Основополагающие принципы устройства эвм кратко

Обновлено: 05.07.2024

МК
Принципы Неймана-Лебедева
Фундаментальные идеи (принципы)
компьютерных наук независимо
друг от друга сформулировали
Джон фон Нейман и Сергей
Алексеевич Лебедев.
!
Принцип
–
основное,
исходное положение какойнибудь
теории,
учения,
науки и пр.

МК
Принципы Неймана-Лебедева
Сформулированные в середине прошлого века, базовые
принципы построения ЭВМ не утратили свою актуальность
и в наши дни.
1
состав основных компонентов вычислительной машины
принцип двоичного кодирования
2
5
6
3
принцип однородности памяти
4
принцип адресности памяти
принцип иерархической организации памяти
принцип программного управления

МК
Функциональная схема
!
Устройство, способное производить автоматические
вычисления, должно иметь набор компонентов: блок
обработки данных, блок управления, блок памяти, блоки
ввода/вывода информации.
Устройство
вывода
1100101
11001
Память
110010111011000
ОЗУ, ПЗУ
110010111011000
110010111011000
Процессор
110010111011000
110010111011000
110010111011000
Внешняя
АЛУ, УУ
110010111011000
110010111011000
память
1100101
110001
Устройство
ввода
Информационные потоки
Управление процессами

МК
Состав компонентов
Процессор – информационный центр. Управляет всеми
процессами и пропускает через себя все информационные
потоки.
Составные блоки процессора:
• арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет
обработку данных
• устройство управления (УУ) обеспечивает выполнение
программы и организует согласованное взаимодействие
всех узлов компьютера

МК
Состав компонентов
Память
хранение исходных данных, промежуточных
величин и результатов обработки информации,
программы обработки информации
Внутренняя
ОЗУ
временное
хранение программ
и данных в
процессе
обработки
?
ПЗУ
программа
начальной
загрузки
компьютера
Внешняя
предназначена для
длительного хранения
программ и данных
в периоды между
сеансами обработки
Кроме представленного деления памяти, различают
энергозависимую память и энергонезависимую. Какая
часть памяти является энергозависимой?

МК
Указательные (координатные)
Мышь, джойстик, графический
планшет, сенсорный
ВВОД экран
Ввод графической информации
ИНФОРМАЦИИ
Сканер, фотоаппарат,
видеокамера
В
Ввод звуковой информации
Микрофон,КОМПЬЮТЕР
диктофон
Игровые устройства
Джойстик, руль, световой
пистолет
Алгоритмы обработки информации
Состав компонентов
П
Р
О
Ц
Е
С
С
О
Р

МК
П
Р
О
Ц
Е
С
С
О
Р
Алгоритмы обработки информации
Состав компонентов
Устройства ввода/вывода
Дисковод, сетевая плата,
ВЫВОД
интерактивная
доска
Вывод графической информации
ИНФОРМАЦИИ
Принтер, графопостроитель,
монитор, проектор
ИЗ
Вывод звуковой информации
КОМПЬЮТЕРА
Колонки, наушники,
встроенный
динамик
Игровые устройства
Игровой контроллер (при
столкновении вибрирует)

МК
Принцип однородности памяти
!
Команды программ и данные хранятся в одной и той же
памяти. Команды и данные отличаются только по
способу использования. Это утверждение называют
принципом однородности памяти.
Ячейка
Сегмент
Сегмент
Сегмент
Память
Сегмент

МК
Принцип адресности памяти
!
Команды и данные размещаются в единой памяти,
состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса).
Это принцип адресности памяти.
Адрес
сегмента
25F0:A3ED
Адрес ячейки
(в 16-ой СС)
Смещение
внутри
сегмента
?
Какой объем памяти отведен под запись адреса
ячейки?
?
Оцените максимально возможный объем памяти
компьютера, допускающего такую адресацию.

МК
Принцип иерархичности памяти
Можно
выделить
два
основных
требования,
предъявляемых к памяти компьютера:
• объём памяти должен быть как можно больше
• время доступа к памяти должно быть как можно меньше
В современных компьютерах используются устройства
памяти нескольких уровней, различающиеся по своим
основным характеристикам: времени доступа, сложности,
объёму и стоимости.

МК
Принцип иерархичности памяти
!
Трудности физической реализации запоминающего
устройства высокого быстродействия и большого
объёма требуют иерархической организации памяти.
Цена за байт
Дорого
Быстро
…
Мало
…
Дешево
…
Медленно
Много
Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном
уровне могут быть также найдены на более низком уровне.

