Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГОБУ "Российский государственный торгово-экономический университет"

Кафедра математики, экономической информатики и вычислительной техники

Ершов Б.Л.

Архитектура эвм

(конспект лекций)

Иваново – 2012

Оглавление

1.2. Нулевое поколение 6

1.3. Первое поколение 8

1.4. Второе поколение 8

1.5. Третье поколение 8

1.6. Четвёртое поколение 9

1.7. Пятое поколение 9

1.8. Шестое поколение 10

1.9. Классификация ЭВМ 10

2.1. Архитектура фон Неймана 15

2.2. Структурная схема персонального компьютера 18

2.3. Структурные схемы вычислительных систем 21

2.4. Внутренние устройства персонального компьютера и их характеристики 22

2.4.1. Центральный процессор 22

2.4.2. Оперативное запоминающее устройство 23

2.4.3. Постоянное запоминающее устройство 24

2.4.4. КЭШ-память 25

2.4.5. Энергонезависимое оперативное запоминающее устройство 26

3.1. Архитектура процессора 28

3.2. Архитектура оперативной памяти 31

3.2.1. Блочная организация памяти 31

3.2.3. Синхронные и асинхронные запоминающие устройства 34

3.3. Очередь и стек, их назначение и система адресации. 39

4.1. Характеристики, организация, и принципы работы внешней памяти ЭВМ и ВС. 42

4.2. Накопители на магнитных дисках для устройств памяти с прямым доступом 44

4.3. Накопители на магнитных носителях для устройств памяти с последовательным доступом. 48

4.4. Устройство и принцип работы накопителей на оптических дисках. 50

4.5. Устройство и принцип работы флеш-памяти NOR и NAND 51

5.1. Общие принципы организации системы ввода-вывода 55

5.2. Принципы работы и организация клавиатуры 58

5.2.1. Массивы клавишей, кнопок и индикаторов 60

5.2.2. Скан-коды клавиатуры 61

5.2.3. Контроллер интерфейса клавиатуры 61

5.2. Принципы работы и организация мыши 62

Мышь 65

5.3. Принципы работы и организация видеоподсистемы 65

5.3.1. Принципы формирования изображения и режимы работы монитора 65

5.3.2. Архитектура видеоподсистемы 67

5.3.3. Интерфейсы дисплеев и адаптера 69

5.4. Принципы работы и организация портов 73

5.4.1. Принципы передачи данных 73

5.4.2. Последовательный Com-порт 74

5.4.3. Параллельный порт LPT 77

5.4.4. USB-порт 78

5.5. Принципы работы и организация принтеров 82

82

5.6. Принципы работы и организация сканеров 82

6.1. Микропроцессорные шины 83

6.2. Устройства прямого доступа к памяти. 83

7.1. Система адресации в реальном и защищенном режиме работы ЭВМ и ВС на базе микропроцессоров Intel. 83

7.2. Система адресации для процессоров с сокращенным, длинным и сверхдлинным набором команд. 83

8.1. Скалярные ВС 83

8.2. Суперскалярные ВС 83

8.3 Векторные ВС 83

8.5. Кластеры 83

9.1. Оптические и оптоэлектронные ЭВМ 83

9.2. Системы искусственного интеллекта 83

Введение

Для специалистов в области информационных технологий важны знания в области устройства и функционирования вычислительных машин и вычислительных систем. Стандарты ISO/IES 2382/1-93 и ГОСТ 15971-90 определяют эти понятия следующим образом:

• вычислительная машина (ВМ) – это совокупность технических средств технических средств, создающая возможность проведения обработки информации и получения результатов в необходимой форме.

• вычислительная система (ВС) – одна или несколько вычислительных машин, периферийное оборудование и программное обеспечение, которые выполняют обработку данных.

Изначально в России по отношению к вычислительным машинам и системам был принят термин "организация", означавший с одной стороны внутреннюю упорядоченность и взаимодействие частей, с другом – свокупность процессов или действий, ведущих к образованию и совершенствованию взаимосвязей меду частями целого.

С точки зрения пользователя наиболее важным представляется набор функций и услуг вычислительной системы, а не их техническая реализация. С точки зрения разработчика, наоборот, на первом месте находится техническая реализация функций и услуг Поэтому различают функциональную и структурную организацию ВМ и ВС.

Функциональная организация ВМ и ВС – это абстрактная модель совокупности функциональных возможностей и услуг, призванных удовлетворить потребности пользователя. Эта модель создаётся первой.

Структурная организация ВМ и ВС – это физическая модель, которая устанавливает состав, порядок и принципы взаимодействия основных функциональных частей. Графически структурная организация отображается структурной схемой, которую для краткости называют структурой.

Позднее понятие "функциональная организация" по инициативе фирмы IBM трансформировался в понятие "архитектура". В настоящее время ГОСТ 15971-90 определяет термин "архитектура ВМ" как концептуальную структуру вычислительной машины, определяющую проведение обработки информации, включающую в себя методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения. Аналогичное определение даёт и стандарт ISO/IES 2382/1-93, определяя понятие как логическую структуру и функциональные характеристики ВМ, включая взаимосвязи между её аппаратными и программными компонентами.

Программа дисциплины включает в себя следующие разделы:

1. История развития вычислительной техники

2. Классификация и основные характеристики ЭВМ и ВС

3. Принципы построения ЭВМ и вычислительных систем

4. Центральное устройство − процессор, оперативная память, КЭШ- память.

5. Внешние запоминающие устройства

6. Устройства ввода и вывода

7. Организация обмена информацией между ЦП, внутренней памятью и внешними устройствами

8. Аппаратно-программные средства для реализации многопрограммных режимов работы

9. Параллельные вычислительные системы

10. Перспективы развития ЭВМ и вычислительных систем

Наиболее близко курс читается к источнику

1. Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов, 2-е изд. –СПб.: Питер, 2011. – 688 с.: