1.2. Логічна структура комп'ютера
У червні 1945 р. Джон фон Нейман - член групи Мочлі й Екерта підготував звіт «Попередня доповідь про машину Едвак», у якому описав не тільки структуру машини Едвак, але й загальну логічну структуру комп'ютера. У цьому звіті автор виокремив і детально описав ключові компоненти цієї структури, пізніше названої «архітектурою фон Неймана» сучасного комп'ютера. Щоб комп'ютер був і ефективним, і універсальним інструментом, він має включати такі компоненти:
- арифметико-логічний пристрій;
- пристрій керування;
- запам'ятовувальний пристрій чи пам'ять;
- пристрої введення-виведення інформації.
Л
огічну
схему комп'ютера зображено на рис. 1.13
(суцільні лінії - керувальні зв'язки,
переривчасті - інформаційні).
Рис. 1.13. Логічна
схема комп'ютера
Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні та логічні перетворення даних, що надходять до нього.
Пристрій керування автоматично керує процесом оброблення інформації, посилаючи всім іншим пристроям сигнали про виконання тих чи тих дій.
Сукупність арифметико-логічного пристрою та пристрою керування називають процесором.
Пам'ять зберігає інформацію, передану з інших пристроїв (зокрема, пристроїв уведення), і видає інформацію іншим пристроям комп'ютера, включаючи пристрої виведення.
Пристрої введення і виведення служать для введення даних у машину, виведення результатів і, в разі потреби, для керування процесом оброблення інформації.
Джон фон Нейман також відзначав, що комп'ютер має працювати з двійковими числами, бути електронним, а не механічним пристроєм, і виконувати операції послідовно одну за одною. Принципи, сформульовані фон Нейманом, стали загальноприйнятими тільки тому, що широко застосовувалися увесь час; їх покладено в основу як великих комп'ютерів перших поколінь, так і більш пізніх міні- та мікрокомп'ютерів.
1.3. Апаратне і програмне забезпечення обчислювальної техніки та їх взаємодія
Будь-який комп'ютер у процесі роботи оперує не тільки своїми апаратними компонентами, названими апаратним (чи технічним) забезпеченням (hardware), але і збережуваними в пам'яті програмами чи програмами, що завантажуються в пам'ять, названими програмним забезпеченням (software).
Засоби програмного забезпечення й апаратні засоби - це два основні компоненти сучасних комп'ютерів. Програмне забезпечення доповнює комп'ютер тими можливостями, які важко чи економічно невигідно реалізувати тільки апаратними засобами, а також виконує роль посередника між користувачами і комп'ютером, створюючи для користувача зручність взаємодії з комп'ютером.
Використовувані програми висувають певні вимоги до апаратних засобів комп'ютера (наприклад, вимоги до ємності оперативної пам'яті та пам'яті на диску, наявності тих чи тих пристроїв уведення-виведення). У свою чергу, більшість апаратних засобів (наприклад, «мишка», сканер чи звукова карта) потребують для функціонування наявності в пам'яті комп'ютера відповідних програм - драйверів пристроїв.
Запитання для самоперевірки
1. Ким і коли створено перший механічний обчислювальний пристрій?
2. Які компоненти мала аналітична машина Беббіджа і які технічні засоби використовувалися для її реалізації?
3. Чому праці з двійкової системи числення Лейбніца і Буля стали теоретичною основою створення комп'ютера?
4. Які обчислювальні пристрої і в яких країнах можна назвати першими комп'ютерами?
5. Які основні принципи покладено в основу проектування комп'ютерів серії ІВМ/360?
6. Які основні компоненти комп'ютера визначено в архітектурі фон Неймана?
7. Які основні принципи функціонування були визначені фон Нейманом для комп'ютера?
8. Яка взаємозалежність існує між апаратним і програмним забезпеченнями?