Принципы организации и работы компьютеров

структура компьютера
3. Виды памяти и их сравнительная характеристика

V века до н. э. в Древней Греции, Древнем Риме.
Счёт

осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов.
В абаке использована позиционная система представления чисел.
Первые абаки использовали пятеричную систему счисления и служили не столько для облегчения вычислений, сколько для запоминания промежуточных результатов.

механический калькулятор. В машине Паскаля каждой цифре соответствовало определенное положение

разрядного колеса, разделенного на 10 секторов. Сложение в такой машине осуществлялось поворотом колеса на соответствующее число секторов.

друг с другом колёс. Добавленная в конструкцию движущаяся часть и

специальная рукоятка, позволявшая крутить ступенчатое колесо, позволяли ускорить повторяющиеся операции сложения, при помощи которых выполнялось деление и перемножение чисел.

которые сформулировал в 1945 г. Джон фон Нейман

Принцип программного

управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами в памяти можно выполнять такие же действия, как и над данными. Таким образом, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

главные устройства:
память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
центральный процессор,

включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
устройства ввода;
устройство вывода.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

функции компьютера по обработке информации.

Процессоры характеризуются быстродействием, разрядностью и

тактовой частотой.
Быстродействие (вычислительная мощность) – это среднее число операций процессора в секунду.
Тактовая частота. Тактовая равна количеству тактов в секунду. Такт - это промежуток времени между началом подачи текущего импульса генератора тактовой частоты и началом подачи следующего. Тактовая частота отражает уровень промышленной технологии, по которой изготавливался данный процессор.
Разрядность процессора – это максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные.

программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её

работы.
Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и др.
Запоминающее устройство – это внутренняя память процессора. Регистры служат промежуточной быстрой памятью, используя которые, процессор выполняет расчёты и сохраняет промежуточные результаты. Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций.
Генератор тактовой частоты генерирует электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. В ритме генератора тактовой частоты работает центральный процессор.

описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти

и т.д.
Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера:
процессора,
оперативного ЗУ,
внешних ЗУ,
периферийных устройств.
Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и

производить при необходимости ее модернизацию.
Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям), соединяющим все модули: шине данных, шине адресов и шине управления.


Данные по шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти, запись/чтение данных из внешней памяти, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода.

связь всех его устройств между собой.
Системная шина включает в себя:
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), провода и схемы сопряжения для параллельной передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

и основной памятью;
между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
между основной

памятью и портами ввода - вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

хранения информации во время работы компьютера. При выключении источника питания

информация в ОЗУ не сохраняется (разрушается).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программой и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

КЭШ-память - это сверхоперативная сверхскоростная промежуточная память. КЭШ устраняет простои процессора, так как скорость обмена процессора с КЭШ в несколько раз выше, чем с ОЗУ. Наличие КЭШ в 256 Кб может увеличить производительность ПК на 20%.

Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и

выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Различают НЖМД и НГМД лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации.

Стример (от англ. streamer), также ленточный накопитель — запоминающее устройство на принципе магнитной записи на ленточном носителе, с последовательным доступом к данным, по принципу действия аналогичен бытовому магнитофону.