9 Архитектура вычислительной системы. Функциональные подсистемы. Классификация компьютеров

Архитектура вычислительной системы.

Функциональные подсистемы.

Классификация компьютеров

Вычислительная техника - это совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных в информацию.

Вычислительная система - это конкретный набор связанных между собою устройств. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер.

Компьютер - это устройство, состоящее из электронных и электромеханических компонент, которое выполняет операции ввода, хранения и обработки данных по определенной программе с целью получения информации, вывод которой осуществляется в форме, пригодной для восприятия человеком.

Архитектура компьютера.

Под архитектурой ЭВМ надо понимать ту совокупность характеристик, которая необходима пользователю. Это, прежде всего, основные устройства и блоки ЭВМ, а также структура связей между ними и программное управление.

Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:

• структура памяти ЭВМ;

• способы доступа к памяти и внешним устройствам';

• возможность изменения конфигурации;

• система команд;

• форматы данных;

• организация интерфейса.

Исходя из этого, можно дать определение, что

Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в работе Дж. фон Неймана, Г. Голдстейга и А. Беркса в 1946 году и известны как "принципы фон Неймана".

Сущность фон-неймановской концепции ВМ можно свести к 4 принципам. Рассмотрим основные базовые принципы построения ВМ:

Принцип двоичного кодирования

Двоичное кодирование данных составляет информационную основу любого современного компьютера.

Вся информация, как данные, так и команды кодируются двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат.

Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем.

В числовой информации обычно выделяют поле знака и поле значащих разрядов.

В формате команды можно выделить два поля: поле кода операции (Коп) и поле адресов (адресная часть – АЧ).

Код операции (Коп)

Адресная часть (АЧ)

Код операции представляет собой указание, какая операция должна быть выполнена, и задается с помощью r-разрядной двоичной комбинации.

Вид адресной части, и число составляющих ее адресов зависят от типа команды:

в командах преобразования данных АЧ содержит адреса объектов обработки (операндов) и результата;

в командах ввода/вывода – номер устройства ввода/вывода.

АЧ также представляется двоичной последовательностью, длину которой обозначим через p.

Таким образом, команда в ВМ имеет вид (r + p)-разрядной двоичной комбинации.