Разделы презентаций


Раздел 1. Введение в архитектуру ЭВМ презентация, доклад

Содержание

План: Базовые определения.Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов.Программный принцип управления.Алгоритм командного цикла для ЭВМ с архитектурой фон Неймана.Конвейер команд.Многоуровневая память.Загрузка ОС и прикладных программ.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Раздел 1. Введение в архитектуру ЭВМ.

1.1. Понятие архитектуры ЭВМ и

общие механизмы функционирования.

Раздел 1. Введение в архитектуру ЭВМ. 1.1. Понятие архитектуры ЭВМ и общие механизмы функционирования.

Слайд 2План:
Базовые определения.
Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов.
Программный принцип

управления.
Алгоритм командного цикла для ЭВМ с архитектурой фон Неймана.
Конвейер команд.
Многоуровневая

память.
Загрузка ОС и прикладных программ.
План: Базовые определения.Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов.Программный принцип управления.Алгоритм командного цикла для ЭВМ с архитектурой

Слайд 31. Базовые определения.
Вычислительная машина (ВМ) – совокупность технических средств,

создающая возможность проведения обработки информации и получения результата в необходимой

форме. В состав ВМ входит и системное программное обеспечение.

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) – программируемое функциональное устройство, состоящее из одного или нескольких взаимосвязанных центральных процессоров, периферийных устройств, управление которыми осуществляется посредством программ, располагающихся в оперативной памяти. Эта машина может производить большой объем вычислений, содержащих большое количество арифметических, логических и других операций без вмешательства пользователя в течение периода выполнения.
1. Базовые определения. Вычислительная машина (ВМ) – совокупность технических средств, создающая возможность проведения обработки информации и получения

Слайд 4Система обработки данных (СОД) – совокупность технических средств и программного

обеспечения, предназначенная для информационного обслуживания пользователей и технических объектов. В

состав технических средств входят: сами ЭВМ, устройства сопряжения ЭВМ с объектами, аппаратура передачи данных и линии связи. Иногда вместо термина СОД используют понятие АСОИ (Автоматизированная система обработки информации).

СОД, настроенную на решение задач конкретной области применения, называют вычислительной системой (ВС).
Система обработки данных (СОД) – совокупность технических средств и программного обеспечения, предназначенная для информационного обслуживания пользователей и

Слайд 5Вычислительная система (ВС) – часть, подсистема АСОИ, конструктивно обособленная и

автономная по своему функциональному назначению.. Иногда под ВС понимается совокупность

взаимосвязанных и согласованно действующих однородных и неоднородных ЭВМ и других устройств, обеспечивающих автоматизацию процессов приема исходной информации от ее источников, обработки информации и выдачи результатов обработки потребителю информации.
Вычислительный комплекс (ВК) – совокупность вычислительных и специальных средств, предназначенных для решения одной или нескольких широко-масштабных задач.
Многопроцессорная вычислительная система – система, в состав которой входят два или несколько процессоров.
Вычислительная система (ВС) – часть, подсистема АСОИ, конструктивно обособленная и автономная по своему функциональному назначению.. Иногда под

Слайд 6Архитектура системы:
архитектура – это набор команд;
архитектура – это

организации системы.

Архитектурой ВМ – это концептуальная структура ВМ.

Архитектура ВС –

это распределение функций, реализуемых системой, между ее уровнями.

Набор интерфейсов:
языки;
системные программы.
Архитектура системы: архитектура – это набор команд; архитектура – это организации системы.Архитектурой ВМ – это концептуальная структура

Слайд 7Архитектура ЭВМ – абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее структурную,

схемотехническую и логическую организацию. Понятие «архитектура ЭВМ» является комплексным и

включает в себя целый ряд элементов, основные из них следующие:
структурная схема ЭВМ;
средства и способы доступа к элементам структурной схемы, включая обмен с внешней средой;
организация и разрядность интерфейсов в ЭВМ;
набор и доступность регистров;
организация и способы адресации памяти;
способы представления и форматы данных ЭВМ;
набор машинных команд;
форматы машинных команд;
обработка нештатных ситуаций (прерывания, особые ситуации, ловушки и т.д.);
топология связи отдельных устройств и модулей.
Архитектура ЭВМ – абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию. Понятие «архитектура ЭВМ»

Слайд 8Таким образом, при разработке архитектуры ЭВМ условно можно выделить вопросы:
общей

структуры, организации вычислительного процесса и общения с машиной;
логической организации представления,

хранения и преобразования информации;
логической организации совместной работы различных устройств;
связанные с аппаратными и программными средствами машин.

