Состав вычислительной системы называют конфигурацией. Ввиду того, что аппаратные и программные средства рассматривают отдельно, различают аппаратную и программную конфигурации.
Аппаратные средства ВС − это устройства и приборы. По способу расположения относительно центрального процессора различают внутренние (звуковая карта, винчестер и т.д.) и внешние устройства.
Внешняя архитектура:
системный блок;
монитор (дисплей);
внешние устройства ввода клавиатура, манипулятор «мышь» и др.
К компьютеру могут подключаться и другие устройства: модемы, принтеры, сканеры и т.п. Ниже мы рассмотрим устройство персонального компьютера более подробно.
Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью аппаратных интерфейсов. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Протокол это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.
Аппаратные интерфейсы по способу передачи данных условно подразделяются на 2 большие группы: последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный одновременно группами битов. Количество битов, участвующий в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса, например, восьмиразрядные параллельные интерфейсы передают 1 байт за 1 цикл.
Устройство последовательных интерфейсов проще. Как правило, для них не надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства, поэтому их часто называют асинхронными интерфейсами. Пропускная способность их меньше и КПД ниже, т.к. обмен данными производится не байтами, а битами, кбит/с, Мбит/с. Их применяют для медленных устройств (контрольных датчиков, малопроизводительных устройств связи и т.д.)
Параллельные интерфейсы имеют более сложное устройство, чем последовательные, но обеспечивают более высокую производительность. Их применяют там, где нужна высокая скорость передачи данных: для подключения принтеров, сканеров и т.п. Производительность параллельных интерфейсов измеряют байтами в секунду, кбайт/с, Мбайт/с.
Принципы фон Неймана
Принцип однородности памяти
Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в памяти неразличимы. Распознать их можно только по способу использования; то есть одно и то же значение в ячейке памяти может использоваться и как данные, и как команда, и как адрес в зависимости лишь от способа обращения к нему. Это позволяет производить над командами те же операции, что и над числами, и, соответственно, открывает ряд возможностей. Так, циклически изменяя адресную часть команды, можно обеспечить обращение к последовательным элементам массива данных. Такой прием носит название модификации команд и с позиций современного программирования не приветствуется. Более полезным является другое следствие принципа однородности, когда команды одной программы могут быть получены как результат исполнения другой программы. Эта возможность лежит в основе трансляции — перевода текста программы с языка высокого уровня на язык конкретной вычислительной машины.
Принцип адресности
Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент доступна любая ячейка. Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса.
Принцип программного управления
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов — команд. Каждая команда предписывает некоторую операцию из набора операций, реализуемых вычислительной машиной. Команды программы хранятся в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняются в естественной последовательности, то есть в порядке их положения в программе. При необходимости, с помощью специальных команд, эта последовательность может быть изменена. Решение об изменении порядка выполнения команд программы принимается либо на основании анализа результатов предшествующих вычислений, либо безусловно.
Принцип двоичного кодирования
Согласно этому принципу, вся информация, как данные, так и команды, кодируются двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат. Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. В числовой информации обычно выделяют поле знака и поле значащих разрядов. В формате команды можно выделить два поля: поле кода операции и поле адресов.
