Общие принципы организации и работы компьютеров кратко

Обновлено: 02.07.2024

Компьютер (англ. computer - вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования…

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства: память (запоминающее…

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом. Рис. 2.2. Джон фон Нейман, 1945 г. 1.…

Команда - это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер. В общем случае, команда содержит следующую информацию: код выполняемой операции; указания по определению…

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских…

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным…

Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов - битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации).…

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя…

2.11. Что такое аудиоадаптер? Аудиоадаптер (Sound Blaster или звуковая плата) это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными…

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши - управляющие и функциональные,…

Видеосистема компьютера состоит из трех компонент: монитор (называемый также дисплеем); видеоадаптер; программное обеспечение (драйверы видеосистемы). Видеоадаптер посылает…

Принтер - печатающее устройство. Осуществляет вывод из компьютера закодированной информации в виде печатных копий текста или графики. Существуют тысячи наименований принтеров. Но основных видов принтеров…

Модем - устройство для передачи компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям связи. Цифровые сигналы, вырабатываемые компьютером, нельзя напрямую передавать по телефонной сети, потому…

Манипуляторы (мышь, джойстик и др.) - это специальные устройства, которые используются для управления курсором. Мышь имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони. Мышь связана с…

Рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы - персонального компьютера. Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер,…

Современный персональный компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонент: Рис. 2.27. Виды корпусов системного блока системного блока; монитора; клавиатуры; манипуляторов.…

Системная плата является основной в системном блоке. Она содержит компоненты, определяющие архитектуру компьютера: центральный процессор; постоянную (ROM) и оперативную (RAM) память, кэш-память;…

Назовём задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи между различными компьютерами: перенос информации на большие расстояния (сотни, тысячи километров);…

Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net - сеть, и work - работа) - это система обмена информацией между компьютерами. Представляет собой совокупность трех компонент: сети передачи…

2.24. Как классифицируют компьютерные сети по степени географического распространения? По степени географического распространения сети делятся на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др. Локальная…

Инфоpматика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bitbinary, digit — двоичная цифра).

На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=2 8 ).

Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:

  • 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2 10 байт,
  • 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2 20 байт,
  • 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2 30 байт,
  • 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2 40 байт,
  • 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2 50 байт.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

Общие принципы организации и работы компьютеров

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Существует два основных класса компьютеров:

  • цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;
  • аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

  • память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
  • процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
  • устройство ввода;
  • устройство вывода.

Функции памяти:

  • приём информации из других устройств;
  • запоминание информации;
  • выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

  • обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
  • программное управление работой устройств компьютера.

Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды.

Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд).

Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ.

Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — память только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом “зашивается” в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для:

  • автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера;
  • загрузки операционной системы в оперативную память.

Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры (Hardware), а с другой строны — важный модуль любой операционной системы (Software).

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается "сетап").

Для хранения графической информации используется видеопамять.

Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Информатика Лекция 2Общие принципы организации и работы компьютеров Программа.

Описание презентации по отдельным слайдам:

Информатика Лекция 2Общие принципы организации и работы компьютеров Программа.

Информатика
Лекция 2
Общие принципы организации и работы компьютеров
Программа и команда
Принципы фон Неймана
Работа на персональном компьютере
Арифметико-логическое устройство
Центральный процессор

Программа и команда Программа – последовательность команд, записанных по алго.

Программа и команда

Программа – последовательность команд, записанных по алгоритму, на языке конкретной ЭВМ.
Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер.
Формат команды

АдресКод командыСодержательная часть

Виды операцийОперации пересылки информации внутри ПК; Арифметические операции.

Виды операций
Операции пересылки информации внутри ПК;
Арифметические операции;
Логические операции;
Операции над строками;
Операции обращения к внешним устройствам;
Операции передачи управления;
Обслуживающие и вспомогательные операции.

Операции передачи управленияБезусловной передачи управления; Простая передача.

