Слайд 2Архитектура ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана
Слайд 3Принципы фон-Неймана
1) Принцип двоичного кодирования.
2) Принцип программного управления.
3) Принцип
однородности памяти.
4) Принцип адресности.
5) Принцип жесткости архитектуры.
Слайд 4Принцип двоичного кодирования.
Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ,
кодируется с помощью двоичных сигналов.
Слайд 5Принцип программного управления.
Из него следует, что программа состоит из
набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в
определенной последовательности.
Слайд 6Принцип однородности памяти.
Программы и данные хранятся в одной и
той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в
данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Слайд 7Принцип адресности.
Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору
в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Слайд 8Принцип жесткости архитектуры.
Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка
команд.
Слайд 9Архитектура ЭВМ
структура памяти ЭВМ;
способы доступа к памяти и внешним устройствам;
возможность
изменения конфигурации компьютера;
система команд;
форматы данных;
организация интерфейса.
Слайд 10Структура персонального компьютера
Слайд 11Основной цикл работы ЭВМ
1) согласно содержимому счетчика адреса команд, считывается
очередная команда программы (ее код обычно заносится на хранение в
специальный регистр УУ, который носит название регистра команд);
2) счетчик команд автоматически изменяется так, чтобы в нем содержался адрес следующей команды (в простейшем случае для этой цели достаточно к текущему значению счетчика прибавить некоторую константу, определяющуюся длиной команды);
3) считанная в регистр команд операция расшифровывается, извлекаются необходимые данные и над ними выполняются требуемые действия.
Слайд 12Микропроцессор
чтение и дешифрацию команд из основной памяти;
чтение данных
из ОП и регистров адаптеров внешних устройств;
прием и обработку
запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ;
обработку данных и их запись в ОП и регистры адаптеров ВУ;
выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК.
Слайд 13Cостав микропроцессора
Устройство управления (УУ)
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Микропроцессорная память
(МПП)
Генератор тактовых импульсов.
Слайд 14МП типа CISC (Complex Instruction Set Computing) с полным набором
команд
В рабочих станциях, серверах среднего звена и персональных компьютерах используются
процессоры с CISC.
Слайд 15МП типа RISC (Reduced Instruction Set Computing) с сокращенным набором
команд
В настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к
примеру, ARMВ настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARCВ настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVRВ настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPSВ настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPS, POWERВ настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPS, POWER и PowerPCВ настоящее время многие архитектуры процессоров являются RISC-подобными, к примеру, ARM, DEC Alpha, SPARC, AVR, MIPS, POWER и PowerPC. Наиболее широко используемые в настольных компьютерах процессоры архитектуры x86 ранее являлись CISC-процессорами, однако новые процессоры, начиная с Intel 486DX, являются CISC-процессорами с RISC-ядром. Они непосредственно перед исполнением преобразуют CISC-инструкции x86-процессоров в более простой набор внутренних инструкций RISC.
Слайд 16За годы после появления архитектуры RISC были реализованы и другие
альтернативы — например, VLIW, MISC, OISC, массово-параллельная обработка, систолическая матрица (англ. Systolic
array), переконфигурируемые вычисления (англ. Reconfigurable computing), потоковая архитектура (англ. Dataflow architecture).
Слайд 18Основная память (ОП).
предназначена для хранения и оперативного обмена информацией
с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств:
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Слайд 19Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
электронное устройство, в котором хранится информация
о самом компьютере, а также небольшие по объему, но часто
выполняемые программы, например, базовая система ввода-вывода (BIOS). Данные, расположенные в ПЗУ, хранятся постоянно и не пропадают, в отличие от оперативной памяти, при выключении компьютера. Этот тип памяти называют ROM (Read Only Memory)
Слайд 20Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)
Предназначено для хранения переменой информации, т.к.
оно допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором соответствующих
операций.
Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, этот вид памяти называется памятью с произвольной выборкой – RAM (Random Access Memory)
Слайд 22Внешняя память.
накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД)
накопители на
оптических дисках (CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory)
Мобильные накопители
USB Flash Drive
Слайд 23Жесткий диск
комплект, состоящий из дисковых пластин, покрытых с двух
сторон магнитным слоем;
электродвигатель, осуществляющий их вращение;
магнитные головки, осуществляющие
чтение и запись информации с дисков;
электронное устройство, управляющее работой всего комплекса.
Слайд 27Системная шина -
Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и
связь всех его устройств между собой.
кодовую шину данных (КШД), содержащую
провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;
кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.
Слайд 28Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
1) между микропроцессором
и основной памятью;
2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
3)
между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Слайд 29Контроллер прерываний
Прерывание - временный останов выполнения одной программы в
целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной)
программы.
Слайд 30Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от
внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал
прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым.
Слайд 31Контроллеры (адаптеры)
Служат для подключения периферийных устройств к шинам микропроцессора, обеспечивая
совместимость их интерфейсов. Они осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по
запросу микропроцессора