Принцип програмного керування

Розв’язок задач на комп’ютері реалізується програмним способом, тобто шляхом виконання над інформацією послідовно в часі окремих операцій, передбачених алгоритмом розв’язання задачі.

Алгоритм – кінцева послідовність однозначно визначених дій, що приводить до результату при будь-яких значеннях вихідних даних.

Алгоритм розв’язання задачі у вигляді послідовності команд мовою машинних кодів називається машинною програмою.

Команда – елементарна інструкція, виконувана автоматично, без додаткових вказівок.

Машинна команда складається з двох частин – операційної й адресної. Операційна частина – група розрядів, призначена для коду операції. Адресна частина – група розрядів, у яких записуються коди адрес комірок пам'яті, призначених для збереження інформації, їх ще називають адресами операндів, тобто чисел, що беруть участь в операції.

Внутрішні компоненти пк

ПК складається з трьох основних блоків: монітора, системного блока і клавіатури. Головним компонентом системного блока є друкована плата, яка називається системною, або материнською.

Вона містить кілька інтегральних мікросхем, що забезпечують деякі функціональні можливості ПК. Ступінь інтеграції функціональних можливостей в окремих мікросхемах істотно залежить від моделі і виробника. Незалежно від конструктивних особливостей, головним завданням материнської плати є здійснення зв'язку між компонентами ПК. Для цього передбачені спеціальні рознімання - рознімання системної шини або слоти розширення.

Центральний процесор (цп)

Центральний процесор – це головний елемент материнської плати. Назва "центральний" припускає наявність інших процесорів. Вони і справді існують, – типовий ПК містить близько півдюжини (а найчастіше і більше) мікропроцесорів, що виконують визначені функції.

ЦП настільки важливий компонент ПК, що саме його модель визначає назву моделі комп'ютера. Найбільш відомими виробниками процесорів, що конкурують між собою, є фірми Intel, AMD (Advanced Micro Devices), Cyrix, IDT.

У 1979 р. фірма Intel представила свій перший процесор Intel 8086. Далі були моделі 8088, 80286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, - III, - IV. Поява назви Pentium зумовлена бажанням фірми Intel захистити ім'я моделі авторськими правами і виключити його використання конкуруючими фірмами.

Серед перерахованих моделей слід зазначити Intel 486, що відзначається появою кеш-пам'яті і злиттям процесора з математичним співпроцесором (80-розрядні регістри для чисел із плаваючою точкою і нові логічні схеми).

Кожна нова модель відрізняється від попередніх такими чинниками:

1. швидкість роботи (тактова частота, число операцій за секунду);

2. нові інструкції – розширення набору команд;

3. розмір оброблюваних даних (розрядність);

4. нові схеми адресації пам'яті.

Центральний процесор призначений для керування роботою всіх блоків, пристроїв і обробки інформації. До складу ЦП входять: керуючий пристрій (КП), арифметико-логічний пристрій (АЛП), мікропроцесорна пам'ять (МПП) і інтерфейсна система.

Керуючий пристрій формує і подає в усі блоки ПК сигнали керування (керуючі імпульси), зумовлені специфікою операції і результатом виконання попередньої; формує адреси комірок пам'яті, використовувані в операції і передає їх у відповідні блоки ПК; послідовність імпульсів одержує від генератора тактових імпульсів. Цей пристрій є функціонально найбільш складний у ПК.

Арифметико-логічний пристрій слугує для виконання арифметичних і логічних операцій над числовою і символьною інформацією. Функціонально складається звичайно з двох регістрів, суматора і схеми керування.

Суматор – обчислювальна схема, що виконує процедуру додавання двійкових кодів, що надходять до її входу. Регістри – швидкодіючі комірки пам'яті різної довжини (2 б і 4 б). Схеми керування приймають керуючі сигнали від КП і перетворюють їх для регістрів і суматора.

АЛП виконує арифметичні операції (+-*/) тільки з цілими числами. Виконання операцій над числами з плаваючою точкою здійснювалось із залученням спеціальних програм або математичного співпроцесора - додаткової схеми, що працює паралельно з ЦП, але під його керуванням. У ЦП, починаючи з моделі 486DX, співпроцесор вбудовано.

Мікропроцесорна пам'ять – пам'ять невеликої ємності, але дуже високої швидкодії, призначена для тимчасового збереження інформації, що бере участь в обчисленнях у найближчі такти роботи ПК. Складається зі швидкодіючих регістрів, кількість і розрядність яких залежить від моделі ЦП (Pentium – кілька десятків).

Інтерфейсна система ЦП – призначена для зв'язку й узгодження ЦП із системною шиною і портами введення-виведення, прийому і попереднього аналізу команд, формування адрес.

Інтерфейс – сукупність засобів сполучення і зв'язку, що забезпечує ефективну взаємодію компонентів.

У роботі ЦП використовується система переривань.

Переривання - це процедури, що процесор викликає для виконання визначеного завдання.

Існують апаратні, логічні і програмні переривання.

Апаратні переривання ініціюються апаратурою, наприклад сигналом від принтера, натисканням клавіші на клавіатурі, сигналом від таймера і т.д.

Логічні переривання виникають під час нестандартних ситуацій у роботі процесора, наприклад, ділення на 0, переповнення регістрів і т.д.

Програмні переривання ініціюються програмами, тобто з'являються, коли одна програма хоче одержати сервіс із боку іншої програми, наприклад доступ до визначених апаратних засобів.

Кожне переривання має унікальний номер, і з ним пов'язана визначена підпрограма. Коли надходить сигнал на переривання, процесор перериває виконання поточної програми, завантажується адреса програми обробки переривання і їй передається керування; після закінчення її роботи керування передається основній програмі, робота якої була перервана.