Операции передачи управления
Безусловной передачи управления;
Простая передача управления GO TO;
Команда вызова подпрограммы GO SUB;
Безадресная команда возврата из процедуры по запомненному адресу RETURN (с использованием стековой памяти по правилу FILO – first input, last - output).
Условной передачи управления
IF THEN

Базовая структура ПКПроцессорАрифметико-логическое устройство Сумматор и реги.

Базовая структура ПК
Процессор
Арифметико-логическое устройство
Сумматор и регистры операндов)

Устройство управления
(счетчик команд и регистр команд) и интерфейс
Процессорная память
Оперативная память
Программа и данные
Каналы связи
Внешние устройства
Внешняя память
Устройства ввода-вывода
Рис.1.

Функции памятиПрием информации из других устройств; Запоминание информации; В.

Функции памяти
Прием информации из других устройств;
Запоминание информации;
Выдача по запросу информации в другие устройства.
Функции процессора
Обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
Программное управление работой устройств ПК.

Процессорная память – дополнительные ячейки памяти, называемые регистрами. Ос.

Процессорная память – дополнительные ячейки памяти, называемые регистрами.
Основной элемент регистра – триггер.
Триггер – это электронная схема для запоминания одного разряда двоичного кода.
Сумматор – регистр АЛУ, электронная схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.
Счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу выполняемой операции. Служит для автоматической выборки команд программы из ячеек памяти.
Регистр команд - регистр УУ, предназначен для хранения кода команды на период, необходимый для ее выполнения.

Принципы Фон-Неймана (1945г.)принцип программного управления – программа сост.

Принципы Фон-Неймана (1945г.)
принцип программного управления – программа состоит набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.Работой ПК руководит программа;
принцип однородности памяти – программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Над командами можно выполнять такие же действия, что и над данными. Команды одной программы могут быть получены, как результаты исполнения другой программы. На этом основаны методы трансляции;
принцип адресности – основная память состоит из переномерованных ячеек. Процессору доступна в любой момент любая ячейка.

Состав микропроцессораЯдро МП; Исполняющий модуль; АЛУ для операций с целыми.

Состав микропроцессора
Ядро МП;
Исполняющий модуль;
АЛУ для операций с целыми числами;
Регистры;
Блок для работы с числами с плавающей запятой;
Кэш первого уровня – кэш данных и кэш команд От 8 до 512 Кб;;
Блоки декодирования инструкций;
Интерфейсные шины;
Выход на системную шину к оперативной памяти – к RAM.

Функциональный состав МПОперационная часть – содержит УУ, АЛУ, МПП (исключая.

Функциональный состав МП
Операционная часть – содержит УУ, АЛУ, МПП (исключая несколько адресных регистров);
Интерфейсная часть - содержит адресные регистры МПП, блок регистров команд – регистры памяти для хранения кодов команд, выполняемых в ближайшие такты работы машины; схемы управления шиной и портами.
Части работают параллельно, интерфейсная часть опережает операционную, т.к. выборка очередной команды из памяти выполняется во время выполнения операционной части предыдущей команды.

Устройство управления – вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодо.

Устройство управления – вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки ВМ
Состав:
Регистр команд;
Дешифратор операций;
Постоянное запоминающее устройство микропрограмм;
Узел формирования адреса;
Кодовые шины данных, адреса, инструкций.

Функциональная схема УУКодовая шина инструкцийкомандыПЗУ микропрограммДешифра.

Функциональная схема УУ
Кодовая шина инструкций
команды
ПЗУ микропрограмм
Дешифратор операций
Узел формирования
адреса
От генератора
Тактовых
импульсов
От микропроцессорной памяти
Адреса
Кодовая шина
адреса
Код команды
КОП
Адреса операндов
Регистр команд
Рис. 2

Выполнение программыПрограмма предварительно записывается в виде файла в пост.