Типы архитектур ЭВМ последовательного типа:
Принстонская архитектура;
Гарвардская архитектура.
Таким образом, при разработке архитектуры ЭВМ условно можно выделить вопросы:общей структуры, организации вычислительного процесса и общения с

Слайд 9Вычислительная сеть (сеть ЭВМ) – территориально рассредоточенная многомашинная система, состоящая

из взаимодействующих ЭВМ, связанных между собой каналами передачи данных.

Интерфейс –

совокупность средств и правил, обеспечивающих взаимодействие устройств ЭВМ и ВС, программ, а также пользователей. Интерфейсы могут разграничивать определенные уровни внутри программного обеспечения.
Вычислительная сеть (сеть ЭВМ) – территориально рассредоточенная многомашинная система, состоящая из взаимодействующих ЭВМ, связанных между собой каналами

Слайд 10Архитектура системы – это ее описание на некотором общем уровне,

включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, структуры системы, способов

доступа к ней и пользовательского интерфейса, организации памяти и системы адресации, операция ввода-вывода, управления и т.д.
Применительно к ВС термин «архитектура» используется для описания структуры, принципа действия, конфигурации и взаимного соединения основных элементов системы.
Архитектура системы – это ее описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд,

Слайд 112. Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов.
технические и

эксплуатационные характеристики ЭВМ;
характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ;
возможность

расширения состава технических и программных средств;
возможность изменения структуры;
состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг.
2. Основные характеристики, области применения ЭВМ различных классов. технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ;характеристики и состав функциональных модулей

Слайд 12К основным характеристикам ЭВМ относятся:
быстродействие;
производительность;
iCOMP
емкость запоминающих устройств;
надежность;
точность;
достоверность.

К основным характеристикам ЭВМ относятся: быстродействие;производительность;			iCOMPемкость запоминающих устройств;надежность;точность;достоверность.

Слайд 13Классификация
Классификация ЭВМ по принципу действия:

аналоговые (АВМ);
цифровые (ЦВМ);
гибридные (ГВМ).

КлассификацияКлассификация ЭВМ по принципу действия:аналоговые (АВМ);цифровые (ЦВМ);гибридные (ГВМ).

Слайд 14Классификация ЭВМ по этапам создания.
По этапам создания и используемой элементной

базе ЭВМ условно делятся на поколения:

1-ое поколение, 50-е годы; ЭВМ

на электронных вакуумных лампах.
2-ое поколение, 60-е годы; ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах).
3-е поколение, 70-е годы; ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе).
4-ое поколение, 80-е годы; ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном
5-ое поколение, 90-е годы; ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;
6-ое и последующие поколения; оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейтронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейтронных биологических систем.

Классификация ЭВМ по этапам создания. По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:1-ое

Слайд 15История развития ВТ:
1000-летия назад – счетные палочки, камешки и т.д.
1500

лет назад – счеты;
1642 г. - механическое устройство Б.Паскаля;
1673 г.

– механический арифмометр Г.Лейбница;
1-ая пол. XIX в. – универасальное устройство Ч. Бэббиджа;
1943 г. – вычислительная машина Г.Эйкена;
1945 г. Электронная вычислительная машина Д.фон Неймана;
1950 г. – 1-ая коммерческая электронная вычислительная машина;
1975 г. – 1-ые ПК;
С 1979 г. - развитие микропроцессоров Intel на основе системы команд x86…

История развития ВТ:1000-летия назад – счетные палочки, камешки и т.д.1500 лет назад – счеты;1642 г. - механическое

Слайд 16Классификация ЭВМ по назначению

универсальные (общего назначения);
проблемно-ориентированные;
специализированные.

Классификация ЭВМ по назначениюуниверсальные (общего назначения);проблемно-ориентированные;специализированные.

