18.Понятие архитектуры и структуры компьютера.

Архитектура ПК – это его описание на некотором обобщенном уровне, включая описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организацию памяти и т.д.

Архитектура определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера.

Структура – совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства от основных логических до простейших. Структура компьютера графически представляется в виде структурной схемы, с помощью которой можно дать описание компьютеру на любом уровне детализации.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения:

Классическая архитектура (фоннеймана) – одно арифметико-логическое устройство, через которое идет поток данных, одно устройство управления (однопроцессорный компьютер). Все функциональные блоки связаны между собой общей шиной – системной магистралью, физически это многопроводная линия с гнездами для подключения электрических схем. Все периферийные устройства подключаются к такому компьютеры через специальные контроллеры.

Контроллер – это устройство, связывающее периферийное оборудование через каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функциями данного оборудования.

Многопроцессорная архитектура – наличие в ПК нескольких процессоров значит, что параллельно может быть организовано много потоков данных и команд. Таким образом параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи (игра).
Многомашинная вычислительная система – несколько процессоров, не имеющих общей ОЗУ а каждый свою локальную. Эффект от такой системы может быть получен при решении задач, имеющих специфичную структуру. Она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько содержится ПК в системе.
Архитектура с параллельными процессорами – несколько АЛУ работает под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных обрабатывается по одной программе, высокое быстродействие можно получить на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

19. Шинная организация эвм.

Шинная организация является простейшей формой организации ЭВМ. Подобная ЭВМ имеет в своем составе следующие функциональные блоки:

Центральный процессор (ЦП) – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Он состоит из УУ, АЛУ и регистров.

АЛУ выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти. В нем выполняются арифметические и логические операции. АЛУ содержит в своем составе устройство, хранящее характеристику результата выполнения операции над данными, называемое флаговым регистром. В АЛУ имеется набор программно-доступных быстродействующих ячеек памяти, которые называются регистрами процессора и т.д.

Устройство управления (УУ) – часть ЦП, вырабатывает последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд. В простейшем случае УУ имеет в своем составе три устройства – регистр команды, содержащий код команды во время ее выполнения, программный счетчик, в котором содержится адрес очередной подлежащей выполнению команды, регистр адреса, в котором вычисляются адреса операндов, находящихся в памяти.

Память (ПАМ) – устройство, предназначенное для запоминания, хранения и выборки программ и данных. Память состоит из конечного числа ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. В большинстве ЭВМ минимальным адресуемым элементом памяти является байт.

Оперативная память (ОП) – функциональный блок, хранящий информацию для УУ (команды) и АЛУ (данные). Оперативная память собирается на ферритовых сердечниках или полупроводниковых микросхемах и состоит из отдельных ячеек.

Периферийные устройства (ПУ) – в их число входят устройства двух типов: устройства внешней памяти, предназначенные для долговременного хранения данных большого объема и программ, и коммуникационные устройства, предназначенные для связи ЭВМ с внешним миром. Обмен данными осуществляется посредством портов ввода/вывода.

Система шин – это шины данных, по которой осуществляется обмен информацией между блоками ЭВМ, шины адреса, используемой для передачи адресов, и шины управления для передачи управляющих сигналов. Совокупность этих трех шин называется системной шиной/магистралью. Шириной шины называется количество проводников, входящих в состав шины.

Из управляющих линий выделим линию занятости, линию выполняемой операции и линию синхронизации.

Обобщенный алгоритм функционирования фон-неймановской ЭВМ: