Основные термины и определения

Архитектура – совокупность подходов и технических решений, используемых при создании устройства. Общая архитектура процессора определяет комплекс средств, предоставляемых пользователю для решения различных задач. Эта архитектура задаёт базовую систему команд процессора и реализуемых способов адресации, набор программно-доступных регистров (регистровая модель), возможные режимы работы процессора и обращения к памяти и внешним устройствам (организация памяти и реализация обмена по системной шине), средства обработки прерываний и исключений.

Операция – элементарное действие по обработке единицы информации.

Операнд – объект, над которым выполняется машинная команда или оператор языка программирования.

Регистр – устройство сверхбыстродействующей памяти в процессоре, служащее для временного хранения управляющей информации, операндов и/или результатов выполняемых данной микросхемой операций. Совокупность регистров процессора называется набором регистров.

Кэш-память – высокоскоростное устройство буферизации данных.

Арифметико-логическое устройство, АЛУ – часть процессора, выполняющая набор его арифметических и логических команд.

Системная шина – шина (набор проводников, по которым передаются сигналы), соединяющая процессор с такими компонентами на системной плате, как ОЗУ, контроллеры дисков и т. п. Системная шина состоит из шины адреса, шины управления и шины данных.

Шина данных – служит для пересылки данных между процессором и ОЗУ. Сейчас, как правило, используются 32- и 64-разрядные шины данных

Шина адреса, – набор линий в системной шине, используемый для передачи сигналов, с помощью которых определяется местоположение ячейки памяти для выполняемых процессором операций чтения/записи и ввода-вывода. Шина адреса обычно однонаправленная, но может быть и двунаправленной

Шина управления – служит для пересылки управляющих сигналов. Каждая линия этой шины имеет своё особое назначение, поэтому они могут быть как однонаправленными, так и двунаправленными.

Устройство управления, УУ – блок процессора, управляющий организацией исполнения команд.

Управляющий сигнал – набор сигналов, используемый для управления контроллерами периферийных устройств.

Очередь команд – буфер процессора, в который команда попадает после операции выборки и откуда она направляется на соответствующее исполнительное устройство.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ (RAM) – память, предназначенная для временного хранения программ и данных; место, куда программа загружается для исполнения. Cодержимое ячейки ОЗУ можно изменять любое число раз и обращаться к данным в любой последовательности. Разделяется на динамическую и статическую, энергозависимую и энергонезависимую.

Постоянное запоминающее устройство, ПЗУ (ROM) – вид постоянного ЗУ, содержимое которого однократно записывается в микросхемы и может только читаться.

Функциональная структура компьютера

Подавляющее большинство современных вычислительных машин построено по принципу архитектуры фон Неймана. В функциональном устройстве компьютера можно выделить следующие основные блоки (см. рис. 2): устройства ввода-вывода (УВВ), память и процессор. Все они взаимодействуют между собой через системную шину.

Рисунок 1

Устройства ввода принимают закодированную информацию от операторов, электромеханических устройств (клавиатура, мышь) или от других компьютеров сети. Полученная информация либо сохраняется в памяти компьютера для дальнейшего использования, либо немедленно используется АЛУ для выполнения необходимых операций. Последовательность шагов обработки определяется хранящейся в памяти программой. Полученные результаты обратно отправляются во внешний мир посредством устройств вывода. Все эти действия координируются устройством управления.