Выполнение программы
Программа предварительно записывается в виде файла в постоянную память;
Программа по байтам записывается в ОЗУ запуском программы на выполнение (по команде ОС Run);
В устройство управления (состоящего из счетчика команд и регистра команд RgC) происходит вызов адреса первой команды;
Выборка из ячеек памяти ОЗУ кода команды и прием ее в регистр команд ( RgC. );
Расшифровка команды и ее признаков;
Считывание из регистра команд и регистров памяти отдельных составляющих адресов операндов (чисел), участвующих в операции;
Выбор операндов и выполнение операции;
Запись результата операции в память;
В счетчике команд адрес изменяется, формируется адрес следующей команды.

Архитектура и структура ПКАрхитектура – описание компьютера на общем уровне.

Архитектура и структура ПК
Архитектура – описание компьютера на общем уровне, включая принципы действия, взаимосвязь основных логических узлов процессора, ОЗУ, внешних ЗУ и ПУ;
Структура – совокупность функциональных элементов и связи между ними.
Фон-неймана архитектура (рис.3.) – однопроцессорный компьютер с общей шиной, которую называют системной магистралью. Совокупность проводов магистрали разделяют на три разновидности: шина адреса, шина данных и шина команд.
Контроллер – устройство, связывающее периферийное устройство с ЦП

Структура работы фон – неймановской МПВСПамять командПоток командП1Память дан.

Структура работы фон – неймановской МПВС
Память команд
Поток команд
П1
Память данных
результаты
Поток данных
Память команд
П1
Память данных
Рис.3.

Архитектура суперкомпьютеровМагистральные (конвейерные) – процессор одновреме.

Архитектура суперкомпьютеров
Магистральные (конвейерные) – процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком данных - однократный поток данных с многократным потоком команд (multiple instruction single data).
Векторные – компьютеры, у которых все процессоры выполняют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных (single instruction multiple data)
Матричные – в них выполняются разные операции над последовательными потоками данных – многократный поток команд с многократным набором данных (multiple instructiuon multiple data)

Арифметико-логическое устройство Сумматор – вычислительная схема, выполняющая.

Сумматор – вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов, сумматор имеет разрядность машинного слова.
Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины, один имеет разрядность двойного слова, другой разрядность слова. В первый регистр помещается первое число, участвующее в операции, а после ее завершения – результат. Функциональная схема АЛУ представлена на рис.4.
Схемы управления принимают по кодовым шинам инструкций управляющие сигналы от устройства управления и преобразуют их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ.
Арифметико-логическое устройство

Схема АЛУ Регистр 1: 1 число и результатРегистр 2: 2 числоСумматор Схемы уп.

Регистр 1: 1 число и результат
Регистр 2: 2 число
Сумматор

Схемы управления
Кодовая шина данных
Рис.4

Пример умножения: 1101 и 1011Множимое находится в регистре 1, имеющем удвоенн.

Пример умножения: 1101 и 1011
Множимое находится в регистре 1, имеющем удвоенную по отношению к регистру 2 разрядность. Множитель находится в регистре 2. Операция умножения требует для своего выполнения несколько тактов. В каждом такте число из регистра 1 проходит в сумматор (имеющем также удвоенную разрядность) только в том случае, если в младшем разряде регистра 2 имеется 1.
В 1 такте число 1101 пройдет в сумматор и в этом же такте в регистре 1 число сдвинется на разряд влево, а в регистре 2 на разряд вправо. В конце такта в регистре 1 будет число 11010, а в регистре 2 – число 101.
Во втором такте число из регистра 1 пройдет в сумматор, т.к. младший разряд в регистре 2 равен 1 и в конце второго такта числа будут сдвинуты влево и вправо, соответственно, 110100, а в регистре 2 появится число 10.
В третьем такте число из регистра 1 не пройдет в сумматор, т.к. младший разряд в регистре 2 равен 0 и в конце такта числа будут сдвинуты влево и вправо: в 1 регистре будет число 1101000, а в регистре 2 – 1.
В четвертом такте множитель в регистре 1 пройдет в сумматор, т.к. его младший разряд в регистре 2 равен 1 и в конце такта в регистре 1 окажется число 11010000, а в регистре 2 – 0. Так как множитель в регистре 2 стал равным 0, операция умножения заканчивается.

