1.3. Основные устройства персонального компьютера (пк). Схема Фон Неймана
COMPUTER SCIENCE:
SOFTWARE(программная часть), HARDWARE(аппаратная часть),BRAINWARE (интеллект пользователя)
К основным устройствам относятся: процессоры, материнские платы, видео карты, жесткий диск, порты и ОЗУ. Также существуют устройства ввода и вывода без которых компьютер не может работать нормально. К ним относят: дисководы, CD-ROM, мониторы, принтеры, клавиатура, мышь, сканеры и модемы.
Общая схема устройства современного компьютера была предложена выдающимся американским математиком Джоном фон Нейманом в 1945 г. По этой схеме компьютер состоит из двух главных частей: центрального процессора (ЦП) и памяти.
Центральный процессор - это основной рабочий элемент компьютера, предназначенный для непосредственного выполнения действий над информацией.
Память - это устройство, предназначенное для хранения информации с целью ее извлечения и преобразования.
Способ обработки данных представляет собой последовательность действий (команд), которые должен выполнить ЦП для получения из исходных данных того или иного результата.
Для осуществления обмена информацией между человеком и компьютером в общую схему компьютера были добавлены так называемые периферийные устройства.
1.4. Микропроцессор (типы, структура, выполнение команд, направления увеличения эффективности работы)
Неотъемлемым компонентом любой ЭВМ является центральный процессор. Чаще
всего это большая интегральная схема, представляющая собой кремниевый кристалл в
пластмассовом, керамическом или металлокерамическом корпусе, на котором расположены выводы для приема и выдачи электрических сигналов. Степень интеграции интегральной схемы определяется размером кристалла и количеством размещенных в нем транзисторов.
Микросхема, реализующая ф-ции центрального процессора ПК, называется микропроцессором. МП выполнен в виде сверхбольшой интегральной схемы. Число эл-ных компонентов на кремниевое пластинке достигает нескольких млн.Чем больше их,тем выше производительность компьютера.МП вставляется в гнездо на материнской плате.
Возможности компьютера определяются системой команд процессора. Она представляет язык машинных команд.
Состав процессора: АЛУ-выполняет арифм.и логич. операции по командам программы. Оно может
состоять из нескольких блоков, например, блока обработки целых чисел и блока
обработки чисел с плавающей запятой.
Устр.упр.-управляет работой всех уст-в по заданной программе
Регистры процессорной памяти-«черновики», используя их, процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты.
Тип микропроцессора - от него зависят вычислительные возможности компьютера.
5 классов ПК 1. XT; 2. AT; 3. 386; 4. 486; 5. Pentium.
Архитектура процессора:
1. Микpопpоцессоpы с CISC аpхитектуpой - компьютеp со сложной системой команд. Все микpопpоцессоpы фиpмы INTEL относятся к категоpии CISC. используют в универсальных вычислительных системах; 2. Микpопpоцессоpы с RISC аpхитектуpой - компьютеp с сокpащенной системой команд. Упpощена система команд и сокpащена до такой степени, что каждая инстpукция выполняется за единственный такт. используют в специализированных вычислительных системах
или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.
3. Микpопpоцессоpы с MISC аpхитектуpой - компьютеp с минимальной системой команд. Последовательность пpостых инстpукций объединяется в пакет, таким обpазом пpогpамма пpеобpазуется в небольшое количество длинных команд.
Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен.
Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода(BIOS–BasicInputOutputSystem). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие ее компонентов.
Основные характеристики микропроцессора: Тактовая частота микропроцессора – кол-во импульсов, создаваемых задающим генератором на сист. плате за 1 секунду. Чем выше тактовая частота, тем выше его быстpодействие. Быстpодействие микpопpоцессоpа - число элементаpных опеpаций, выполняемых микpопpоцессоpом в единицу вpемени (опеpации/секунда). Разpядность пpоцессоpа - максимальное количество pазpядов двоичного кода, котоpые могут обpабатываться или пеpедаваться одновpеменно.
Функциональное назначение микpопpоцессоpа. 1. Унивеpсальные, т.е. основные микpопpоцессоpы. Они аппаpатно могут выполнять только аpифметические опеpации и только над целыми числами, а числа с плавающей точкой обpабатываются на них пpогpаммно. 2. Сопpоцессоpы- pасшиpяют набоp команд компьютеpа.Сущ-ют сопроцессоры математические, графические и т.д.
Процесс исполнения любой команды:
Выборка команды
Декодирование
Выборка операндов
Непосредственное выполнение операции
Сохранение результатов в памяти
Как заставить CPU работать быстрее?
1.
Уменьшать размер CPU
2. Делать более глубокие конвейеры В современных микропроцессорах в основу работы каждого блока положен
принцип конвейера, который заключается в следующем. Реализация каждой машинной
команды разбивается на отдельные этапы (как правило, это выборка команды из памяти,
декодирование, выполнение и запись результата). Выполнение следующей команды
программы может быть начато до завершения предыдущей (например, пока первая
команда выполняется, вторая может декодироваться, третья – выбираться и т.д.). Таким
образом, одновременно микропроцессор выполняет несколько следующих друг за другом
команд программы, и время на выполнение каждой команды уменьшается в несколько
раз. Если в микропроцессоре имеется несколько блоков обработки, в основу работы
которых положен принцип конвейера, то его архитектуру называют суперскалярной.
3.Уменьшать теплоотдачу
4. Увеличивать количество кристаллов в одном корпусе
5. Совершенствовать технологический процесс.
Например: Кремний + Германий