V покоління комп'ютерів.

90-і рр.: ЕОМ з багатьма десятками паралельно працюючих мікропроцесорів, що дозволяють будувати ефективні системи обробки знань; ЕОМ на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторною структурою, одночасно виконуючі десятки послідовних команд програми. Всі комп'ютери, що випускають у цей час, можна віднести до V покоління.

Тема 2 Принцип функціонування й класифікація пк

(тривалість 2 години)

Лекція 3

2.1 Принципи функціонування й архітектура еом

Апаратні засоби сучасних персональних комп'ютерів (ПК) являють собою сукупність електронних, електромеханічних, електромагнітних й електронно-оптичних пристроїв. Кожен пристрій виконує певний набір функцій, обумовлених комбінацією вхідних керуючих електричних сигналів - команд.

Комп'ютер може обробляти тільки інформацію, представлену в числовій формі. Вся інша інформація (звуки, зображення й т.п.) для обробки на комп'ютері повинна бути перетворена в числову форму, тобто оцифрована.

Комп'ютер користується знаковою системою, що складається із двох цифр двійкової системи числення: 1 й 0. Як говорилося вище, цифра двійкової системи називається бітом. Це найменша одиниця інформації. З бітов складається все різноманіття даних, що обробляє комп'ютер. Фізично це виглядає, як чергування або намагнічених і розмагнічених ділянок жорсткого диска, або що відбивають і не відбивають промінь ділянок компакт-диску, або переданих сигналів напруги високого й низького рівня й т.д.

Основне призначення комп'ютера — виконувати програми, що представляють собою набір команд.

Архітектура фон Неймана. Історично комп'ютер з'явилася як машина для обчислень і називався електронною обчислювальною машиною - ЕОМ. В 1946 році Д. фон Нейман, Г. Голдстайн й А. Беркс у своїй спільній статті виклали нові принципи побудови й функціонування ЕОМ. У наслідок на основі цих принципів вироблялися перші два покоління комп'ютерів. У більше пізніх поколіннях відбувалися деякі зміни, хоча принципи Неймана актуальні й сьогодні.

В основу побудови більшості ЕОМ покладені принципи:

1. Принципи програмного керування роботою комп'ютера.

2. Принцип умовного переходу. Можливість змінювати порядок вирахування залежно від отриманих проміжних результатів.

3. Принцип зберігання програми.

4. Використання 2-ний системи числення для подання інформації.

5. Принцип ієрархічності запам'ятовувального пристрою. Дані, які найбільше часто використаються, зберігаються в самому швидкодіючому ЗУ порівняно малої ємності, а дані, які використаються досить рідко - у самому повільному, але набагато більшій ємності.

ЕОМ, побудовані на цих принципах, мають класичну архітектуру.

Архітектура ЕОМ — це її логічна організація, структура й ресурси.

Архітектура визначає принцип дії, інформаційні зв'язки й взаємне з'єднання основних логічних вузлів ЕОМ: центрального процесора, периферійних процесорів, оперативного ЗУ (запам'ятовувального пристрою), зовнішніх ЗУ, периферійних пристроїв.

В основі архітектури ПЭВМ лежить магістрально модульний принцип.

Сучасний персональний комп'ютер складається з:

• CPU

  • Пристрій керування

  • Арифметико-логічний пристрій

• Мікропроцесорна пам'ять

• Інтерфейсна система

• Генератор тактових імпульсів

• Таймер

• Пам'ять

• Зовнішні пристрої

  • Діалогові засоби

  • Пристрою уведення інформації

  • Пристрою виводу інформації

  • Пристрою зв'язку й телекомунікацій

Структура сучасного персонального комп'ютера представлена на малюнку. Досягнення мікроелектроніки дозволили об'єднати в одній інтегральній схемі, називаної мікропроцесором або процесором, АЛУ (арифметико-логічного пристрою) і УУ(пристрою керування). Зменшення габаритів ОЗУ дозволило помістити процесор й ОЗУ на одній електронній платі, називаної системної, або материнської. Всі зв'язки між окремими пристроями об'єднані в пучок паралельних проводів - локальну, або системну, шину. До складу цієї шини входять шина даних, по якій з ОЗУ в мікропроцесор передаються команди, шина адреси й шина синхронізації.

Процесор – центральний блок персонального комп'ютера призначений для керування роботою всіх блоків машини й для виконання логічних й арифметичних операцій над інформацією.

Функції процесора: обробка даних по заданій програмі (виконання над ними арифметичних і логічних операцій) — функція АЛУ (арифметико-логічного пристрою); програмне керування роботою пристроїв ЕОМ — функція УУ (пристрою керування).

До складу процесора входять також регістри (мікропроцесорна пам'ять) - ряд спеціальних запам'ятовувальних осередків.

У сучасних комп'ютерах можлива паралельна робота декількох процесорів. За рахунок розпаралелювання виконання одного завдання або паралельного виконання багатьох завдань досягається збільшення загальної продуктивності комп'ютера. Для цього передбачають ланцюги, що зв'язують між собою окремі процесори.

Мікропроцесорна пам'ять - кеш-пам'ять (англ. cash — «наявні», «гроші під рукою») — пам'ять ЕОМ зі швидким доступом, де дублюється частина даних з іншого носія з більше повільним доступом, або зберігаються дані, для одержання яких потрібні «дорогі» (у змісті тимчасових витрат) обчислення. Іноді для стислості кеш-пам'ять називають просто «кэш».

Кеш-пам'ять дозволяє звертатися до часто необхідним даних швидше, ніж це відбувалося б без її використання. Процес організації доступу через кеш-пам'ять називається кэшированием, а та пам'ять, що кешируєтся, називається основною пам'яттю.

Функції пам'яті: прийом інформації від інших пристроїв, запам'ятовування інформації, передача інформації із запиту в інші будови машини.

Інтерфейсна система

Інтерфейсна система реалізує сполучення й зв'язок з іншими пристроями персонального комп'ютера. Містить у собі:

• внутрішній інтерфейс процесора,

• буферні запам'ятовувальні регістри,

• схеми керування портами уведення/виводу й системної шини.

Існує набір однотипних компонентів з різними функціональними можливостями, що включають у систему по єдиному інтерфейсі.

Генератор тактових імпульсів

Генератор тактових імпульсів - генерує послідовність електричних імпульсів, що мають фіксований період, висоту імпульсу й шпаруватість.

Частота імпульсів що генеруються визначає тактову частоту ПК. Це величина, вимірювана в мегагерцах (Мгц), показує, скільки інструкцій здатний виконати процесор протягом секунди.

Частота звичайно пишеться на корпусі зверху, тому його не важко знайти на материнській платі.

Основні виводи:

- в основі сучасного покоління ПЭВМ лежить магістрально-модульний принцип побудови.

- сучасні ПЭВМ будуються по принципи «відкритої» архітектури.

- однієї з важливих тенденцій є уніфікація внутрішніх і зовнішніх інтерфейсів ПЭВМ.

- однієї з головних перспектив розвитку ПЭВМ є збільшення кількості пристроїв, які розташовуються в центральному процесорі.