Функциональные блоки эвм.
Говоря об устройстве компьютера, необходимо рассказать о понятии «архитектура».
Архитектура- это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
То есть, к архитектуре относят такие принципы построения ЭВМ:
Структура памяти ЭВМ
Способы доступа к памяти и внешним устройствам
Возможность изменения конфигурации компьютера
Система команд
Форматы данных
Организация интерфейса
Замечание. Технические детали устройства ЭВМ устаревают очень быстро (пример 1992 – 2004 г.), однако фундаментальные принципы, напротив используются в течение очень длительного времени.
В частности это относится к базовым идеям построения вычислительных устройств, выдвинутым в середине 40-х годов Дж. Фон Нейманом. Каковы эти базовые идеи?
Классическая архитектура эвм. Принципы фон Неймана.
Огромный авторитет фон Неймана привел к тому, что всем базовым принципам построения ЭВМ стали приписывать его имя, а архитектура называться «фон – нейманская».
Видимо, заслуги фон Неймана несколько преувеличены.
Фон Нейман с соавторами выдвинули основные принципы логического устройства ЭВМ и предложили ее структуру, которая полностью воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ:
Устройства ввода
Устройства вывода
Внешняя память
Память
(ОЗУ, ПЗУ)
Процессор
(АЛУ, УУ)
- направление
движения информацией
- управление воздействия УУ.
Кроме архитектуры ЭВМ Нейман предложил основополагающие принципы логического устройства ЭВМ.
1946 год. Группа ученых во главе с Нейманом ( Г.Голдстайн, А.Беркс) написали статью «Предварительное рассмотрение логической конструкции ЭВ устройства». Там обосновывается использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций). До этого машины хранили данные в 10 –ом виде.
1.Принцип программного управления. Он обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Как это выполняется? Введем 2 определения.
Регистр – специализированная дополнительная ячейка памяти в процессоре. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды.
Счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды, он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти. То есть, с его помощью осуществляется выборка программы из памяти. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.
А так как, команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым осуществляется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.
Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой – то другой, используются команды условного или безусловного переходов. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что храниться в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Иногда этот принцип называют «принцип хранимой команды». И это отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВм самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений.
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет обращаться к произвольной ячейке (адресу) без просмотра предыдущих.
Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон - нейманских.
На сегодняшний день это подавляющие большинство компьютеров, в том числе и IBM PS – совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой – например системы для параллельных вычислений.