Слайд 17Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям:
супер-ЭВМ;
большие ЭВМ (мейнфреймы);
малые ЭВМ;
микро

ЭВМ:
4.1. универсальные:
4.1.1. многопользовательские;
4.1.2. однопользовательские (персональные);
4.2. специализированные:
4.2.1. многопользовательские (серверы);
4.2.2. однопользовательские (рабочие

станции).
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям:супер-ЭВМ;большие ЭВМ (мейнфреймы);малые ЭВМ;микро ЭВМ:	4.1. универсальные:		4.1.1. многопользовательские;		4.1.2. однопользовательские (персональные);	4.2. специализированные:		4.2.1. многопользовательские

Слайд 18Классификация ЭВМ на основе области их применения:

настольные ЭВМ (персональные и

рабочие станции);
портативные (персональные) ЭВМ;
серверы;
мейнфреймы;
супер-ЭВМ.

Классификация ЭВМ на основе области их применения:настольные ЭВМ (персональные и рабочие станции);портативные (персональные) ЭВМ;серверы;мейнфреймы;супер-ЭВМ.

Слайд 19 Настольные ЭВМ классифицируются по ценовому признаку:
системы «начального уровня»;
системы «среднего

уровня»;
системы «высшего уровня».
Деление ПК по «спецификации 99»:
массовый;
деловой;
портативный;
рабочая станция;
развлекательный.

Настольные ЭВМ классифицируются по ценовому признаку: системы «начального уровня»;системы «среднего уровня»;системы «высшего уровня».Деление ПК по

Слайд 20Портативные ЭВМ делятся на:
карманные ПК;
ноутбуки.
Портативные ЭВМ – ноутбук:

Портативные ЭВМ делятся на:карманные ПК;ноутбуки.Портативные ЭВМ – ноутбук:

Слайд 21Карманные ПК (КПК) классифицируются по следующим признакам:

Карманные ПК (КПК) классифицируются по следующим признакам:

Слайд 22Типы серверов определяются видом ресурса, которым владеет сервер:
файл-сервер;
сервер баз данных;
принт-сервер;
вычислительный

сервер;
сервер приложений.

Типы серверов определяются видом ресурса, которым владеет сервер:файл-сервер;сервер баз данных;принт-сервер;вычислительный сервер;сервер приложений.

Слайд 23Классификация ВС:

Классификация ВС:

Слайд 243. Программный принцип управления.
В основе принципа программного управления лежит

представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

Алгоритм– точное

предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в конечный результат.
При решении задачи применим общий алгоритм:
1) получить исходные данные;
2) найти решение;
3) сообщить ответ.

Программа – это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке. Программа описывает операции, которые нужно выполнить процессору компьютера для решения поставленной задачи.
3. Программный принцип управления. В основе принципа программного управления лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде

Слайд 25Структура команды:
Команда – это инструкция машине на выполнение элементарной операции.

Набор операций, которые

может выполнять компьютер, и правил их записи образуют машинный язык.

Структура команды:Команда – это инструкция машине на выполнение элементарной операции.Набор операций, которые может выполнять компьютер, и правил их записи

Слайд 26Счетчика команд
это регистр процессора, последовательно увеличивающий хранимый в нем адрес

очередной команды на длину команды.

Суть принципа программного управления заключается в

следующем:
все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд;
каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место нахождения (адрес) операндов и ряд служебных признаков.
Операнды – это переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных.;
для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса, в качестве которых выступают номера ячеек памяти компьютера, предназначенных для хранения объектов;
команды программы расположены в памяти друг за другом, что позволяет микропроцессору организовывать выборку цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти и выполнять команду за командой;
для перехода к выполнению не следующей по порядку команды, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов.
Счетчика командэто регистр процессора, последовательно увеличивающий хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.Суть принципа программного

Слайд 27Код операции – код, находящийся в оперативной части; определяет какая именно

операция выполняется. Занимает 8 бит.

Микрооперация – элементарное действие внутри ВМ.

Адресная часть –

часть, где хранятся адреса.

