Содержание Билет №1 3
| Вид материала | Документы |
- Билет №1 Билет №2 Билет, 361.62kb.
- Билет № Жизнь и занятия первобытных людей на территории Беларуси, 142.68kb.
- Билет 15. Типы сказуемого и способы его выражения. Вопросы координации подлежащего, 10150kb.
- Пригласительный билет и программа Издательство Московского государственного университета, 833.38kb.
- Экзаменационные билеты по информатике. 9 класс. Билет, 66.89kb.
- Священному Писанию Ветхого Завета. III курс. 1 билет Исторические книги Ветхого Завета., 81.79kb.
- Пусть жизнь была как подвиг ратный, Который трудно повторить,- еще одну бы жизнь прожить,, 6265.9kb.
- Билет 10, 2.14kb.
- Билет 11, 1.95kb.
- Билет Вопрос Обоснование теории паблик рилейшнз (пиарологии) как самостоятельной дисциплины, 1439.86kb.
Билет № 10
Структура ЭВМ по фон Нейману. Принципы фон Неймана
В 1946 году американский математик Джон фон Нейман сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств, которые и были впоследствии названы его именем. Первой машиной, построенной по схеме фон Неймана, была английская ЭВМ ЭДСАК (1949 г.).
Для того чтобы компьютер был универсальным и эффективным устройством для обработки информации, прежде всего он должен иметь следующие устройства:
- Внешнее входное устройство - для ввода данных и команд программы. Оно должно кодировать входную информацию в виде двоичных чисел.
- Внешнее выходное устройство – для вывода результатов. Оно должно декодировать информацию из двоичных чисел в форму, удобную пользователю.
- Вся входная информация должна попадать в запоминающее устройство, где будет храниться до нужного момента.
- Для реализации команд пользователя служит арифметическое устройство, которое можно объединить с логическим и тогда оно называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), выполняющим арифметические и логические операции (сложение, вычитание, умножение, сравнение чисел и т.д.).
- Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ. Т.е. с помощью УУ программа из ЗУ устройства передаётся в АЛУ, в ЗУ отыскиваются нужные данные, заносятся результаты. УУ организует приём и выдачу информации.
Схема ЭВМ по фон Нейману
Принципы работы компьютера (принципы фон Неймана)
Принцип программного управления.
Т.е. УУ выполняет команды программы автоматически, т.е. без вмешательства человека. Оно может обмениваться информацией с памятью и внешними устройствами ввода-вывода.
Принцип хранимой программы.
ЗУ (память) должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или команды программ. Т.е. одна и та же память предназначена как для хранения данных, так и для хранения программ для обработки этих данных. Все ячейки памяти должны быть одинаково доступны для других устройств компьютера.
Конструкция большинства ЭВМ последующих поколений, где были реализованы эти принципы, получила название «фон-неймановской архитектуры».
Устройства современных компьютеров несколько отличается от «фон-неймановской архитектуры». Например, УУ и АЛУ объединены в единое устройство – центральный процессор. Многие быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах. Тем не менее, большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам, изложенным Джоном фон Нейманом.
Помимо электронных вычислительных машин, построенных по принципу фон Неймана, можно выделить еще следующие классы вычислительных машин:
- калькуляторы и несложные устройства;
- аналоговые вычислительные машины (все величины представлены не в цифровой форме, а в виде непрерывных физических величин), они удобны для проведения непрерывных вычислений;
- гибридные вычислительные системы.
Билет № 11
Архитектура компьютера.
Магистрально-модульный принцип построения компьютера
С середины 60-х годов кардинально изменился подход к созданию вычислительных машин. Вместо разработки аппаратуры и средств математического обеспечения стала проектироваться система, состоящая из синтеза аппаратных (hardware) и программных (software) средств. При этом на главный план выдвинулась концепция взаимодействия. Так возникло новое понятие — архитектура ЭВМ.
Под архитектурой компьютера понимают описание компьютера на некотором общем уровне, включающее логическую организацию структуры и ресурсы компьютера.
Особо подчеркнем, что к архитектуре относится именно наиболее общее логическое построение вычислительных средств, без учета конкретных деталей их реализации. Вопросы физического построения образуют отдельный круг проблем, который принято определять понятием организация. Архитектура и организация — это две дополняющие друг друга стороны описания ЭВМ.
Современным примером общей архитектуры вычислительной техники служат заполнившие мир IBM-совместимые персональные компьютеры, успешно производимые во множестве стран.
Что же обычно относят к архитектуре ЭВМ? Назовем наиболее важное: методы выполнения команд программы, способы доступа к памяти и внешним устройствам, возможности изменения конфигурации оборудования, принципы построения системы команд и их кодирования, форматы данных и особенности их машинного представления.
Несмотря на огромное разнообразие вычислительной техники и ее необычайно быстрое совершенствование, фундаментальные принципы устройства машин, являющиеся составной частью архитектуры, во многом остаются неизменными.
В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип и принципы Джона фон Неймана.
Джон фон Нейман, блестящий математик и физик, изучив конструкцию первых ЭВМ, пришёл к идее нового типа логической организации ЭВМ, а именно:
- наличие арифметико-логического устройства и устройства управления (в современных компьютерах объединены в процессор);
- адресуемая память;
- наличие устройства ввода-вывода информации;
- данные и программы хранятся в одной и той же памяти.
Процессор является 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.
Память предназначена для хранения как данных, так и программ их обработки: согласно фундаментальному принципу хранимой программы, для обоих типов информации используется единое устройство.
Память делится на внутреннюю и внешнюю.
Под внутренней памятью современного компьютера принято понимать быстродействующую электронную память, расположенную на его системной плате.
Наиболее существенная часть внутренней памяти называется ОЗУ — оперативное запоминающее устройство. Его главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач.
Внешняя память реализуется в виде разнообразных устройств длительного хранения информации. Сюда относятся накопители на гибких и жестких магнитных дисках, а также оптические дисководы (устройства для работы с CD- и DVD-дисками). В последнее время широкое распространение получили накопители на основе флэш-памяти.
Для получения информации о результатах необходимо дополнить компьютер устройствами вывода, которые позволяют представить их в доступной человеческому восприятию форме. Наиболее распространенным устройством вывода является монитор, способный быстро и оперативно отображать на своем экране как текстовую, так и графическую информацию. Для того чтобы получить копию результатов на бумаге, используют принтер.
Простейшим устройством ввода является клавиатура. Широкое распространение программ с графическим интерфейсом способствовало популярности другого устройства ввода — манипулятора “мышь”. Наконец, очень эффективным современным устройством для автоматического ввода информации в компьютер является сканер, позволяющий не просто преобразовать картинку с листа бумаги в графическое компьютерное изображение, но и с помощью специального программного обеспечения распознать в прочитанном изображении текст и сохранить его в виде, пригодном для редактирования в обычном текстовом редакторе.
Магистрально-модульный принцип построения компьютера заключается в следующем:
1. Компьютер не является целым, неделимым объектом, а состоит из некоторого количества устройств – модулей. Комплектовать компьютер из этих модулей пользователь может по собственному желанию. Он легко заменять одни устройства на другие, тем самым, модернизируя компьютер.
2. Все модули компьютера связаны между собой через магистраль, которая обеспечивает обмен данными между устройствами.
Магистраль (чаще называемая инженерами системной шиной) состоит из трех следующих частей:
- шина адреса, на которой устанавливается адрес (номер) требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;
- шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация; шина управления, регулирующая этот процесс (сигналы, передающиеся по этой шине, определяют характер обмена информацией по магистрали, показывают, какую операцию – считывание или запись информации нужно производить, синхронизируют обмен данными).
Функциональная схема компьютера
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
- между микропроцессором и основной памятью;
- между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
- между основной памятью и портами ввода-вывода.
Магистрально-модульная организация ПК позволяет реализовать принцип открытой архитектуры. То есть любой внешний производитель оборудования получает информацию, необходимую для подключения его устройства к стандартной шине.
Для того, чтобы все устройства компьютера работали согласовано, не конфликтовали между собой у них должен соблюдаться одинаковый аппаратный интерфейс.
Аппаратный интерфейс – это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой
Для согласования интерфейсов все внешние устройства подключаются
к шине не напрямую, а через контроллеры (адаптеры) и порты.
Рассмотренная нами учебная функциональная схема на практике значительно сложнее. Современный компьютер может содержать несколько согласованно работающих процессоров, прямые информационные каналы между отдельными устройствами, несколько взаимодействующих магистралей и т.д.