данных, сегменты могут иметь страничную организацию).

дамп-Копия содержимого памяти или ее части, перемещаемого в другое место или на другой носитель, в частности, печатаемого через принтер.

виртуальный адрес- Адрес слова в виртуальной памяти, состоящий из номера страницы памяти и номера слова внутри страницы.

плата расширения-Плата, на которой установлены адаптеры устройств ввода/вывода (дисководов, модемов, сети) и пр.

звуковая система-Подсистема компьютера, служащая для воспроизведения звуковых эффектов и речи, сопровождающей показываемую видеоинформацию.

видеобластер-Карта ввода/вывода, предназначенная для приема в компьютер телевизионного сигнала, его оцифровки и передачи оцифрованного сигнала в память компьютера и в цифро-аналоговый преобразователь для воспроизведения на экране монитора.

адаптер-Устройство сопряжения центрального процессора и периферийных устройств компьютера.

графический адаптер(видеоадаптер)- Устройство компьютера, преобразующее данные об изображении в сигналы, управляющие монитором.

графическая карта(видеокарта)- Видеоадаптер, выполненный в виде встраиваемой платы.

видеопамять-Память в составе видеоадаптера.

графический акселератор (видеопроцессор)- Специализированный процессор, позволяющий выполнять ряд операций с графическими данными без использования центрального процессора.

системная плата (материнская плата)- Плата в компьютере, на которой установлен набор мимкросхем, представляющих центральный процессор, оперативную память, чипсет, разъемы для подключения ряда других компонентов.

чипсет-Набор микросхем, устанавливаемых на материнской плате компьютера

северный мост (контроллер-концентратор памяти)- Микросхема материнской платы, обеспечивающая взаимодействие центрального процессора (ЦП) с памятью и видеоадаптером

южный мост (контроллер-концентратор ввода-вывода)- Микросхема материнской платы, обеспечивающая "медленные" взаимодействия компонентов компьютера (между шинами PCI, PCI-X, PCI Express, ISA, контроллером USB, северным мостом и др.)

источник бесперебойного питания (UPS)- Устройство, использующее для аварийного питания нагрузки энергию аккумуляторных батарей

прямой доступ к памяти (DMA)- Доступ к оперативной памяти некоторого устройства без использования процессора. Процессор во время операций обмена может выполнять другую работу, что существенно повышает производительность вычислительной системы

быстродействие-Скорость выполнения устройством присущих ему функций. Например, быстродействие процессора — скорость выполнения операций

POWER6- Микропроцессор компании IBM.

Corei7 (Nehalem )-Линейка микропроцессоров компании Intel.

Принцип действия ЭВМ:

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистраль включает в себя три многоразрядные

• шины: шину данных,

•  шину адреса

• и шину управления.

Шины представляют собой многопроводные линии. Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники.

Магистрально-модульное устройство компьютера

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N =2^I , где I — разрядность шины адреса.

Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 32 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:

N == 2³² = 4 294 967 296.

Шина управления. По шине управления передаются сиг­налы, определяющие характер обмена информацией по ма­гистрали. Сигналы управления определяют какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д. 

В основу построения подавляющего большинства компьюте­ров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение цик­лов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.