Регистр команд – регистр, после помещения в который, тело команды начнет выполняться .
Код операции – код, находящийся в оперативной части; определяет какая именно операция выполняется. Занимает 8 бит.Микрооперация – элементарное действие

Слайд 28Принцип программного управления архитектуры фон Неймана обеспечивает универсальность использования компьютера.

Другие принципы

фон Неймана:

Принцип однородности памяти

Принцип адресности

Принцип двоичного кодирования

Принцип программного управления архитектуры фон Неймана обеспечивает универсальность использования компьютера.Другие принципы фон Неймана:Принцип однородности памятиПринцип адресностиПринцип двоичного кодирования

Слайд 29Программы, постоянно размещающиеся в оперативной памяти, называются резидентными.

Программы, загружаемые в оперативную

память только на время выполнения, а затем удаляемые из памяти,

называются транзитными.

Часть машинных программ, обеспечивающих автоматическое управление вычислениями и используемых наиболее часто, может размещаться в ПЗУ, т.е. реализовываться аппаратно.

Программы, записанные в ПЗУ, составляют базовую систему ввода/вывода (BIOS) – является промежуточным звеном между программным обеспечением компьютера и его электронными компонентами.
Программы, постоянно размещающиеся в оперативной памяти, называются резидентными.Программы, загружаемые в оперативную память только на время выполнения, а затем

Слайд 304. Алгоритм командного цикла для ЭВМ с архитектурой фон Неймана.


Используемые регистры:

4. Алгоритм командного цикла для ЭВМ с архитектурой фон Неймана. Используемые регистры:

Слайд 31Откуда берется такая размерность Регистра команд (12 бит)?
ОЗУ – 4096

слов (ячеек), т.е. по 40 двоичных разрядов.
Адреса ячеек – целые

числа от 0 до 4095, для их записи требуется не менее 12 бит.
1 40-разрядная ячейка = 2-е 20-разрядные команды (система команд одноадресная)
1 команда = 20 разрядов = 12 бит (адрес информации) + 6 бит (КОП, т.е. возможно 64 операции) + 2 бита (не используются)
Откуда берется такая размерность Регистра команд (12 бит)?ОЗУ – 4096 слов (ячеек), т.е. по 40 двоичных разрядов.Адреса

Слайд 32Алгоритм командного цикла.
Выборка очередной команды из ОЗУ:

а) адрес очередной команды

копируется из СК в РК, младшие 12 разрядов которого одновременно

служат регистром считываемого из ОЗУ адреса;
б) стандартным образом производится считывание содержимого необходимой ячейки ОЗУ в РП. Считывание происходит точно так же, как если бы требовалось прочитать число, а не пару команд программы.
в) считанный код копируется из РП в РК и ДР так, чтобы в РК оказалась первая команда пары, а в ДР - вторая.

II. Добавление единицы к содержимому счетчика СК, чтобы он показывал адрес следующей ячейки ОЗУ с командами.

III. Дешифрация и выполнение первой команды из РК.

IV. Копирование второй команды пары из  ДР в РК; ее дешифрация и выполнение.

V. Если вычисления не закончены, то перейти к пункту I.
Алгоритм командного цикла.Выборка очередной команды из ОЗУ:а) адрес очередной команды копируется из СК в РК, младшие 12

Слайд 335. Конвейер команд.
Идеи конвейеризации выполнения последовательности команд программы

состоит в следующем:

все операции разбиваются на ряд стандартных

шагов, для выполнения каждого из которых проектируется отдельное устройство.
5. Конвейер команд.  Идеи конвейеризации выполнения последовательности команд программы состоит в следующем:  все операции разбиваются

Слайд 34Пример организации конвейерного выполнения команд программы:

Пример организации конвейерного выполнения команд программы:

Слайд 35На практике трудности процесса могут быть вызваны следующими причинами:

Не все

команды строго одинаковы.
Наиболее критичной операцией конвейера является обращение к ОЗУ.
Последующим

командам могут требоваться результаты предыдущих.
Для выхода на нормальный режим от "пустого" конвейера требуется некоторое время.
Отдельная команда даже при благоприятном стечении обстоятельств в конвейере выполняется дольше, чем если бы она выполнялась отдельно.
На практике трудности процесса могут быть вызваны следующими причинами:Не все команды строго одинаковы.Наиболее критичной операцией конвейера является

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика