Вопрос 18. Понятие архитектуры и структуры компьютера. Структурная схема персонального компьютера
Архитектура компьютера определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.
Архитектурой компьютера считается его представление на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т. д.
Архитектура компьютера, характеризующая его логическую организацию, может быть представлена как множество взаимосвязанных компонент, включающих элементы различной природы: программное обеспечение (software), аппаратное обеспечение (hardware), алгоритмическое обеспечение (brainware), специальное фирменное обеспечение (firmware) – и поддерживающих его слаженное функционирование в форме единого архитектурного ансамбля, позволяющего вести эффективную обработку различных объектов и данных.
Архитектура вычислительной системы определяет основные функциональные возможности системы, сферу применения (научно-техническая, экономическая, управление, и т.д.), режим работы (пакетный, мультипрограммный, диалоговый и т.д.), характеризует параметры ВС (быстродействие, набор и объем памяти, набор периферийных устройств и т.д.), особенности структуры (одно-, многопроцессорная) и т.д.
Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами.
Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.
Структура компьютера – это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства – от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.
Классическая обобщенная структурная схема компьютера
Существует с 1944г. Разработана Джорджем Фон Нейманом.
УУ организует автоматическое выполнение программ и функционирование вычислительной машины. Основная задача УУ - выработка управляющих сигналов и распределение их по цепям управления.
АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над поступающими данными.
Память представляет собой массив запоминающих элементов, организованных в виде запоминающих ячеек и способных хранить некоторую единицу информации.
УВв преобразует входящую информацию в последовательность электрических сигналов.
УВыв преобразует последовательность электрических сигналов в форму, удобную для восприятия пользователем.
Вместе УУ и АЛУ образуют ЦП(центральный процессор).
Концепция Фон Неймановской архитектуры предусматривает единственность АЛУ и одну основную память. Это обстоятельство существенно усложняет реализацию параллельных алгоритмов. Недостатки Информация попадает в память через АЛУ без изменений, занимая аппаратные ресурсы. Наличие в памяти 2х типов: данные и команды. Достоинства Данные поступают в память из одного источника. Тоже происходит и при выводе.