Принципы устройства и работы эвм

Самое полное описание темы: "Принципы устройства и работы эвм" с комментариями специалистов. На все сопутствующие вопросы вам сможет ответить дежурный юрист.

Урок 8
§7. Основополагающие принципы устройства ЭВМ

Содержание урока:

7.1. Принципы Неймана-Лебедева
7.1. Принципы Неймана-Лебедева (продолжение)

7.1. Принципы Неймана-Лебедева

В каждой области науки и техники существуют фундаментальные идеи или принципы, определяющие на многие годы вперёд её содержание и направление развития. В компьютерных науках роль таких фундаментальных идей сыграли принципы, сформулированные независимо друг от друга двумя крупнейшими учёными XX века — Джоном фон Нейманом и Сергеем Алексеевичем Лебедевым.

Принцип — основное, исходное положение какой-нибудь теории, учения, науки и пр.

Принципы Неймана-Лебедева — базовые принципы построения ЭВМ, сформулированные в середине прошлого века, не утратили свою актуальность и в наши дни.

http://xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_10_fgos/informatika_materialy_zanytii_10_08_fgos.html

Уроки 39 — 40
Принципы устройства компьютеров
§32. Принципы устройства компьютеров. §33. Магистрально-модульная организация компьютера

Содержание урока

§32. Принципы устройства компьютеров

Введение

§33. Магистрально-модульная организация компьютера

§32. Принципы устройства компьютеров

Введение

В предыдущем параграфе вы увидели, что вычислительная техника в своем развитии прошла целый ряд характерных этапов. Несмотря на это, некоторые фундаментальные (базовые, основные) принципы устройства ЭВМ почти не изменились. Поэтому логично начать знакомство с устройством компьютера именно с них.

Классические принципы построения ЭВМ были предложены в работе А. Беркса, Г. Голдстайна и Дж. фон Неймана «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства». Обычно выделяют 1 следующие наиболее важные идеи этой работы:

• состав основных компонентов вычислительной машины;
• принцип двоичного кодирования;
• принцип адресности памяти;
• принцип иерархической организации памяти;
• принцип хранимой программы;
• принцип программного управления.

Рассмотрим их подробнее.

1 Эта техническая статья не содержит отдельного пронумерованного перечня принципов, поэтому в учебной литературе встречаются непринципиальные отличия в их формулировке и описании.

Источник: http://xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_10_136_pol/informatika_materialy_zanytii_10_136_pol_39.html

Принципы устройства и работы, электронно-вычислительных машин

1. Структура ПЭВМ, системные устройства.

Современные персональные ЭВМ оснащаются разнообразными техническими устройствами и по своему составу могут значительно отличаться друг от друга. Однако для всех типов ПЭВМ можно выделить минимальный (базовый) состав аппаратуры. Дисплей системный, блок, клавиатура.

Конструкции ПЭВМ конкретного типа могут отличаться друг от друга составом и расположением технических устройств. Например, в последних моделях компьютеров внешние запоминающие устройства (накопители) на жестком и гибких магнитных дисках, конструктивно включены в один общий корпус, называемый системным блоком.

В портативных компьютерах типа NOTEBOOK вообще все технические устройства, включая клавиатуру и дисплей, объединены вместе в виде портфеля – «дипломата». Технические устройства, входящие в ее состав, можно разделить на три группы:

1. Системные устройства

2. Внешние запоминающие устройства

3. Устройства ввода – вывода

Системные устройства образуют центральную часть персональной ЭВМ и служат для обработки информации, поступающей от внешних запоминающих устройств и устройств ввода – вывода.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) предназначены для длительного хранения данных и программ. Информация сохраняется на ВЗУ, и после выключения электропитания компьютера.

Устройства ввода – вывода предназначены для ввода и вывода данных, текстов компьютерных программ, графиков, рисунков и другой информации, а так же для организации диалога человека – пользователя с компьютером.

Внешние запоминающие устройства и устройства ввода – вывода объединяются общим названием – внешние или периферийные устройства.

Базовый состав ПЭВМ может дополняться другими техническими средствами, например, манипулятором типа «мышь», графопостроителем, сканером и другими устройствами.

Расширение состава аппаратуры ПЭВМ выполняется простым подключением дополнительных устройств к системному блоку посредством линий связи (электрических кабелей). Такое несложное расширение состава ПЭВМ возможно благодаря модульному принципу их построения. Суть этого принципа заключается в том, что все технические средства разделяются на отдельные блоки, например, центральный микро процессор, внутренняя память и другие. Такие блоки называются функциональными модулями. Связь между модулями осуществляется через специальный канал – системная шина.

Внешние запоминающие устройства.

Особенностью внешних запоминающих устройств (ВЗУ) является возможность длительного хранения информации, которая сохраняется после выключения ПЭВМ. Информация, хранящаяся в ВЗУ, предназначена для обработки центральным микропроцессором. Но перед этим она должна быть полностью или по частям переписана в оперативное запоминающее устройство внутренней памяти компьютера и только после этого обработана. Обмен информацией между ВЗУ и ОЗУ осуществляется в двух направлениях: прямом и обратном. Процесс передачи информации из ВЗУ в оперативную память для последующей обработки центральным микропроцессором называется вводом, обратный процесс – выводом.

В ПЭВМ наиболее широкое распространение получили следующие виды ВЗУ:

— накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

— накопители на жестком магнитном диске (НЖМД);

— накопители на лазерном диске (НЛД).

Основными характеристики ВЗУ являются:

Емкость ВЗУ – максимальное количество информации, которое можно записать на данном устройстве. Единицы измерения – кило- и мегабайты.

Время доступа – это отрезок времени с момента обращения к ВЗУ до момента, когда необходимая информация, хранящаяся на ВЗУ, будет найдена. Единицей измерения являются тысячные доли секунды – миллисекунды.

Скорость передачи определяется количеством информации, передаваемой из ВЗУ в оперативную память в единицу времени. Единица измерения – килобайты в секунду.

1. Назовите базовый состав ПЭВМ

2. Что является основными характеристиками ВЗУ?

3. Чем определяется емкость ВЗУ. Ее единицы измерения.

4. Что такое время доступа? Единицы измерения.

5. Чем определяется скорость? Ее единицы измерения.

2. Устройства ввода — вывода информации.

Устройство ввода-вывода предназначены для выполнения следующих функций:

Читайте так же:  Подать алименты браке какие документы

— ввода информации в ПЭВМ;

— корректировки вводимой информации;

— вывода результатов обработки;

— организация диалога человека с компьютером.

Из всего многообразия устройств ввода-вывода, которыми могут оснащаться современные ПЭВМ, основными, входящими в базовый состав аппаратуры, являются: клавиатура, дисплей и печатающее устройство.

Клавиатура представляет собой устройство для ручного ввода информации в ЭВМ.

Все клавиши входящие в ее состав, можно разделить на 5 групп:

Группа алфавитно-цифровых клавиш объединяет клавиши букв латинского и русского алфавитов, десятичных цифр и специальных знаков (арифметических операций, операций сравнения, препинания и т.д.).

Клавиши имеют две надписи: одна – вверху, другая – внизу. Верхние соответствуют буквам латинского алфавита, нижние – русского и могут быть как прописными, так и строчными. Клавиши с цифрами и специальными знаками также имеют две надписи.

Переход с латинского алфавита на русский и обратно выполняется нажатием специальной клавиши. В нижней части, в середине, клавиатуры расположена клавиша пробела.

Клавиши управления курсором обозначены стрелками, расположенными в разные стороны. Они предназначены для перемещения метки курсора на экране дисплея соответственно влево, вправо, вверх и вниз.

Клавиша Page Down выполняет «листание» отображаемой информации на размер экрана дисплея вперед, а клавиша Page Up – назад. С помощью клавиши Home на экран дисплея выводятся первые строки отображаемой информации, а курсор устанавливается в первую позицию первой строки экрана дисплея.

Группа специальных клавиш:

Alt – используется в комбинациях с другими

Backspace – удаление символа, расположенного перед курсором

Break – прерывание выполнения команды или программы

Caps Lock – переключение размера букв (прописные или строчные)

Delete – удаление символа, расположенного над курсор

Источник: http://mirznanii.com/a/112014/printsipy-ustroystva-i-raboty-elektronno-vychislitelnykh-mashin

Устройство и принцип действия ЭВМ

На разных этапах развития техники и технологии компьютеры назывались по-разному: арифметическо-логическое устройство (АЛУ), программируемое электронно-вычислительное устройство (ПЭВМ или ЭВМ), вычислительная машина, компьютер.

Основные принципы построения логической схемы и структура вычислительной машины, изложенные выдающимся математиком Джоном фон Нейманом, реализованы в первых двух поколениях ЭВМ. Классическая архитектура ЭВМ, построенная по принципу фон Неймана (фон-неймановская архитектура) и реализованная в вычислительных машинах первого и второго поколений, представлена на рис. 2.1 и содержит следующие основные блоки:

· арифметическо-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

· управляющее устройство (УУ), организующее процесс выполнения программ;

· внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), или память, для хранения программ и данных;

· оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

· устройства ввода и вывода информации (УВВ).

Рис. 2.1. Архитектура ЭВМ, реализующая принципы фон Неймана:

Внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном компьютеру, но недоступном для непосредственного восприятия человеком. Например, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти; устройством ввода является клавиатура, а монитор и принтер — устройства вывода. Причем если монитор можно отнести к устройствам отображения информации, то принтер — типичное печатающее устройство.

Взаимодействие основных устройств компьютера реализуется в определенной последовательности. В память компьютера вводится программа с помощью какого-либо внешнего устройства. Память компьютера состоит из некоторого числа пронумерованных ячеек. В каждой ячейке могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством — счетчиком команд в УУ.

Управляющее устройство считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы, и организует ее выполнение. Как правило, после выполнения одной команды управляющее устройство начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредственно за ячейкой, где содержится только что выполненная команда.

Управляющее устройство выполняет инструкции программы автоматически и может обмениваться информацией с оперативным запоминающим устройством и внешними устройствами компьютера. Поскольку внешние устройства работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода-вывода с внешним устройством. Все результаты выполненной программы должны быть выведены на внешние устройства компьютера, после чего компьютер переходит в режим ожидания каких-либо сигналов от внешних устройств.

Схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше. Например, арифметическо-логическое и управляющее устройства объединены в единое устройство — центральный процессор — CPU (Central Processing Unit).

Появление ЭВМ третьего поколения было обусловлено переходом от транзисторов к интегральным микросхемам. В них не только были значительно уменьшены размеры базовых функциональных узлов, но и появилась возможность существенно повысить быстродействие процессора. При этом возникло противоречие между высокой скоростью обмена информацией внутри ЭВМ и медленной работой устройств ввода/вывода. Решение проблемы было найдено путем освобождения центрального процессора от функций обмена и передачей их специальным электронным схемам управления работой внешних устройств. Такие схемы имели различные названия: каналы обмена, процессоры ввода/вывода, периферийные процессоры. В последнее время все чаще используется термин «контроллер внешнего устройства», или «контроллер».

Контроллер можно представить как специализированный процессор, управляющий работой какого-либо внешнего устройства по специальным встроенным программам обмена. Например, контроллер дисковода (накопителя на магнитных дисках) обеспечивает позиционирование головки, чтение или запись информации. Результаты выполнения каждой операции заносятся во внутренние регистры памяти контроллера и могут быть в дальнейшем прочитаны центральным процессором. CPU, в свою очередь, выдает задание на выполнение контроллеру. Дальнейший обмен информацией может происходить под руководством контроллера, без участия CPU. Наличие таких интеллектуальных контроллеров — внешних устройств стало важной отличительной чертой ЭВМ третьего и четвертого поколений. Шинная архитектура ЭВМ, содержащей интеллектуальные контроллеры (К), представлена на рис. 2.2. Для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ используется общая магистраль — шина, состоящая из трех частей: шины данных, шины адреса и шины управления.

Читайте так же:  Как поставить дату увольнения в заявлении

Следует отметить, что в некоторых моделях компьютеров шины данных и адреса объединены: на шину сначала выставляется адрес, а потом данные. Сигналы по шине управления определяют, для какой цели используется шина в каждый конкретный момент.

Такая открытость архитектуры ЭВМ позволяет пользователю свободно выбирать состав внешних устройств, т. е. конфигурировать компьютер. Рассмотрим функции основных устройств компьютера.

Рис. 2.2. Шинная архитектура ЭВМ

Процессор, или микропроцессор, является основным устройством ЭВМ и представляет собой функционально законченное устройство обработки информации. Он предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ЭВМ. Быстродействие ЭВМ в значительной мере определяется скоростью работы процессора.

Память ЭВМ содержит обрабатываемые данные и выполняемые программы, поступающие через устройство ввода/вывода. Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, состоящую из запоминающих устройств различных типов. Функционально она делится на две части — внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя память — это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины. Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную и постоянную (ПЗУ) память.

Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации. Содержимое постоянной памяти заполняется при изготовлении ЭВМ и не подлежит изменению в обычных условиях эксплуатации. В постоянной памяти хранятся часто используемые (универсальные) программы и данные, некоторые программы операционной системы, программы тестирования оборудования ЭВМ и др. При выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется. Такой вид памяти называется ROM (Read Only Memory — память только для чтения), или постоянное запоминающее устройство. Значительная часть программ, хранящихся в ROM, связана с обслуживанием ввода/вывода, поэтому ее называют ROM BIOS (Basic Input-Output System — базовая система ввода/вывода).

Оперативная память, по объему составляющая большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. При выключении питания содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется. Эта память называется оперативной, поскольку работает так быстро, что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в нее. Оперативная память обозначается RAM (Random Access Memory — память с произвольным доступом). Объем установленной в компьютере оперативной памяти определяет, с каким программным обеспечением можно на нем работать. При недостаточном объеме оперативной памяти многие программы либо не будут работать совсем, либо будут работать крайне медленно.

Кэш-память — сверхбыстродействующая память, обеспечивающая ускорение доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах. Она располагается между микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные уже содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.

Видео (кликните для воспроизведения).

CMOS-RAM — участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Называется так в связи с тем, что эта память обычно выполняется по технологии CMOS, обладающей низким энергопотреблением. Содержимое CMOS-RAM не измеяется при выключении электропитания компьютера. Эта память располагается на контроллере периферии, для электропитания которого используются специальные аккумуляторы. Для изменения параметров конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера Setup.

Видеопамять в IBM PC-совместимых компьютерах — память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Эта память обычно входит в состав видеоконтроллера — электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран монитора.

Внешняя память предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (диски и ленты), которые являются переносными. Емкость внешней памяти практически не имеет ограничений, а для обращения к ней требуется больше времени, чем к внутренней. ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (накопители на магнитных лентах). Устройства прямого доступа обладают большим быстродействием, поэтому они являются основными внешними запоминающими устройствами, постоянно используемыми в процессе функционирования компьютера. Устройства последовательного доступа используются в основном для резервирования информации.

Устройства ввода/вывода служат для обеспечения общения пользователя с ЭВМ и относятся к периферийным, или внешним устройствам. На рис. 2.3 показаны связи между компьютером и различными периферийными устройствами.

Необходимыми устройствами ввода/вывода являются монитор, клавиатура, мышь.

Монитор принимает изображение от системного блока. Его экран является рабочим полем. С помощью клавиатуры в компьютер вводятся любые тексты, символы, подаются команды и осуществляется управление работой компьютера. Мышь — средство управления курсором на экране монитора.

Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области, все эти знания сосредоточены в программном обеспечении. Программное обеспечение можно разделить на следующие категории.

Рис. 2.3. Связи между компьютером и периферийными устройствами

Системные программы — выполняют функции обеспечения нормальной работы компьютера, его обслуживания и настройки. Среди системных программ особое место занимают операционные системы (ОС) для управления компьютером, запуска программ, обеспечения защиты данных, выполнения различных сервисных функций по запросам пользователя и программ. Каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей. Ядро, или командный интерпретатор, обеспечивает «перевод» с программного языка на язык машинных кодов. Драйверы расширяют возможности ОС, позволяя ей работать с тем или иным внешним устройством. Драйверы для различных ОС часто поставляются вместе с новыми устройствами или контроллерами. Интерфейс — удобная графическая оболочка, с которой общается пользователь.

Читайте так же:  Перевести на черную зарплату

Утилиты — комплекты полезных программ, предназначенных для обслуживания и совершенствования работы компьютера.

Тесты — программы для тестирования как программного обеспечения, так и аппаратных ресурсов, которые иногда относят к утилитам.

Прикладные программы — непосредственно обеспечивают выполнение необходимых пользователям работ.

Наиболее популярными из прикладных программ являются офисные программы, посредством которых создаются и редактируются документы в виде текстов, электронных таблиц. В эту группу входят также системы машинного перевода; распознавания текста, графики со сканера; финансовые и бухгалтерские программы, программы для работы с Internet.

К мультимедийным прикладным программам относятся программы для обработки и создания изображений, работы со звуком, а также проигрыватели (плейеры) и программы просмотра (вьюверы). Последние не обеспечивают редактирование звукового или видеофайла, но позволяют проиграть музыкальную композицию или вывести изображение на экран.

К группе профессиональных прикладных программ относятся инструментальные системы программирования, обеспечивающие создание новых программ для компьютера; системы автоматизированного проектирования (CAD); редакторы трехмерной графики и анимации, а также специализированные инженерные и научные программы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9616 — | 7393 — или читать все.

185.189.13.12 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Источник: http://studopedia.ru/13_121580_ustroystvo-i-printsip-deystviya-evm.html

Охрана труда

Последние три устройства являются основными устройствами ЭВМ, позволяющими организовать автоматический вычислительный процесс.

Рис. 5. Архитектура и принцип работы ЭВМ

Работа вычислительной машины заключается в последовательном выполнении операций, предусмотренных программой. Вся необходимая информация (программа вычислений, исходные данные и т. д.) вводится в машину с физического носителя, с помощью устройства ввода, которое преобразует вводимую информацию в электрические сигналы. Таким образом, закодированная информация фиксируется в запоминающем устройстве, ЭВМ переходит к выполнению программы.

Программа — это перечень команд, которые вычислительная машина последовательно выполняет до получения конечного результата. Из запоминающего устройства выбирается очередная команда, содержащая номер выполняемой операции (код операции) и адрес числа, над которым необходимо произвести данную операцию. Эта команда поступает в устройство управления, где разделяется на две части: код операции, поступающей в арифметическое устройство, и адрес — в запоминающее устройство Арифметическое устройство выполняет операции согласно поступившему в него коду.

Запоминающее устройство по данному адресу выдает в арифметическое устройство исходное число; арифметическое устройство выполняет требуемую операцию и выдает сигнал в устройство управления для определения адреса следующей команды. Затем в устройство управления поступает следующая команда и процесс повторяется. Результаты вычислений, накопленные в запоминающем устройстве, после окончания расчета поступают на устройство вывода (печать, запись на магнитный диск или ленту, вывод на экран дисплея или графопостроитель).

Иерархическая структура памяти связана с противоречивостью требований к ЗУ — большая емкость и высокое быстродействие. Оба эти требования не могут быть удовлетворены в равной мере одним устройством, так как увеличение емкости приводит к усложнению ЗУ и снижению быстродействия. Поэтому, начиная с ЭВМ второго поколения, организована иерархия памяти, т.е. создано несколько запоминающих устройств, каждое из которых отвечает в наибольшей степени одному из требований. В общем случае производится выделение сверхоперативной памяти, оперативной, или главной памяти, и внешней памяти.

Сверхоперативная память (общего назначения) строится на регистрах и по логике своей работы относится к обрабатывающему (арифметическому) устройству ЭВМ. Эта память в ряде случаев позволяет сокращать время обмена информацией с оперативной памятью.