Архитектура компьютера, организация внутренней и внешней памяти, магистраль, принципы работы и конфигурация компьютера

Для того чтобы понимать возможности и ограничения, существующие при работе с компьютерами, и уметь автоматизировать информационные процессы, недостаточно знать, из каких функциональных устройств состоит компьютер. Необходимо иметь представление о структуре компьютера и понимать принципы организации работы компьютера. Говоря другими словами, необходимо иметь представление об архитектуре компьютера.

Архитектура компьютера — структура и принципы организации работы компьютера, рассматриваемые без особенностей их технической реализации.

Все информационные процессы в компьютере осуществляются автоматически под управлением программ, созданных программистами. Программы состоят из команд. Процессор выполняет последовательность команд, обрабатывает данные и управляет всеми устройствами компьютера автоматически.

Вся информация в компьютере (данные и программы) хранится, обрабатывается и передается с использованием двоичного кода. Иначе говоря, информация в компьютере кодируется последовательностью нулей и единиц.

Адрес ячейки памяти, как и вся информация в компьютере, представлен с использованием двоичного кода. Количество ячеек (байтов) памяти, а значит, емкость внутренней памяти зависит от количества двоичных разрядов, используемых для кодирования адреса ячейки (байта). Например, если для кодирования адреса ячейки использовано 8 двоичных разрядов (8 битов), то можно закодировать 256 адресов ячеек (28 = 256). А поскольку каждая ячейка содержит 1 байт информации, то информационная емкость всех ячеек памяти, имеющих адреса, составит 256 байтов, нумеруемых с 0 по 255 (табл. 21).

Носители внешней памяти компьютера размечаются (форматируются) на секторы. Каждому сектору присваивается свой порядковый номер, который называется адресом сектора. Информационная емкость одного сектора, как правило, составляет 512 байтов. Поскольку информационная емкость одного сектора довольно мала, то соседние секторы могут быть объединены в кластеры. В зависимости от параметров разметки носителя один кластер может содержать 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 соседних секторов. Обращение к кластеру происходит по адресу — порядковому номеру кластера.

Данные и программы хранятся в памяти компьютера единообразно с использованием двоичного кода. Причем в одних и тех же ячейках или секторах памяти в разное время могут храниться как данные, так и программы. Учитывая это, говорят, что память компьютера однородна.

Взаимодействие всех устройств компьютера осуществляется через общий канал связи — магистраль, которую также называют системной шиной. По магистрали передаются команды и обрабатываемые данные, адреса ячеек памяти, где хранятся данные или команды, управляющие сигналы, координирующие работу устройств компьютера. Через магистраль процессор управляет и высокоскоростными (регистры процессора, оперативная память, кэш-память) и низкоскоростными (внешняя память, устройства ввода и вывода) устройствами компьютера. Взаимодействие с низкоскоростными устройствами, как правило, требует преобразования сигналов (например, из аналогового сигнала в цифровой сигнал) и выполнения определенных операций. Для того чтобы процессор не ждал, пока низкоскоростные устройства выполнят его команды, используются контроллеры, которые управляют работой таких устройств. Контроллеры частично выполняют функцию процессора, и в этом случае говорят уже не о процессоре, а о центральном процессоре и контроллерах.

Магистраль компьютера (системная шина компьютера) — совокупность проводников, связывающих центральный процессор и внутреннюю память с устройствами управления внешней памятью, устройствами ввода и вывода для передачи адресов ячеек памяти, данных, программ и служебных сигналов.

Основной характеристикой магистрали является ее разрядность, которая определяется количеством одновременно передаваемых битов информации. Разрядность магистрали напрямую связана с количеством двоичных разрядов, отводимых для кодирования адреса ячейки памяти, а значит, и с емкостью внутренней памяти компьютера. Разрядность магистрали должна быть согласована с разрядностью процессора.

Компьютер собирается из отдельных блоков (модулей) аналогично тому, как собирается игрушечный дом из кубиков детского конструктора. В компьютере можно заменять и добавлять блоки при условии их совместимости. Это не только не нарушит работу компьютера, но и, возможно, повысит его производительность или увеличит количество выполняемых им функций.

Таким образом, можно выделить следующие основные принципы, которые лежат в основе архитектуры как ранее разработанных, так и большинства современных компьютеров.

Принцип программного управления компьютером — компьютер автоматически управляется командами программы, которые понятны процессору.

Принцип двоичного представления данных и команд в компьютере — вся обрабатываемая информация (данные и команды программы) представляется с использованием двоичного кода, а значит, единообразно представляется в виде последовательности нулей и единиц.

Принцип адресности памяти компьютера — внутренняя память состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой адрес, аналогично внешняя память состоит из секторов, каждый из которых также имеет свой адрес.

Принцип однородности памяти компьютера — обрабатываемые данные и исполняемые программы могут храниться в одной и той же памяти компьютера.

Принцип магистрально-модульного устройства компьютера — все устройства компьютера взаимодействуют через магистраль (системную шину), каждое устройство конструктивно выполнено в виде отдельного блока (модуля), который легко подключается или заменяется.

Принцип открытой архитектуры компьютера — каждый физически неисправный или устаревший по характеристикам блок можно заменить на новый блок без внесения изменений в конструкцию компьютера.

Говорят, что компьютеры, построенные с учетом этих принципов, имеют магистрально-модульную архитектуру (рис. 20).

Все устройства компьютера взаимодействуют через магистраль. Непосредственно к магистрали подсоединяются центральный процессор и основная память компьютера. Остальные устройства подключены к магистрали через контроллеры. Центральный процессор управляет всеми устройствами с помощью команд.

Устройства компьютера могут быть изготовлены как в виде отдельных элементов (например, мышь, клавиатура, видеоадаптер), так и конструктивно объединены в единый блок (например, жесткий диск состоит из самого носителя, накопителя на жестком ди ске и контроллера жесткого диска). Подсоединяя к магистрали наборы разных модулей, можно собирать компьютеры, различные по возможностям, характеристикам и составу устройств. Иначе говоря, можно получать компьютеры разной конфигурации.

Конфигурация компьютера — совокупность взаимосвязанных устройств, составляющих компьютеры, и их основные технические характеристики.

Приведем пример конфигурации современного персонального компьютера: 32-разрядный центральный процессор с тактовой частотой 3,3 ГГц, оперативная память объемом 1 Гбайт с частотой работы 800 МГц, жесткий диск объемом 320 Гбайтов со скоростью вращения 7200 оборотов в минуту, кэш-память объемом 16 Мбайтов, видеопамять объемом 512 Мбайтов, накопитель DVD ± RW.

Для организации взаимодействия компьютеров в сети каждому компьютеру присваивается уникальный адрес. Так, например, в сетях Интернет и Интранет он называется IP-адрес (Ай Пи адрес). Поскольку IP-адрес состоит из 32 двоичных разрядов, то, используя их, можно закодировать адреса нескольких миллиардов компьютеров. Подключение компьютера к сети обеспечивается устройством ввода-вывода (сетевой картой), которое, с одной стороны, взаимодействует через контроллер с магистралью этого компьютера, а с другой — с компьютерной сетью.

Развитие архитектуры компьютера происходит в нескольких направлениях. Среди них основными являются параллельное выполнение нескольких операций и одновременное использование нескольких процессоров (многопроцессорных систем) в компьютере. Это позволит повысить быстродействие компьютеров и сделать работу человека более эффективной.

Читайте также: