3. 2 Принцип построения и функционирования эвм Джона фон Неймана
Большинство современных ЭВМ функционируют на основе принципов, сформулированных в 1945 году американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом:
Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных символов (сигналов).
Принцип программного управления. Компьютерная программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, любая из которых которая доступна процессору в произвольный момент времени.
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков (рис 1.) устройства ввода/вывода информации; 2) памяти ЭВМ; 3) процессора, включающего устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ)
В
ходе работы ЭВМ информация через
устройства ввода попадает в память.
Процессор извлекает из памяти
обрабатываемую информацию, работает с
ней и помещает в нее результаты обработки.
Полученные результаты через устройства
вывода сообщаются человеку.
Память ЭВМ состоит из двух видов памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.
Оперативная память – это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией.
Внешняя память – это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски.
За прошедшие десятилетия процесс совершенствования ЭВМ шел в рамках приведенной структуры.
3. 3 Персональные компьютеры. Типовой комплект персонального компьютера
Как указывалось выше, персональный компьютер представляет собой универсальную однопользовательскую микроЭВМ.
Персональный компьютер (ПК) в первую очередь является общедоступной ЭВМ и обладает определенной универсальностью.
В общем случае, для удовлетворения потребностей пользователя ПК должен обладать следующими свойствами:
иметь относительно небольшую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
обеспечивать автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
обеспечивать гибкость архитектуры, делающей возможным ее перестройку для разнообразных применений в сфере управления, науки, образования, в быту;
операционная система и программное обеспечение должно быть достаточно простым, чтобы с ПК мог работать пользователь без профессиональной специальной подготовки;
высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).
По поколениям ПК подразделяются:
ПК 1-го поколения - используют 8-битные микропроцессоры;
ПК 2-го поколения - используют 16-битные микропроцессоры;
ПК 3-го поколения .-используют 32-битные микропроцессоры;
ПК 4-го поколения - используют 64-битные микропроцессоры.
ПК можно также разделить на две большие группы: стационарные и переносные. К переносным компьютерам относятся ноутбуки, электронные записные книжки, секретари и блокноты.
В соответствии со структурой ЭВМ Джона фон Неймана типовой комплект ПК должен обеспечивать функционирование основных структурных составляющих.
Конструктивно типовой комплект состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и печатающего устройства (принтера).
Внутри системного блока находятся два из трех основных структурных составляющих: процессор и память.
Системный блок включает:
системную (материнскую) плату, где расположены процессор, оперативная и постоянная память, которые выполнены в виде больших интегральных микросхем (БИС). Кроме них на системной плате расположены генератор тактовых импульсов (ГТИ) и специальные переключатели, которые необходимы для обеспечения работы компьютера при выбранном составе внешних устройств.
адаптеры, контроллеры и порты – устройства, обеспечивающие связь с внешними устройствами;
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), на гибких магнитных дисках (НГМД), на оптических дисках (НОД);
блок питания.
Примечание. Конструктивно адаптеры, контроллеры могут располагаться непосредственно на системной плате.