4.1. КОМПЬЮТЕР (ЭВМ) - система предназначенная для приема информации от внешних источников, преобразования ее по задаваемым пользователем правилам и выдачи потребителям. Источниками и потребителями могут выступать технические устройства, биологические объекты, люди.
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРА
ПРОЦЕССОР - устройство предназначенное для обработки данных посредством выполнения ПРОСТЕЙШИХ арифметических и логических операций. Простейшие арифметические операции - максимум 4 действия арифметики над целыми числами, простейшие логические - наличие или отсутствие признака и сравнение с нулем (больше нуля, меньше нуля, равно нулю).
ПАМЯТЬ - устройство предназначенное для хранения последовательности операций выполняемых процессором (программы), исходных данных, промежуточных данных и результата.
УСТРОЙСТВА ВВОДА/ВЫВОДА - набор устройств для обеспечения информационной связи компьютера с внешней средой (источниками и приемниками информации).
ИНТЕРФЕЙС - линия связи обеспечивающая взаимодействие перечисленных устройств.
Функциональная структура компьютера это процессор, состоящий из двух блоков – устройства управления и АЛУ (арифметико-логического устройства), Память и Устройства Ввода-Вывода(УВВ).
Память можно разделить на:
Первичные ЗУ (запоминающие устройства)
Основана на элементах электрической схемы и имеет большую скорость, ограниченную лишь скоростью самих монтажных плат. Примером первичной ЗУ является память. ЕЕ в свою очередь можно разделить на два вида: основная память – память, имеющая адреса и кэш-память.
Основную память можно разделить еще на:
RAM(ОЗУ) время доступа одинаковое, не зависит от обращения к ячейке и составляет величину порядка нескольких наносекунд.
ROM(ПЗУ) можно только читать, хранит постоянные программы ОС.
Кэш-память находится на одном чипе с процессором, является очень быстродействующей памятью, для ускорения работы компьютера.
Вторичные ЗУ это магнитные диски, ленты, оптические диски.
Они нужны для долговременного хранения информации, так как первичные ЗУ – энергозависимы, то есть при выключении питания, хранимая на них информация теряется, исключением является только ПЗУ.
Регистры - вид памяти, самый быстродействующий, располагается внутри процессора, являясь его составной частью.
Шина - это набор параллельных проводов. По ней передаются данные, адреса и сигналы управления. Существует много других различных видов соединения устройств. Шина передает информацию в параллельном коде. Это значит, что каждый провод подает свой разряд. На рисунке показан пример шины – 8 разрядная шина. То есть в один момент времени по ней можно передать один байт или 8 бит. Шина вызывает параллельный перенос данных, в отличии например от локальной сети, где данные можно пересылать только последовательно.
В системной шине можно выделить три шины по функциональному назначению – шина данных, шина адреса, шина управления.
Архитектура или организация компьютера — это абстрактное представление компьютера, отражающее его схемотехническую и логическую организацию.
Архитектура включает в себя: структурная схема компьютера, набор регистров, организация памяти и способы адресации памяти, набор и форматы машинных команд, способы представления и организации данных и так далее.
4.2. При создании первых вычислительных машин в 1945 математик Джон фон Нейман описал основы конструкции компьютера. Согласно принципам фон Неймана, компьютер должен иметь следующие устройства:
● Арифметическо-логическое устройство — для непосредственного осуществления вычислений и логических операций.
● Устройство управления — для организации процесса управления программ.
● Запоминающее устройство (память) — для хранения программ и информации.
● Внешние устройства — для ввода и вывода информации.
Подавляющее большинство компьютеров в своих основных чертах соответствует принципам фон Неймана, но схема устройства современных компьютеров несколько отличается от классической схемы. В частности, арифметическо-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в центральный процессор. Многие быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах.
Компьютерная информация хранится в электронном виде в различных запоминающих устройствах, которые называют компьютерной памятью. Для долговременного хранения информации используются постоянные носители компьютерной памяти, которые служат при вводе данных в компьютер и при выводе результатов его работы. Для хранения выполняемых в данный момент программ и промежуточных данных используется оперативная память компьютера, которая работает значительно быстрее постоянных носителей памяти.
В компьютерах используется