МК
Принцип программного управления
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения
задачи, должны быть представлены в виде программы,
состоящей из последовательности команд. Команды
представляют собой закодированные управляющие слова, в
которых указывается:
• какое выполнить действие
• из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в
операции)
• в какую ячейку записать результат операции
!
Принцип программного управления определяет
общий
механизм
автоматического
выполнения
программы.

МК
Принцип программного управления
Чтение и расшифровка
команды
Формирование адреса
очередной команды
Выполнение команды
Программа
завершена?
да
Передать управление
операционной системе
нет

МК
Архитектура компьютера
!
Архитектура – это общие принципы построения
компьютера, отражающие программное управление
работой и взаимодействие его основных узлов.

МК
Архитектура компьютера
!
Магистраль (шина) - устройство для обмена
данными между устройствами компьютера.
Процессор
(АЛУ, УУ)
Память
(ОЗУ, ПЗУ)
Шина адреса
Шина данных
Шина управления
к
к
Устройства
ввода
к
Внешняя
память
Устройства
вывода
По шине управления
Шина адреса используется
передаются
сигналы,
Шина данных
для указания
физического
управляющие обменом
используется
передачи
адреса по для
которому
информацией между
устройство
обращается
для
данных
между
узлами
устройствами и
проведения
операции чтения
компьютера
синхронизирующие
этот
или записи.
обмен.
Контроллер – специальный
микропроцессор для
управления внешними
устройствами.

МК
Архитектура компьютера
Данные между внешними
устройствами по магистрали
передаются напрямую
Существенное снижение
нагрузки на центральный
процессор
Повышение эффективности
работы всей вычислительной
системы
Современные
компьютеры
обладают
магистральномодульной архитектурой, главное достоинство которой
заключается в возможности легко изменить конфигурацию.

МК
Направления развития
Электронная техника
подошла к предельным
значениям своих технических характеристик,
которые определяются
физическими законами
НАНОТЕХНОЛОГИИ
Поиск неэлектронных
средств хранения и
обработки данных.
Создание квантовых и
биологических
компьютеров

МК
Самое главное
Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей
Алексеевич Лебедев сформулировали основополагающие
принципы построения компьютеров:
• состав основных компонентов вычислительной машины;
• принцип двоичного кодирования;
• принцип однородности памяти;
• принцип адресности памяти;
• принцип иерархической организации памяти;
• принцип программного управления.

МК
Самое главное
Архитектура – это общие принципы построения
компьютера, отражающие программное управление работой
и взаимодействие его основных функциональных узлов.
Архитектура
первых
компьютеров
предполагала
взаимодействие всех устройств через процессор и наличие
неизменного набора внешних устройств.
Современные
компьютеры
обладают
открытой
магистрально-модульной архитектурой – устройства
взаимодействуют через шину, что способствует оптимизации
процессов внутреннего обмена информацией.
Современная архитектура позволяет легко изменить
конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых
или замены старых внешних устройств.

Во второй половине XX века два крупнейших ученых независимо друг от друга сформулировали основные принципы построения компьютера.

К основополагающим принципам Неймана-Лебедева можно отнести следующие:

1. Состав основных компонентов вычислительной машины.

2. Принцип двоичного кодирования.

3. Принцип однородности памяти.

4. Принцип адресности памяти.

5. Принцип иерархической организации памяти.

6. Принцип программного управления.

Рассмотрим подробно каждый из принципов Неймана-Лебедева. Любое устройство, предназначенное для автоматических вычислений, должно содержать определённый состав основных компонентов: блок обработки данных, блок управления, блок памяти и блоки ввода/вывода информации.

Перечисленные в функциональной схеме блоки есть и у современных компьютеров. К ним относятся:

Арифметико-логическое устройство — АЛУ, в котором происходит обработка данных.
Устройство управления (УУ) отвечает за выполнение программы и согласование взаимодействий всех узлов компьютера. В современных компьютерах АЛУ и УУ изготавливаются в виде единой интегральной схемы — микропроцессора.
Память — устройство, где хранятся программы и данные. Различают внутреннюю и внешнюю память. Основная часть внутренней памяти предназначена для оперативного хранения программ и данных, её принято называть оперативным запоминающим устройством — ОЗУ. К внутренней памяти относится и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, англ. ROM — Read Only Memory для диктора рид онли мемори), в нём содержится программа начальной загрузки компьютера. Основное отличие ПЗУ от ОЗУ заключается в том, что при решении задач пользователя содержимое ПЗУ не может быть изменено. Внешняя память, называемая ещё долговременной, используется для длительного хранения программ и данных.
Устройства ввода используются для преобразования данных в удобную для обработки компьютером форму.
Устройства вывода преобразуют работу ЭВМ в удобную для восприятия человеком форму.

