Ведение два класса ЭВМ. Принцип действия ЭВМ
| Вид материала | Документы |
- 1 История развития компьютерной техники, поколения ЭВМ и их классификация Развитие, 1329.92kb.
- Малых ЭВМ (СМ эвм), 153.2kb.
- Программы общего назначения в решении медицинских задач. История развития средств вычислительной, 59.78kb.
- Рабочая программа по дисциплине "Схемотехника эвм" для специальности 22. 01 "эвм, комплексы,, 87.32kb.
- План 1 ЭВМ в управлении производством. 2 Гибкие производственные системы, 326.3kb.
- Программа дисциплины по кафедре Вычислительной техники Cхемотехника ЭВМ, 731.86kb.
- Программа по кафедре Вычислительной техники основы Cхемотехники ЭВМ, 492.8kb.
- Реферат на тему: "Внешние устройства персонального компьютера.", 375.1kb.
- Вопросы к экзамену по дисциплине «Микропроцессорные средства» для студентов 3-го курса, 16.07kb.
- Адресная структура команд микропроцессора и планирование ресурсов > 4 Виртуальная память, 3223.66kb.
ВЕДЕНИЕ
Два класса ЭВМ. Принцип действия ЭВМ.
Первая механическая вычислительная машина была изобретена 1893г. английским ученым Бебиджем. Эта машина реализована в 50-х годах и является экспонатом лондонского музея вычислительной техники. Она выполняет 1000 оп/сек. Существуют 2 класса ЭВМ: аналоговые и цифровые.
Преимуществом аналоговых ЭВМ является: высокая точность обработки информации. Недостатком - большие размеры, малая скорость обработки информации.
Информация - это сведения о тех или иных явлениях природы, событиях в общественной жизни и технических аспектах.
Современная ЭВМ может обрабатывать два класса информации: дискретную и непрерывную.
К свойствам ЭВМ относятся:
- автоматизация вычислительного процесса на основе программного управления;
- очень высокая скорость выполнения логических и арифметических операций;
- возможность хранения большого количества данных;
- широкий круг решаемых задач.
Классическая схема ЭВМ показана на рисунке1.
Рисунок 1
где ПРУ - пульт ручного управления.
УУ - устройство управления. Служит для управления внешними, по отношению к себе, устройствами.
Уввод - устройство ввода (сетевая карта, дисководы, сканер). Служат для передачи внешних данных.
АЛУ - арифметико-логическое устройство. Служит для выполнения арифметических и логических операций. В любом классе ЭВМ выполняется только одна операция - сложение. УУ и АЛУ образуют процессор.
ОП - оперативная память. Служит для временного хранения информации, которая в данный момент времени обрабатывается процессором.
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство. BIOS (Basic Input Output System) - базовая система ввода - вывода. Содержит в себе инструкции, необходимые для организации ввода - вывода информации.
ВЗУ - внешнее запоминающее устройство. Служит для долговременного хранения информации.
УВыв - устройство вывода (монитор, принтер, графопостроитель, зв. карта).
ЭВМ общего назначения. Малые ЭВМ. Микро ЭВМ. Микропроцессоры
ЭВМ общего назначения
Блок-схема ЭВМ общего назначения показана на рисунке 2.
Рисунок 2
Селекторный и блок-мультиплексный канал может одновременно обмениваться информацией со всеми подключенными к нему периферийными устройствами.
Байт-мультиплексный канал может обмениваться информацией с одним периферийным устройством на каждой линии.
Процессор обрабатывает информацию со скоростью примерно 10 млн. оп/сек. Длина машинного слова составляет 32 бита, а время доступа к памяти 1мк. сек.
Малые ЭВМ.
Малые ЭВМ имеют открытую архитектуру, т. е. взаимозаменяемые блоки.
Структурная схема малой ЭВМ показана на рисунке 3.
Рисунок 3
ШММС - шина межмодульной связи. Состоит из шин: адреса, данных, управления.
Шина данных является двунаправленной, причем обмен информацией в ту или в другую сторону по двум направлениям одновременно. Такой способ обмена информацией называется дуплексным.
Шина адреса является двунаправленной, но обмен информацией происходит с разделением времени. Такой способ обмена информацией называется полудуплексным
Шина управления является однонаправленной. Такой способ обмена информацией называется симплексным.
В первых поколениях малых ЭВМ шина данных была 8 битной, в современных 64бита. Время доступа к памяти составляет 10 - 80н.сек. Скорость обработки информации составляет 100 - 1000 миллионов оп/сек. Малые ЭВМ не используются в системах реального времени.
Микро-ЭВМ.
Это специализированные ЭВМ, использующиеся в системах реального времени. Время реакции МЭВМ на внешний сигнал 1 - 2 н сек. Объём ОЗУ - 64 кБит. Микро-ЭВМ имеет структуру малой ЭВМ.
Мини ЭВМ.
Это ЭВМ реализована на 1 кристалле. Она представляет собой законченный модуль, управляемый на уровне машинных кодов.
Микропроцессоры.
Это устройства выполнены на нескольких кристаллах, каждый из которых выполняет функцию одного узла процессора.
Раздел 1. Архитектура электронно-вычислительных машин.
Тема 1.1. Принцип построения процессора.
Рисунок 1
Как показано на рисунке 1, центральный процессор большинства ЭВМ с фон неймановской архитектурой содержит устройство управления, арифметико-логическое устройство и группу регистров.
Устройство управления (УУ) управляет и координирует работу всех элементов центрального процессора, управляет процессом обмена информацией с другими блоками ЭВМ.
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) (или операционный блок) предназначено для выполнения арифметических и логических операций над двоичными числами.
Регистры центрального процессора, как и ячейки оперативной памяти, представляют собой узлы для запоминания и хранения двоичных чисел, однако они, размещаясь в самом центральном процессоре, выполняют свои важные специфические функции.
Регистры могут быть сгруппированы следующим образом:
1. Регистры общего назначения (РОН). Это восемь 32 битных регистра, которые могут произвольно использоваться программистами.
2. Регистры сегментов (РС). Данные регистры содержат селекторы сегментов, соответствующих различным формам доступа к памяти.
Например, существуют специальные сегментные регистры для доступа к пространству кода и пространству стека. Шесть сегментных регистров определяют, какие сегменты памяти доступны в каждый определенный момент времени.
3. Регистр состояния (регистр системных флагов) и управляющие регистры (РС и УР). Данные регистры определяют и позволяют изменять состояние процессора i486.
Регистры общего назначения.
Регистрами общего назначения называются 32 битные регистры EAX, EBX, ECX, EDX, EBP, ESP, ESI и EDI. Данные регистры используются для хранения операндов логических и арифметических команд. Кроме того, они могут использоваться для хранения операндов при вычислении адресов (кроме регистра ESP, который не может быть использован как индексный операнд). Имена указанных регистров наследованы от имен регистров общего назначения процессора 8086 AX, BX, CX, DX, BP, SP, SI и DI. В Таблице 1 показано, как можно адресовать младшие 16 бит регистров общего назначения процессора i486, используя имена регистров процессора 8086.
Каждый байт 16 битных регистров AX, BX, CX и DX также имеет свое имя. Байты этих регистров называются AH, BH, CH и DH (старшие байты) и AL, BL, CL и DL (младшие байты).
| 8 БИТ | 16 БИТ | 32 БИТА |
| AL AHBL BH CL CH DL DH | AX BX CX DXSI DI BP SP | EAX EBX ECX EDX ESI EDI EBP ESP |