23. Основные компоненты эвм. Архитектурная организация (основные устройства).

В ЭВМ выделяют следующие основные компоненты:

• центральный процессор (ЦП);

• оперативная память (ОП);

• система ввода/вывода, включающая в общем случае каналы ввода/вывода и/или контроллеры и внешние устройства (ВУ).

Архитектурная организация процессора ЭВМ:

Процессор занимает в архитектуре ЭВМ центральное место, осуществляя управление взаимодействием всех основных компонент, входящих в состав ЭВМ. Он осуществляет обработку информации и программное управление данным процессом.

В состав ЦП входят следующие устройства:

-Устройство управления (УУ), которое формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы).

УУ координирует функционирование всех устройств ЭВМ, посредством посылки управляющих сигналов.

-Регистровая память (РП) содержит регистры сверхоперативной памяти (более высокого быстродействия, чем ОП) небольшого объема.

РП служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях в ближайшие такты работы ЦП.

Регистры — ячейки памяти различной длины, выполненные, как правило, в виде быстродействующих полупроводниковых интегральных запоминающих устройств.

-Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для выполнения арифметических и логических операций над данными, поступающими из ОП и хранящимися в РП, и работает под управлением УУ.

-Интерфейсный блок обеспечивает обмен информацией ЦП с ОП и защиту участков ОП от несанкционированного для текущей программы доступа, а также связь ЦП с периферийными устройствами и другими внешними (по отношению к нему) устройствами (ВУ), в качестве которых могут выступать другие процессоры и ЭВМ.

24. Организация памяти эвм. Внутренняя и внешняя память. Пзу, озу, кеш-память. Энергонезависимая система.

Память - устройства, служащие для запоминания и представления информации. Такие устройства называются также запоминающими устройствами (ЗУ).

Организация и характеристики (объем и время доступа) имеющейся в ЭВМ памяти в значительной мере определяют ее производительность и вычислительные возможности.

Память современных ЭВМ имеет многоуровневую организацию:

• внутренняя: сверхоперативная (СВОП), время доступа — 5-15 нс; кэш-память, время доступа — 10-50 нс; ПЗУ, время доступа — 30-200 нс; ОЗУ, время доступа — 50-150 нс.

• внешняя:накопители на магнитных дисках (НМД); накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);накопители на магнитных лентах (НМЛ); и др.

ПЗУ используется для хранения неизменной информации: загру­зочных программ операционной системы, программ тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода/вывода (Base Input/Output System — BIOS).

Из ПЗУ можно только считывать информацию. ПЗУ – энергонезависимое устройство.

Кэш-память используется для хранения наиболее часто используемых программ и данных, реализуя связующий буфер между быстрыми устройствами ЦП и ОП.

ОЗУ служит для хранения информации (программы, данные, промежуточные и конечные результаты), непосредственно обеспечивающей текущий вычислительный процесс в АЛУ и УУ процессора и является энергозависимой.

25. Организация системы сопряжения ЭВМ. Группы периферийных устройств. Интерфейс. Внешняя память.

Система сопряжения обеспечивает интерфейс центральной части ЭВМ с внешней средой или периферией (внешняя память, устройства ввода/вывода, удаленные терминалы, другие ЭВМ и т.д.) Выделяют две большие группы периферийных устройств:

-внешние ЗУ (ВЗУ);

-устройства ввода/вывода (УВВ).

Интерфейс — совокупность линий и шин, управляющих сигналов, электронных схем и протоколов связи, предназначенная для обеспечения обмена информации м/у устройствами. Существует 2 варианта организации внутримашинного интерфейса:

-многосвязанный интерфейс (канальная организация ЭВМ) — каждое устройство связано с прочими устройствами посредством персонального канала (специализированного процессора);

-односвязный интерфейс (шинная организация ЭВМ) — каждое устройство связано с прочими устройствами посредством общей или так называемой системной шиной. Такой интерфейс используется в подавляющем большинстве современных персональных компьютеров.

Разрядность шины (существуют шины 8-, 16-, 32- и 64-разрядные) и тактовая частота, на которой она работает, определяют ее пропускную способность.

Внешняя память

Внешняя память (ВП) обеспечивает расширение возможностей ЭВМ по обработке информации, предоставляя в распоряжение пользователя устройства для хранения больших объемов информации.

ВП реализуется устройствами, которые можно разделить на две группы:

-устройства с прямым доступом (например, НГМД и НМД) — более быстрые;

-устройства с последовательным доступом (например, НМЛ) — более медленные.

НМЛ могут оформляться либо в виде бабин, либо в виде кассетной магнитной ленты — картриджи или стримеры.

По режиму эксплуатации НМД делятся на стационарные и съемные. В персональных ЭВМ в качестве ВП используются стационарные НМД типа винчестер, емкость которых измеряется десятками Гбайт.

НГМД (дискеты размера 5.25/3.5 дюйма) являются сменными и служат как для хранения так и для транспортировки программ и данных емкость которых не превышает 2.88/1.44 Мбайт.

В настоящее время очень широко используются оптические диски (CD-ROM), которые делятся по режиму использования на диски "только для чтения", т.е. с однократной записью и "чтение/запись", т.е. с во­зможностью многократной перезаписи (до нескольких тысяч).