Отличительной особенностью функциональной схемы компьютеров первых поколений от являлось то, что программное управление всеми процессами ввода-вывода происходило от процессора.

Рассмотрим принцип двоичного кодирования информации. Он заключается в том, что в ЭВМ используется двоичная система счисления. Это означает, что любая информация, предназначенная для обработки на компьютере, а также и программы, представляются в виде двоичного кода, т. е. последовательности нулей и единиц.

Благодаря использованию двоичного кодирования для представления не только данных, но и программ, форма их представления становится одинаковой, а это означает, что их можно хранить в единой памяти, поскольку нет принципиальной разницы между двоичным представлением машинной команды, числа, символа и др. В этом заключается принцип однородности памяти.

Оперативная память компьютера представляет собой набор битов — однородных элементов с двумя устойчивыми состояниями, одно из которых соответствует нулю, другое — единице. Группы соседних битов объединяются в ячейки памяти, которые пронумерованы, т. е. имеют свой адрес. Это соответствует принципу адресности памяти.

На современных компьютерах может одновременно извлекаться из памяти и обрабатываться до 64 разрядов, т. е. восьми байтовых ячеек. Это стало возможным при реализации принципа параллельной обработки данных.

С позиции пользователя существуют два противоречивых требования, предъявляемых к памяти компьютера: память должна быть как можно больше, а скорость работы — как можно быстрее.

Противоречие заключается в том, что при увеличении объёма памяти неизбежно уменьшается скорость работы, поскольку увеличивается время на поиск данных. С другой стороны, более быстрая память является и более дорогой, что увеличивает общую стоимость компьютера.

Преодолением противоречия между объёмом памяти и её быстродействием стало использование нескольких различных видов памяти, связанных друг с другом. В этом состоит принцип иерархической организации памяти.

Основным отличием компьютеров от любых других технических устройств является программное управление их работой.

Важным элементом устройства управления является счётчик адреса команд, где в любой момент времени хранится адрес следующей по порядку выполнения команды. Используя значение из счётчика, процессор поочередно считывает из памяти команду программы, расшифровывает её и выполняет. Действия выполняются до завершения работы программы.

Современные персональные компьютеры разнообразны — это и настольные, и переносные, и планшетные устройства. Они различаются по размерам, назначению, но фунциональное устройство у них одинаковое.

Оно определяется архитектурой персонального компьютера.

Архитектура — это наиболее общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов.

Для рассмотрения взаимодействие основных функциональных узлов обратимся к функциональной схеме компьютера.

На ней представлены основные узлы современного компьютера, к которым, как вам уже известно, относятся процессор, внутренняя память, устройства ввода, устройства вывода и внешняя память.

В компьютерах с классической фон-неймановской архитектурой все процессы ввода-вывода находились под управлением процессора. Поскольку процессор является самым быстрым устройством, то любое обращение к устройствам ввода-вывода и ожидание отклика от них замедляло общее время работы.

В современных компьютерах эту проблему решают специальные электронные схемы, которые обеспечивают обмен данных между процессором и внешними устройствами. Они называются контрОллерами, а на функциональной схеме они обозначены буквой К.

При наличии контроллеров данные могут передаваться по магистрали между внешними устройствами и внутренней памятью без использования процессора.

Это существенно снижает нагрузку на работу центрального процессора, а значит приводит к повышению эффективности работы всей вычислительной системы.

Обмен данными между устройствами осуществляется с помощью магистрали.

Магистраль (шина) — устройство для обмена данными между устройствами компьютера.

Магистраль включает в себя шину адреса, шину данных и шину управления.

Шина адреса используется для указания физического адреса устройства;

Шина данных используется для передачи данных между узлами компьютера;

Шина управления организует сам процесс обмена (сигналы чтение/запись, данные готовы/не готовы, обращение к внутренней/внешней памяти и др.)

