Читайте также:
|
Производительность - пиковая, номинальная, системная, эксплуатационная.
Номинальная - с обращениями к ОЗУ. Системная - с учётом взаимодействия всех у-в.
Эксплуатационная - исходя из реальных задач.
Ед. измерения - MIPS (для целых чисел), MFlOps, GFlOps, TFlOps. Тактовая частота - длительность такта - в наносекундах.
Стандарт, по которому определяется интегральная производительность ПК, а также оценка его отдельных частей, создан фирмой Ziff-Davis. Время доступа - для ОЗУ и кэша - в нс, для ЖД и CD-ROM - в мс, для НГМД - в 0.1 с. Скорость передачи
Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман.
Использование двоичной системы для представления чисел имеет преимущества для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации – текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.
Еще одной поистине революционной идеей, значение которой трудно переоценить, является предложенный Нейманом принцип "хранимой программы”. Нейман первым догадался, что программа может также храниться в виде набора нулей и единиц, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. Следует отметить, что внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном компьютеру, но недоступном для непосредственного восприятия человеком. Так, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти, а клавиатура – устройство ввода, дисплей и печать – устройства вывода.
Устройство управления и арифметико-логическое устройство в современных компьютерах объединены в один блок – процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств (сюда относятся выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных, в том числе и арифметических, операций, согласование работы узлов компьютера). Более детально функции процессора будут обсуждаться ниже.
Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров "многоярусно” и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ. но с существенно более медленным доступом (и значительно меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается – определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство), и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), и другие подвиды компьютерной памяти.
В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти. из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.
Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название "фон-неймановской архитектуры”. Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – фон-неймановские машины. Исключение составляют лишь отдельные разновидности систем для параллельных вычислений, в которых отсутствует счетчик команд, не реализована классическая концепция переменной и имеются другие существенные принципиальные отличия от классической модели (примерами могут служить потоковая и редукционная вычислительные машины).
По-видимому, значительное отклонение от фон-неймановской архитектуры произойдет в результате развития идеи машин пятого поколения, в основе обработки информации в которых лежат не вычисления, а логические выводы.
Основные узлы ЭВМ.
Основными узлами ЭВМ являются:
- центральный процессор (ЦП)
(ЦП) = (УУ) + (АЛУ)
- оперативная память (ОЗУ)
- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
- внешняя память (ВЗУ)
- устройства Ввода (УВв)
- устройства Вывода (УВыв)
Все устройства ЭВМ подсоединены к единой ИНФОРМАЦИОННОЙ
ШИНЕ
Материнская плата является основой системного блока, определяющей архитектуру и производительность компьютера. На ней устанавливаются следующие обязательные компоненты:
Микропроцессорный комплект(чипсет – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.).
Существуют и системные платы с интегрированными видео- и аудиоустройствами, адаптером локальной сети и прочими, обеспечивающими полную функциональность компьютера без всяких карт расширения.
Системная шина:
- это интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Микропроцессор(Central Processing Unit) – функционально законченное программно-управляемое устройство, обработка информации в котором управляется в виде БИС или СБИС.
Микропроцессор выполняет:
Группы микропроцессоров:
ОЗУ – служит для оперативной записи и хранения, считывания данных, непосредственно участвующих в информационно-вычислительном процессе. Является энергозависимой, после выключения питания никакие данные в ней не сохраняются.
Семейство ОЗУ содержит два важных типа запоминающих устройств: статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Главное различие между ними – это долговечность хранимых ими данных. SRAM сохраняет свое содержимое до тех пор, пока к микросхеме подается энергия. Если же энергия отключена, или временно отсутствует, содержимое чипа будет потеряно навсегда. DRAM, с другой стороны, имеет чрезвычайно короткий период продолжительности работы данных – обычно около четырех миллисекунд, даже если энергия подается непрерывно.
Словом, SRAM имеет все свойства памяти, с которыми ассоциируется слово RAM. В сравнении с ней, DRAM кажется, как будто бы, бесполезной. Сама по себе, она таковой и является. Однако можно использовать простой элемент конструкции, именуемый контроллером DRAM, для того, чтобы DRAM вела себя скорее как SRAM. Работа контроллера DRAM заключается в периодическом обновлении данных, хранящихся в DRAM. Обновляя данные до того, как они исчезнут, содержимое памяти может сохраняться так долго, как это необходимо. Таким образом, DRAM так же эффективна, как и SRAM.
Контроллер — устройство управления в электронике и вычислительной технике.
Контроллер прерываний (КП).
Таймер и ЧРВ, контроллеры шины и памяти, системный и периферийный контроллеры,
кэш-контроллеры.
Устройство управления (УУ) -- формирует и подает во все блоки машины управляющие импульсы; выдает адреса требуемых ячеек памяти, и передает их в другие блоки ЭВМ.
IBM-совместимыми компьютерами называют ПК тех производителей, которые при создании своих ПК ориентируются на IBM PC. IBM-совместимый ПК может использовать большинство внешних устройств и программ, предназначенных для IBM PC. Все IBM-совместимые компьютеры используют операционную систему Microsoft DOS (PS-DOS у IBM, MS-DOS у ПК других производителей) и процессоры Intel (или совместимые с ними). Вообще говоря, все ПК, работающие в DOS, являются совместимыми. Принцип совместимости дает значительную экономию средств и времени при модернизации старых и создании новых систем.
В настоящее время MS—DOS фирмы Microsoft остается самой популярной в мире операционной системой для IBMPC-совместимых персональных компьютеров. Ее поставки начались в 1981 году вместе с компьютерами IBM PC (под названием PC—DOS). Многие черты MS—DOS были унаследованы от операционной системы CP/M—80 фирмы Digital Research, применявшейся в 8—разрядных персональных компьютерах.
Операционная система MS—DOS позволяет использовать программное обеспечение, созданное для MS—DOS, и предоставляет пользователю ряд возможностей по работе с файлами данных, их организации в каталоги и использованию устройств ввода-вывода. MS—DOS является однозадачной однопользовательской операционной системой, работающей в реальном режиме микропроцессоров x86, использующей 640 Кбайт памяти компьютера и поддерживающей сравнительно простую файловую систему (File Allocation Table, FAT). Изначально MS—DOS ориентирована на работу с микропроцессорами 8086 и 8088, имевшими только один режим работы — так называемый реальный. Защищенный режим работы микропроцессоров Intel 80286 и выше (с адресацией до 16 Мбайт памяти) могут использовать только некоторые драйверы MS—DOS, с виртуальной памятью система не работает.
Альтернативой IBM-совместимым персональным компьютерам являются компьютеры AppleMacintosh.
Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.
Ядро ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных.
Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты.
Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.
Микропроцессор
Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм.
Компоненты микропроцессора:
АЛУ выполняет логические и арифметические операции·
Устройство управления управляет всеми устройствами ПК·
Регистры используются для хранения данных и адресов·
· Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления.
Оперативная память
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено в виде интегральных микросхем.Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память.
Кэш-память
Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью.
Контроллеры
Только та информация, которая хранится в ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные.
В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.).Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.
Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате
Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 145 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Поколения ЭВМ | | | История понятия |