6. Основные законы алгебры логики
6.1 Основные понятия и принципы построения эвм (Архитектуры эвм)
Рис. 1.20. Принципиальная схема ЭВМ
Любой процессор является мозгом компьютера и, как минимум, включает в себя следующие компоненты:
АЛУ – арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций над данными в машинных кодах.
УУ – устройство управления (управляющее устройство) – управляет работой процессора, в частности, определяет порядок выполнения команд, а также места, откуда необходимо взять данные или отправить результат выполнения команды.
Регистры – самая быстродействующая память – определяет данные, необходимые для выполнения команды. Также в регистрах находятся указатели адресов, откуда берутся данные и сами адреса. В регистры заносятся результаты выполнения команд арифметико-логического устройства. Размерность регистров, т.е. количество бит, необходимых регистрам, называется разрядностью регистров процессора. Чем выше разрядность регистров процессора, тем выше быстродействие процессора.
Регистры процессоров включают в себя следующие группы регистров:
Регистры данных (регистры общего назначения) – предназначены для кратковременного хранения данных и результатов обработки данных в АЛУ
Управляющие регистры – предназначены для управления порядком выполнения команд или порядком их следования. Управляющие регистры работают с УУ.
Регистры-указатели и сегментные регистры применяются для адресов команд и данных, с их помощью определяется адрес текущей и следующей команды (адрес памяти и адреса ячеек памяти, откуда берутся исходные данные и куда направляются результаты).
Память необходима для хранения исходных данных, промежуточных и конечных результатов, а также самих команд обработки данных.
Порядок следования этих команд и сами команды определяются с помощью программного обеспечения ЭВМ – следовательно, память необходима для хранения программ.
Память любых вычислительных систем может быть двух типов: оперативная (энергозависимая) и внешняя (энергонезависимая).
Оперативная память обычно представляет собой ячейки с адресами, размер ячейки равен одному байту.
Внешняя память (в настоящее время) выполняется на принципах магнитной или оптической записи информации. (Жесткий диск, компакт-диски, DVD-диски, дискеты).
Данные и команды вводятся через устройство ввода, а для вывода различных результатов и сообщений служит устройство вывода.
Рис. 1.21. Классическая структура (архитектура) ЭВМ
В отличие от предыдущей схемы, данная схема содержит пульт управления и устройство управления. Устройство управления координирует действия всех блоков ЭВМ.
Пульт управления применялся для выполнения специальных управляющих команд, таких как, например, для работы с файлами, системным программным обеспечением.
Дальнейшее развитие архитектур ЭВМ пошло по различным направлениям:
Первое – возникло с появлением малых ЭВМ (60-е–70-е годы XX века). В это время возник и принцип открытой архитектуры, применяющийся сейчас в персональных ЭВМ.
Второе – направление архитектуры суперЭВМ (хост-компьютеры, мэнфрейм системы).