В современных компьютерах применяется магистрально-модульная архитектура, главное достоинство которой лежит в гибкости конфигурации, т. е. возможности изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых внешних устройств, а также замене старых внешних устройств.

Если спецификация на шину опубликована производителем, т. е. является открытой, то говорят о принципе открытой архитектуры. В этом случае пользователь самостоятельно может выбрать дополнительные устройства для формирования компьютерной системы, учитывающей именно его предпочтения.

Мир современных компьютеров широк и многообразен. Персональные компьютеры давно стали многоядерными. Это относится в том числе к смартфонам и планшетным компьютерам.

Однако, существуют не только персональные компьютеры, но и значительно более нагруженные вычислительные системы. Мы начали урок с путешествия в один из дата-центров Яндекса и вы видели огромное количество серверов, которые позволяет обеспечивать пользователей качественными сервисами в режиме 24х7 с высокой скоростью доступа.

Существуют сегодня и суперкомпьютеры, способные решать научные задачи, производить вычисления, связанные с космическими телами, исследованиями микромира и др.

Технические характеристики электронной техники находятся вблизи предельных значений, а это означает необходимость новых технологических решений. Сегодня ведутся исследования в области нанотехнологий, квантовых и биологических компьютеров. Одна из задач вашего поколения — найти новые технологические решения для увеличения мощности компьютеров будущего.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Глава 2. Компьютер и его ПО
§ 7. Основополагающие принципы устройства ЭВМ

Принципы Неймана-Лебедева
Фундаментальные идеи (принципы) компьютерных наук независимо друг от друга сформулировали Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев.

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

Принципы Неймана-Лебедева
Сформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не утратили свою актуальность и в наши дни.
состав основных компонентов вычислительной машины
принцип двоичного кодирования
принцип однородности памяти
принцип адресности памяти
принцип иерархической организации памяти
принцип программного управления
1
2
3
4
5
6

Функциональная схема
Устройство, способное производить автоматические вычисления, должно иметь набор компонентов: блок обработки данных, блок управления, блок памяти, блоки ввода/вывода информации.

Состав компонентов
Процессор – информационный центр. Управляет всеми процессами и пропускает через себя все информационные потоки.
Составные блоки процессора:

арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет обработку данных
устройство управления (УУ) обеспечивает выполнение программы и организует согласованное взаимодействие всех узлов компьютера

Принцип однородности памяти
Команды программ и данные хранятся в одной и той же памяти. Команды и данные отличаются только по способу использования. Это утверждение называют принципом однородности памяти.
Ячейка
Сегмент
Сегмент
Сегмент
Сегмент
Память
Принцип однородности памяти

Принцип адресности памяти
Команды и данные размещаются в единой памяти, состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса). Это принцип адресности памяти.

Принцип иерархичности памяти
Можно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера:
объём памяти должен быть как можно больше
время доступа к памяти должно быть как можно меньше
В современных компьютерах используются устройства памяти нескольких уровней, различающиеся по своим основным характеристикам: времени доступа, сложности, объёму и стоимости.

Принцип иерархичности памяти
Трудности физической реализации запоминающего устройства высокого быстродействия и большого объёма требуют иерархической организации памяти.
Медленно
…
Быстро
Время доступа
Дорого
…
Дешево

Мало
…
Много
Объем памяти
Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне.

Принцип программного управления
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности команд. Команды представляют собой закодированные управляющие слова, в которых указывается:
какое выполнить действие
из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в операции)
в какую ячейку записать результат операции
Принцип программного управления определяет общий механизм автоматического выполнения программы.

Принцип программного управления
да
нет
Чтение и расшифровка команды
Формирование адреса очередной команды
Выполнение команды
Программа завершена?
Передать управление операционной системе

Архитектура компьютера
Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных узлов.

Архитектура компьютера
Магистраль (шина) - устройство для обмена данными между устройствами компьютера.
Шина адреса
Шина управления
Шина данных
Процессор (АЛУ, УУ)
Память
(ОЗУ, ПЗУ)
Устройства ввода
Устройства вывода
Внешняя
память
к
к
к
По шине управления передаются сигналы, управляющие обменом информацией между устройствами и синхронизирующие этот обмен.
Контроллер – специальный микропроцессор для управления внешними устройствами.

Архитектура компьютера
Данные между внешними устройствами по магистрали передаются напрямую
Существенное снижение нагрузки на центральный процессор
Повышение эффективности работы всей вычислительной системы
Современные компьютеры обладают магистрально-модульной архитектурой, главное достоинство которой заключается в возможности легко изменить конфигурацию.

Направления развития
Электронная техника подошла к предельным значениям своих тех-нических характеристик, которые определяются физическими законами
Поиск неэлектронных средств хранения и обработки данных. Создание квантовых и биологических компьютеров
НАНОТЕХНОЛОГИИ

Самое главное
Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев сформулировали основополагающие принципы построения компьютеров:
состав основных компонентов вычислительной машины;
принцип двоичного кодирования;
принцип однородности памяти;
принцип адресности памяти;
принцип иерархической организации памяти;
принцип программного управления.

Самое главное
Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных функциональных узлов. Архитектура первых компьютеров предполагала взаимодействие всех устройств через процессор и наличие неизменного набора внешних устройств.
Современные компьютеры обладают открытой магистрально-модульной архитектурой – устройства взаимодействуют через шину, что способствует оптимизации процессов внутреннего обмена информацией.
Современная архитектура позволяет легко изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых или замены старых внешних устройств.

Фундаментальные идеи (принципы) компьютерных наук независимо друг от друга сформулировали Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев.

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

Основоположники ЭВМ

Джон фон Нейман (1903-1957) –американский учёный, сделавший важный вклад в развитие математики и физики. В 1946 г. , анализируя сильные и слабые стороны ЭНИАКа , совместно с коллегами пришёл к идее нового типа организации ЭВМ.

Принципы Неймана-Лебедева

Сформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не утратили свою актуальность и в наши дни.

состав основных компонентов вычислительной машины

принцип двоичного кодирования

принцип однородности памяти

принцип адресности памяти

принцип иерархической организации памяти

принцип программного управления

Функциональная схема

Устройство, способное производить автоматические вычисления, должно иметь набор компонентов: блок обработки данных, блок управления, блок памяти, блоки ввода/вывода информации.

Состав компонентов

Процессор - информационный центр. Управляет всеми процессами и пропускает через себя все информационные потоки.

Составные блоки процессора :

Состав компонентов

хранение исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки информации, программы обработки информации

временное хранение программ и данных в процессе обработки

предназначена для длительного хранения программ и данных в периоды между сеансами обработки

программа начальной загрузки компьютера.

Комментарии :

При отключении источника энергии вся информация, содержащаяся в оперативной памяти (ОЗУ) пропадет. ОЗУ – энергозависимая память.

Кроме представленного деления памяти, различают энергозависимую память и энергонезависимую. Какая часть памяти является энергозависимой?

Алгоритмы обработки информации

Состав компонентов

Мышь, джойстик, графический планшет, сенсорный экран

Ввод графической информации

Сканер, фотоаппарат, видео-камера

Ввод звуковой информации

Джойстик, руль, световой пистолет

Алгоритмы обработки информации

Состав компонентов

Дисковод, сетевая плата, интерактивная доска

Вывод графической информации

Принтер, графопостроитель, монитор, проектор

Вывод звуковой информации

Колонки, наушники, встроенный динамик

Игровой контроллер (при столкновении вибрирует)

Принцип двоичного кодирования

Вся информация, предназначенная для обработки на компьютере (числа, тексты, звуки, графика, видео), а также программы её обработки представляются в виде двоичного кода .

Выбор двоичной системы счисления обусловлен:

Использование в компьютерной технике классической двоичной системы счисления не лишено недостатков.

Знаки троичной симметричной системы счисления

Принцип однородности памяти

Команды программ и данные хранятся в одной и той же памяти. Команды и данные отличаются только по способу использования. Это утверждение называют

принципом однородности памяти .

Принцип адресности памяти

Команды и данные размещаются в единой памяти, состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса). Это принцип адресности памяти .

Адрес ячейки

Какой объем памяти отведен под запись адреса ячейки?

Комментарии :

1. В 16-системе счисления существует 16 цифр.

16≥2 4 . 4 бита используется для записи одной цифры.

8 цифр *4 бита = 32 бита = 4 байта

Ответ: 4 байта

2. Каждому байту памяти соответствует свой уникальный адрес. На запись одного адреса отведено 32 бита. Разных адресов существует 2 32 .

2 32 байт = 2 2 Гбайт= 4 Гбайт.

Ответ: 4 Гбайта

Оцените максимально возможный объем памяти компьютера, допускающего такую адресацию.

Принцип иерархичности памяти

Можно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера:

объём памяти должен быть как можно больше
время доступа к памяти должно быть как можно меньше

В современных компьютерах используются устройства памяти нескольких уровней, различающиеся по своим основным характеристикам: времени доступа, сложности, объёму и стоимости .

Время доступа

Объем памяти

Принцип иерархичности памяти

Трудности физической реализации запоминающего устройства высокого быстродействия и большого объёма требуют иерархической организации памяти .

Цена за байт

Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне.

Принцип программного управления

Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности команд. Команды представляют собой закодированные управляющие слова, в которых указывается:

какое выполнить действие
из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в операции)
в какую ячейку записать результат операции

Принцип программного управления определяет общий механизм автоматического выполнения программы.

Принцип программного управления

Чтение и расшифровка команды

Формирование адреса очередной команды

Передать управление операционной системе

Архитектура компьютера

Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных узлов.

Архитектура компьютера

Магистраль (шина) - устройство для обмена данными между устройствами компьютера.

Шина адреса используется для указания физического адреса по которому устройство обращается для проведения операции чтения или записи.

По шине управления передаются сигналы, управляющие обменом информацией между устройствами и синхронизирующие этот обмен.

Шина данных используется для передачи данных между узлами компьютера

Процессор (АЛУ, УУ)

Комментарии

Слайд содержит интерактивные элементы:

Шина адреса
Шина данных
Шина управления
Контроллер

Контроллер – специальный микропроцессор для управления внешними устройствами.

Архитектура компьютера

Данные между внешними устройствами по магистрали передаются напрямую

Существенное снижение нагрузки на центральный процессор

Повышение эффективности работы всей вычислительной системы

Современные компьютеры обладают магистрально-модульной архитектурой, главное достоинство которой заключается в возможности легко изменить конфигурацию.

Направления развития

Электронная техника подошла к предельным значениям своих тех-нических характеристик, которые определяются физическими законами

НАНОТЕХНОЛОГИИ

Поиск неэлектронных средств хранения и обработки данных. Создание квантовых и биологических компьютеров

Комментарии : Рисунок поколений взят из презентации

10-6-1 История развития ВТ.pptx

Самое главное

Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев сформулировали основополагающие принципы построения компьютеров :

Самое главное

Архитектура — это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных функциональных узлов. Архитектура первых компьютеров предполагала взаимодействие всех устройств через процессор и наличие неизменного набора внешних устройств.

Современные компьютеры обладают открытой магистрально-модульной архитектурой – устройства взаимодействую через шину, что способствует оптимизации процессов внутреннего обмена информацией.

Современная архитектура позволяет легко изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых или замены старых внешних устройств.

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

Джон фон Нейман (1903-1957) – американский учёный, сделавший важный вклад в развитие математики и физики. В 1946 г., анализируя сильные и слабые стороны ЭНИАКа, совместно с коллегами пришёл к идее нового типа организации ЭВМ.

Функциональная схема

Состав компонентов

Процессор – информационный центр. Управляет всеми процессами и пропускает через себя все информационные потоки.

Составные блоки процессора :

• арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет обработку данных

• устройство управления (УУ) обеспечивает выполнение программы и организует согласованное взаимодействие всех узлов компьютера

Ввод информации в компьютер:

Вывод информации из компьютера:

Принцип двоичного кодирования

Вся информация, предназначенная для обработки на компьютере (числа, тексты, звуки, графика, видео), а также программы её обработки, представляются в виде двоичного кода.

Выбор двоичной системы счисления обусловлен:

• простотой выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления

• простотой технической реализации

Принцип однородности памяти

Команды программ и данные хранятся в одной и той же памяти. Команды и данные отличаются только по способу использования. Это утверждение называют принципом однородности памяти.

Принцип адресности памяти

Принцип иерархичности памяти

Можно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера:

• объём памяти должен быть как можно больше

• время доступа к памяти должно быть как можно меньше

Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне.

Принцип программного управления

• какое выполнить действие

• из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в операции)

• в какую ячейку записать результат операции

Принцип программного управления определяет общий механизм автоматического выполнения программы.

Архитектура компьютера

Магистраль (шина) - устройство для обмена данными между устройствами компьютера.

Направления развития

Электронная техника подошла к предельным значениям своих технических характеристик, которые определяются физическими законами.

Нанотехнологии

Поиск неэлектронных средств хранения и обработки данных. Создание квантовых и биологических компьютеров.

Читайте также: