Общие сведения об эвм.

Электронно-цифровая вычислит машина– техническая система, предназнач для выполнения вычислений на основе алгоритмов.

Алгоритм– точное предписание, к-ое задает в целом вычислит процесс, начинающийся с произвольно допустимых для данного алгоритма исходных данных, и направленный на получение полностью опред-ого этими исходными данными.

Важнейшими свойствами алгоритма явл-ся:

1. дискретность информации, с к-ой оперирует алгоритм

2. конечность и элементарность набора операций при выполнении алгоритма.

3. детерминированность вычислит процессов.

Основные характеристики ЭВМ:

1. производительность – кол-во действий (набор вычислит и логических операций, выполняемых машиной в единицу времени)

2. память – функциональная часть ЭВМ, предназнач для приема, хранения и выдачи данных

3. емкость памяти – наиб кол-во данных, выраженных в единицу информации, к-ая одновременно может храниться в памяти.

По назначению, конструктивным особенностям и структурному построению совр ЭВМ подразд. на:

1. ЭВМ общего назначения

2. проблемно-ориентированное ЭВМ

3. специализированное ЭВМ

Структура и принципы построения эвм

Структура ЭВМ представл собой абстрактную модель, к-ая устанавливает состав, порядок и принципы взаимодействия основных функц-ых частей ЭВМ без учета их реализации. В ЭВМ перерабатывается информация, представляемая в виде совокупности цифр в позиционной СС. Наиболее распр явл-ся двоичная СС. При таком способе кодирования количество цифр в разряде ограничивается двумя и вес любого разряда больше веса соседнего младшего разряда в 2 раза. Наличие в ЭВМ памяти позволяет развернуть вычислит процесс во времени. Любую вычислит задачу, к-ую необходимо решить на ЭВМ первоначально необходимо представить в виде послед-сти опред команд, включающих различные операции. Перечень команд, вып-ых машиной, наз-сясистемой команд машины.

Характерными особенностями ЭВМ является:

1. высокая точность вычислений

2. высокое быстродействие

3. универсальность.

Разрядная сетка– количество разрядов, исп-ых в ЭВМ для представления чисел.

1. Для сверхвысокой точности решения в совр ЭВМ используют удвоенную точность.

2. Сила быстродействия совр машин достигает сотен миллиардов и миллионов операций в секунду.

3. Универсальность применения ЭВМ заключ в том, что на одной и той же машине можно решать различн задачи пользователя, при этом аппаратная часть не меняется, меняется лишь программная часть.

Все совр ЭВМ содержат 5 осн компонентов (функц-ых устр-в):

1. арифметическо-логич устр-во (АЛУ)

2. устр-во управления (УУ)

3. запомнинающее устр-во (ЗУ)

4. устр-во ввода/вывода

Рис 1 – Структурная схема ЭВМ

АЛУ и УУ составляют совместно процессор.

Процессор– основная часть ЭВМ, непосредственно осуществляющая процесс обработки данных и управляющие работы ЭВМ.

АЛ часть– функц-ая часть процессора, выполняемая арифметич и логич действия над данными и предназнач-ая для вып-ия арифметич и логич операций над кодами чисел и команд.

В АЛУ входят:сумматор, ряд регистров, логич схемы и элементы управления.

ЗУ– предназнач для хранения введенной инф-ции программы вычислений и промежуточных рез-тов вычислений. Инф-ия, содержащаяся в памяти ЗУ и необходимая для решения конкр задачи по мере необходимости выводится из ЗУ и передается АЛУ. После выполнения необх преобразований в АЛУ, она вновь заносится в память и исп-ся по назначению.

ЗУ любого ПК подразделяется на:

1. Оперативное (ОЗУ)

2. Сверхоперативное (СОЗУ)

3. Постоянное (ПЗУ)

4. Внешнее (ВЗУ)

УУ– выполняет ф-ции управления для обеспеч взаимодействия составных частей ЭВМ. УУ предназначено для приема интерпретации кода команды, а также для выработки последовательности всех управляющих сигналов для выполнения операций, задаваемых командой. Кроме этого УУ анализирует ход решения задачи и обеспечивает в ходе анализа автоматич обработку цифр информации в ЭВМ. С точки зрения аппаратной части УУ сод-т задающий генератор, к-рый вырабатывает последовательные импульсы тактовой частоты, синхронизирующий работу машины.

У_ВВ– предназначено для ручного ввода хранения и автоматич записи в память машины исх данных решаемой задачи, а также программа вычислений.

У_ВЫВ– предназн для автоматич приема результатов вычислений, хранения и выдачи результатов решений в виде, удобном для дальнейшего использования.

С точки зрения работы ЭВМ и ее использования, различают след режимы:

1. Однопрограммный режим– режим работы ЭВМ, при котором выполняется не более одной программы польз-ля.

2. Мультипрограммирование– режим обработки данных, при котором ресурсы цифр-ой вычисл системы одновр исп-ся более чем в одной программе обработки данных. В этом режиме работы процессора организуется в такой форме, чтобы не было простоев в работе.

3. Режим разделения времени– мультипрограммирование, при котором ресурсы ЭВМ представляются каждому процессу, т.е. программному блоку из группы процессов обработки данных, находящиеся в вычислит системе на интервалы времени, длительность и очередность представления которых опред-ся управляющей программой или ОС.

4. Режим реального времени– такой режим обработки данных, при к-ом обеспеч-ся отношение ЭВМ с внешними по отношению к ней процессами в темпе соизмеримым со скоростью протекания этих процессов.

Рисунок

ЭВМ состоит из: ОЗУ наN-автономных секций, устро-ва обработки инфор-ции – процессора, селекторных (ск) и мультиплексного (мк) каналов, каналов ввода-вывода, местных устр-в управления (МУ), соединенных с внешними устр-ми (ВУ) и другой периферийной техникой.

Чтобы была обеспечена возможность параллельной работы процессора и внешних устройств, последние должны иметь технич средства для автономного функц-ия и связи с ОЗУ. С этой целью вводятся унифиц-ые каналы вв/вывода.

Внешние устр-ва (ВУ)связываются с этими каналами через собств местные устр-ва управления (МУУ). Это дает возможность распараллелить работу процессора.

Селекторный каналсвязывает процессор и операт память с быстродействующими ВУ.

Мультиплексный каналможет одновременно обслуживать неск-ко медленно действующих устр-в.

Система прерывания- исп-ся для своевременного включения необх устр-в. Оно принимает сигналы, отмечающие моменты окончания операции устройства ЭВМ, прекращает вып-ние текущей программы и передает управление программе, обеспечивая работу другого устройства.

Для защиты программы от внешнего воздействия мультипрограммное ЭВМ оснащается средствами защиты памяти, позволяющими каждой программе обращаться только к собств участку памяти. Т.о. исключается возм-сть искажения ииф-ции.

Супервизор– распред-т ресурсы ЭВМ и постоянно хранится в его памяти.