ЛЕКЦИЯ

Компьютер - это многофункциональное электронное автоматическое устройство для обработки информации (ввод, хранение, преобразование, вывод). Компьютер - это совокупность аппаратных средств (hardware) и программного обеспечения (software). Синонимы: ПК, РС, ЭВМ.

Устройства ввода данных Процессор Память Устройства вывода данных Рис.1. Структурная схема канонической ЭВМ

Были разработаны и опубликованы в 1946 г. венгерским математиком и физиком Джоном фон Нейманом и его коллегами Г. Гольдстайном и А. Берксом в ставшем классическом отчете «Предварительное обсуждение логического конструирования электронного вычислительного устройства».

3.1. Программное управление работой ЭВМ. (идея Чарльза Бэббиджа); Программы состоят из отдельных шагов-команд; команда осуществляет единичный акт преобразования информации; последовательность команд, необходимая для реализации алгоритма, является программой; все разновидности команд, использующиеся в конкретной ЭВМ, в совокупности являются языком машины или системой команд машины.

3.2. Принцип условного перехода. Это возможность перехода в процессе вычислений на тот или иной участок программы в зависимости от промежуточных, полученных в ходе вычислений результатов; реализация этого принципа позволяет легко осуществлять в программе циклы с автоматическим выходом из них, итерационные процессы и т.п. Благодаря принципу условного перехода, число команд в программе получается значительно меньше, чем при использовании программы за счет многократного вхождения в работу участков программы.

3.3. Принцип хранимой программы. Заключается в том, что команды представляются в числовой форме и хранятся в том же ОЗУ, что и исходные данные. Команды для исполнения выбираются из ОЗУ в УУ, а числа – в АЛУ. Для ЭВМ и команда и число являются машинным словом, и если команду направить в АЛУ в качестве операнда, то над ним можно произвести арифметические операции, изменив ее. Это открывает возможность преобразования программ в ходе их выполнения; кроме того это обеспечивает одинаковое время выборки команд и операндов из ОЗУ для выполнения, позволяет быстро менять программы и их части, вводить непрямые системы адресации, видоизменять программы по определенным правилам.

3.4. Принцип использования двоичной системы счисления для представления информации в ЭВМ. Это существенно упрощает техническую конструкцию ЭВМ.

3.5. Принцип иерархичности ЗУ. Это компромисс между емкостью и временем доступа к данным для обеспечения относительной дешевизны.

Компьютерная программа – это: Упрощенно - закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру; Точнее - алгоритм для исполнения компьютером, записанный на языке машинных двоичных кодов, или на специальном языке программирования.

Архитектура ЭВМ – совокупность ее свойств и характеристик, рассматриваемых с точки зрения пользователя машины. Полный комплекс значимых для пользователя общих вопросов функциональной и структурной организации ЭВМ, общения с нею, организации вычислительного процесса, включая совокупность характеристик и параметров ЭВМ, влияющих на решение этих вопросов, охватывается понятием архитектуры.

Важнейшие для пользователя группы характеристик ЭВМ, определяющие ее архитектуру: характеристики машинного языка и системы команд (количество и состав команд, их форматы, системы адресации, наличие программно-доступных регистров в процессоре и т.д.), которые определяют алгоритмические возможности процессора ЭВМ; технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ: производительность, показатели надежности, точности, емкость памяти, потребляемая мощность, стоимость и т.д.; характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; наличие возможности подключения дополнительных модулей (сверхоперативной памяти, канала прямого доступа к памяти, арифметического расширителя и др.) с целью расширения базовой конфигурации или улучшения технических характеристик базовых модулей; состав программного обеспечения и принципы его взаимодействия с техническими средствами ЭВМ.

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип.

Магистраль (системная шина) - это набор электронных линий, связывающих процессор, основную память и периферийные устройства воедино относительно передачи данных, служебных сигналов и адресации памяти.

На передней панели: лицевые панели накопителей НГМД и световые индикаторы; сетевой выключатель; световой индикатор подачи на ПК эл.питания, световой индикатор активности винчестера; кнопка Reset (Сброс) перезапуска ПК; иногда кнопка Turbo переключения тактовой частоты ПК (устаревшие модели); цифровой индикатор тактовой частоты ПК (устаревшие модели).

На задней панели: разъемы коммуникационных портов; разъем кабеля монитора; разъем питания монитора.

Обмен информацией между отдельными устройствами компыотера производится по образующим магистраль трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям связи), соединяющим все модули - шине данных, шине адресов, шине управления. Разрядность шины определяется количеством битов информации, передаваемых по шине параллельно. К основным режимам работы процессора с использованием передачи данных можно отнести (см. схему): запись/чтение данных из оперативной памяти (оперативное запоминающее устройство ОЗУ); запись/чтение данных из внешних запоминающих устрой (ВЗУ); чтение данных с устройств ввода; пересылка данных на устройства вывода. Выбор абонента по обмену данными производит процессор, формируя код адреса данного устройства, а для ОЗУ - код адреса ячейки памяти.

Адресная шина предназначена для передачи кода адреса, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к устройствам (однонаправленная шина). Шина управления предназначена для передачи сигналов определяющих характер обмена информацией (ввод/вывод), и сигналов, синхронизирующих взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.