Оперативная память ЭВМ участвует в основном (оперативном) вычислительном процессе совместно с обрабатывающим устройством и строится на магнитных ферритовых сердечниках и интегральных схемах.

Внешняя память организована на магнитных носителях — барабанах, лентах, а в более поздних моделях второго поколения — на дисках. Все устройства внешней (по отношению к ЭВМ) памяти подключаются к ЭВМ аналогично устройствам ввода-вывода (УВВ).

Система прерывания программ — логическое продолжение децентрализации устройства управления ЭВМ. Поскольку работа УВВ не зависит от работы процессора, в случае поступления данных, когда процессор занят выполнением другой программы, он переключается на прием и обработку более срочной информации.

Наличие каналов ввода-вывода и системы прерывания потребовало организации в ЭВМ специального набора программ, управляющих работой ЭВМ (так называемой операционной системы, ядро которой составляла специальная программа — супервизор). Важным элементом операционной системы ЭВМ при работе в сопряжении с прибором или установкой являются подпрограммы драйверы, осуществляющие обмен информации между внешними устройствами и вычислительной машиной программным путем.

Аппаратная часть сопряжения выполняется с помощью интерфейса.

Драйверы внешних устройств — это специальным образом оформленные программы операционной системы, которые обеспечивают доступ ко всем периферийным и внешним устройствам со стороны системных и прикладных (пользовательских) программ. Драйверы позволяют разрабатывать программное обеспечение, не зависящее от внешних устройств. Если пользователю необходимо работать с дополнительными устройствами, не являющимися стандартными, он может составить подпрограмму драйвер для этого устройства.

Интерфейс — стандартное сопряжение блоков, определяющее число сопрягаемых линий, назначение каждой линии, содержание информации, передаваемой по каждой линии, и направление передачи, кодировку информации, временные и амплитудные характеристики сигналов по каждой линии. Наибольшее распространение в последнее время получили так называемые магистральные интерфейсы, в которых информация передается от одного устройства (модуля) к другому по многопроводной магистрали — шине, соединяющей все устройства.

Принципиально новыми видами устройств в современных вычислительных машинах стали терминалы — абонентские пункты, подключаемые к мультиплексным или селекторным каналам как обычные внешние устройства. Терминал — это дисплей (включает в себя клавиатуру — устройство ввода и алфавитно-цифровой видеомонитор — устройство вывода и отображения видимой информации) и устройство быстрой печати. Терминал обеспечивает обмен информацией с другими удаленными абонентскими пунктами и с центральным вычислительным центром.

Читайте так же:  Постановление об уменьшении алиментов

Скорость обмена информацией для системы дисплей — ЭВМ равна 1500 бит/с (1 байт = 8 бит), при этом обеспечивается контроль передаваемых данных путем подсчета контрольных сумм при вводе и выводе с автоматическим запросом повторения в случае их несовпадения.

В отличие от обычных внешних устройств терминал интерпретируется операционной системой как пульт управления вычислительной машиной. Появление удаленных терминалов в составе вычислительной машины поставило вопрос о поиске новой организации работы ЭВМ, так как пользователи оказались удаленными не только друг от друга, но и от ЭВМ. Прежние методы планирования машинного времени устарели, понадобилось возложить функцию планирования работы машины непосредственно на ЭВМ.

Новый режим получил название режима разделения времени. Работа ЭВМ в режиме разделения времени во многом похожа на работу мультипрограммной вычислительной машины, но ее отличительной особенностью является наличие в канале связи оконечного устройства — терминала, с помощью которого пользователь получает возможность обращения к ЭВМ. Координационная работа всех терминалов осуществляется программой — супервизором, регулирующей поступление запросов от многих пользователей (абонентов).

Помимо выполнения расчетов, такая система позволяет пользователю работать в диалоговом режиме с ЭВМ, который удобен для решения задач по определенной программе с различными данными и задач, программа которых в момент начала решения известна не полностью: решение развивается последовательно по мере уточнения исходных и промежуточных данных. Режим диалога используется для исследовательских разработок, автоматизации проектирования, управления технологическими процессами, решения сложных логических задач.

Источник: http://ohrana-bgd.ru/mikbio/mikbio2_10.html

Устройство и принцип действия ЭВМ

Устройство управления (УУ) координирует работу всех блоков компьютера. В определенной последовательности он выбирает из оперативной памяти команду за командой. Каждая

Устройство и принцип действия ЭВМ

Другие материалы по предмету

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.

Источник: http://www.studsell.com/view/187842/?page=2

Урок 24
Принципы устройства компьютеров
§32. Принципы устройства компьютеров. §33. Магистрально-модульная организация компьютера

Содержание урока

§32. Принципы устройства компьютеров

Общие принципы

§33. Магистрально-модульная организация компьютера

§32. Принципы устройства компьютеров

Общие принципы

Основные компоненты машины.

В самом первом разделе с таким названием фон Нейман с соавторами определили и обосновали состав ЭВМ: «Так как законченное устройство будет универсальной вычислительной машиной, оно должно содержать несколько основных органов, таких как орган арифметики, памяти, управления и связи с оператором. Мы хотим, чтобы машина была полностью автоматической, т. е. после начала вычислений работа машины не зависела от оператора».

Таким образом, ЭВМ должна состоять из нескольких блоков, каждый из которых выполняет вполне определённую функцию. Эти блоки есть и в сегодняшних компьютерах:

арифметико-логическое устройство (АЛУ), в котором выполняется обработка данных;
устройство управления (УУ), обеспечивающее выполнение программы и организующее согласованное взаимодействие всех узлов машины; сейчас АЛУ и УУ изготавливают в виде единой интегральной схемы — микропроцессора;
память — устройство для хранения программ и данных; память обычно делится на внутреннюю (для временного хранения данных во время обработки) и внешнюю (для длительного хранения между сеансами обработки);
устройства ввода, преобразующие входные данные в форму, доступную компьютеру;
устройства вывода, преобразующие результаты работы ЭВМ в форму, удобную для восприятия человеком.

В классическом варианте все эти устройства взаимодействовали через процессор (рис. 5.7).

Принцип двоичного кодирования.

Устройства для хранения двоичной информации и методы её обработки наиболее просты и дёшевы. Поскольку в ЭВМ используется двоичная система счисления, необходимо переводить данные из десятичной формы в двоичную (при вводе) и наоборот (при выводе результатов). Однако такой перевод легко автоматизируется, и многие пользователи даже не знают об этих внутренних преобразованиях.

В первых машинах использовались только числовые данные. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и другие виды информации (текст, графика, звук, видео), но это не привело к отмене принципа двоичного кодирования. Даже цифровые сигнальные процессоры 1 , предназначенные для обработки цифровых сигналов в реальном времени, используют двоичное представление данных.

Читайте так же:  Расчет работнику после увольнения

1 В англоязычной литературе их называют DSP — Digital Signal Processor.

В истории известен пример успешной реализации троичной ЭВМ «Сетунь» (1959 г., руководитель проекта Н. П. Брусенцов), но он так и остался оригинальным эпизодом и не оказал влияния на эволюцию вычислительной техники. В первую очередь это связано с серьёзными проблемами, которые возникают при изготовлении элементов троичного компьютера на основе полупроводниковых технологий. Эти проблемы так и не были решены, тогда как наладить массовое производство аналогичных устройств для двоичных компьютеров оказалось значительно проще.

Источник: http://xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_10_68_pol/informatika_materialy_zanytii_10_68_pol_24_02.html

Общие принципы работы ЭВМ

Многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью

Симметричное мультипроцессирование (англ. Symmetric Multiprocessing, или SMP) это архитектура многопроцессорных компьютеров, в которой два или более одинаковых процессоров (или ядер одного процессора) подключаются к общей памяти.

4. По особенностям набора регистров, формата команд и данных различают:

CISC (англ. сomplex instruction set computing, или англ. complex instruction set computer — компьютер с полным набором команд) — концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:

§ нефиксированное значение длины команды;

§ арифметические действия кодируются в одной команде;

§ небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.

Типичными представителями являются процессоры на основе x86-команд (исключая современные Intel Pentium 4, Pentium D, Core, AMD Athlon, Phenom, которые являются гибридными) и процессоры Motorola MC680x0.

RISC (англ. Restricted (reduced) instruction set computer — компьютер с сокращённым набором команд) — архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — короче. Первые RISC-процессоры даже не имели инструкций умножения и деления. Это также облегчает повышение тактовой частоты и делает более эффективной суперскалярность (распараллеливание инструкций между несколькими исполнительными блоками).

VLIW (англ. very long instruction word — «очень длинная машинная команда») — архитектура процессоров с несколькими вычислительными устройствами.

Характеризуется тем, что одна инструкция процессора содержит несколько операций, которые должны выполняться параллельно. Фактически это «видимое программисту» микропрограммное управление, когда машинный код представляет собой лишь немного свернутый микрокод для непосредственного управления аппаратурой.

1. Принцип двоичного кодирования. Машина должна работать не в десятичной системе счисления (как механические арифмометры), а в двоичной. Это означает, что как программа, так и данные должны быть записаны в кодах двоичной системы, где каждое число или символ представляется определенной комбинацией нулей и единиц;

2. Принцип программного управления. Это означает, что программа должна состоять из набора команд, которые выполняются процессором автоматически в определенной последовательности;

3. Принцип однородности памяти. Как программы, так и данные хранятся в одних и тех же ячейках памяти. ЭВМ не различает, что хранится в конкретной ячейке — число, текст или команда. С командами можно производить такие же действия, что и с данными;

4. Принцип иерархии памяти. Чтобы работать достаточно быстро, память компьютера должна быть организована по иерархическому принципу, то есть состоять по крайней мере из двух частей: быстрой памяти небольшой емкости (оперативной) и более емкой (а потому и более медленной) внешней;

5. Принцип адресности. Структурно основная память машины должна состоять из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент времени должна быть доступна любая ячейка.

Любая ЭВМ состоит из следующих основных устройств: процессор, память (внутренняя и внешняя) и устройства ввода и вывода информации.

1) Процессорявляется главным устройством компьютера, в котором собственно и происходит обработка всех видов информации. Другой важной функцией процессора является обеспечение согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера. Соответственно наиболее важными частями процессора являются арифметико-логическое устройство АЛУ и устройство управления УУ.

Каждый процессор способен выполнять вполне определенный набор универсальных инструкций, называемых чаще всего машинными командами. Каков именно этот набор, определяется устройством конкретного процессора, но он не очень велик и в основном аналогичен для различных процессоров. Работа ЭВМ состоит в выполнении последовательности таких команд, подготовленных в виде программы. Процессор способен организовать считывание очередной команды, ее анализ и выполнение, а также при необходимости принять данные или отправить результаты их обработки на требуемое устройство. Выбрать, какую инструкцию программы исполнять следующей, также должен сам процессор, причем результат этого выбора часто может зависеть от обрабатываемой в данный момент информации.

2) Память.Память в целом предназначена для хранения как данных, так и программ их обработки: согласно фундаментальному принципу фон Неймана, для обоих типов информации используется единое устройство.

Внутренняя и внешняя память

Внешняя память реализуется в виде довольно разнообразных устройств хранения информации и обычно конструктивно оформляется в виде самостоятельных блоков. Сюда, прежде всего, следует отнести накопители на гибких и жестких магнитных дисках (последние несколько жаргонно пользователи часто именуют винчестерами), а также оптические дисководы (устройства для работы с CD ROM). В конструкции устройств внешней памяти имеются механически движущиеся части, поэтому скорость их работы существенно ниже, чем у полностью электронной внутренней памяти. Внешняя память позволяет сохранить огромные объемы информации с целью последующего использования.

Современные программные системы способны объединять внутреннюю и внешнюю память в единое целое, причем так, чтобы наиболее редко используемая информация попадала в более медленно работающую внешнюю память. Такой метод дает возможность очень существенно расширить объем обрабатываемой с помощью компьютера информации.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://studopedia.ru/3_177340_obshchie-printsipi-raboti-evm.html

Принципы устройства и работы эвм
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here