Реферат до 31. Архитектура и структура вычислительных систем Структура эвм архитектура эвм глава 2 Принцип работы эвм
![]()
|
Содержание Введение Глава 1 Архитектура и структура вычислительных систем 1.1. Структура ЭВМ 1.2. Архитектура ЭВМ Глава 2 Принцип работы ЭВМ 2.1. Принцип работы логических блоков ЭВМ Заключение Библиографический список Введение Электронно-вычислительные машины (ЭВМ), или, как их теперь чаще называют, компьютеры, - одно из самых удивительных творений человека. В узком смысле ЭВМ - это приспособления, выполняющие разного рода вычисления или облегчающие этот процесс. Простейшие устройства, служащие подобным целям, появились в глубокой древности, несколько тысячелетий назад. По мере развития человеческой цивилизации они медленно эволюционировали, непрерывно совершенствуясь. Однако только в 40-е годы нашего столетия было положено начало созданию компьютеров современной архитектуры и с современной логикой. Именно эти годы можно по праву считать временем рождения современных (естественно, электронных) вычислительных машин. Целью работы является исследование принципов работы логических блоков вычислительных систем. Задачи исследования: Разбор вычислительных систем Выяснение принципа работы логических блоков Выявить выводы по исследованию Объектом исследования является ЭВМ. Предметом исследования – процессы работы ЭВМ. В первой главе рассказывает о составных частях вычислительных систем. Во второй главе говориться о принципах их работы. Глава 1 Архитектура и структура вычислительных системВ своем историческом докладе, опубликованном в 1945 году, Джон фон Нейман выделил и детально описал пять ключевых компонентов того, что ныне называют " архитектурой фон Неймана " современного компьютера. Чтобы компьютер был и эффективным, и универсальным инструментом, он должен включать следующие структуры: центральное арифметико-логическое устройство (АЛУ), центральное устройство управления (УУ), " дирижирующее " операциями, запоминающее устройство, или память, а также устройства ввода-вывода информации. Фон Нейман отмечал, что эта система должна работать с двоичными числами, быть электронным, а не механическим устройством и выполнять операции последовательно, одну за другой. Принципы, сформированные фон Нейманом, стали общепринятыми и положены в основу как больших ЭВМ первых поколений, так и более поздних мини- и микро-ЭВМ. И хотя в последнее время идут активные поиски вычислительных машин, построенных на принципах, отличных от классических, большинство компьютеров построено согласно принципам, определенным Нейманом. 1.1. Структура ЭВМСтруктура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации. Для того, чтобы немного больше иметь представление, что это такое, представляю структуру вычислительных систем на примере персонального компьютера (ПК). ![]() Рис 1. Структура вычислительных систем на примере ПК 1.2. Архитектура ЭВМАрхитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее 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 и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. Для наглядности рис.2. ![]() Рис.2. Архитектура ЭВМ Наиболее распространены следующие архитектурные решения. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд - программа. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью. Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления. Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры - устройства управления периферийными устройствами. Контроллер - устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования. Глава 2 Принцип работы ЭВМСовременные ЭВМ построены в соответствии с принципами, сформулированными фон Нейманом в 1945 г.: - Принцип программного управления: ЭВМ работает по программе, которая находится в оперативной памяти и выполняется автоматически; программы дискретны и представляют собой последовательность команд, каждая из которых осуществляет отдельный акт преобразования информации; все разновидности команд образуют систему команд машины. - Принцип условного перехода: При выполнении программы возможен переход к той или иной команде в зависимости от промежуточных результатов вычислений; это допускает создание циклов. - Принцип хранимой информации: Команды как и операнды представляются в машинном коде и хранятся в оперативной памяти. При работе команды обрабатываются устройством управления процессора, а операнды -- арифметико-логическим устройством. - Принцип использования двоичной системы счисления: Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на элементы, называемыми словами. В двоичной системе используются две цифры 0 и 1, что соответствует двум состояниям двустабильной системы (кнопка нажата-отпущена, транзистор открыт-закрыт, ...) - Принцип иерархичности ЗУ: Компромиссом между необходимой большой емкостью памяти, быстрым доступом к данным, дешевизной и надежностью является иерархия запоминающих устройств: 1) быстродействующее ОЗУ, имеющее небольшую емкость для операндов и команд, участвующих в вычислениях; 2) инерционное ВЗУ, имеющее большую емкость для информации, не участвующей в данный момент в работе ЭВМ. Логическое/виртуальное устройство (ресурс) – устройство, некоторые эксплуатационные характеристики которого (возможно, все) реализованы программным образом. Драйвер логического/виртуального ресурса – программа, обеспечивающая существование и использование соответствующего ресурса. Этот уровень ориентирован на пользователя. Команды данного уровня не зависят от физических устройств, они обращены к предыдущему уровню. На базе этого уровня могут создаваться новые логические ресурсы. При организации драйвера логического устройства могут использоваться драйверы физических или логических/виртуальных устройств. Система поддерживает иерархию драйверов. Многоуровневая унификация интерфейса. Заключение В данной работе исследованы и изучены все принципы работы логических блоков вычислительных систем. Исходя из исследований, можно сделать вывод о том, что ЭВМ функционирует лишь благодаря программному обеспечению. Программное обеспечение можно условно разделить на системное, прикладное и инструментальное. Выполнение любой команды состоит из двух фаз: фазы выборки и фазы исполнения. Важное значение имеют и другие характеристики вычислительной техники, например: универсальность, программная совместимость, вес, габариты, энергопотребление и др. Они принимаются во внимание при оценивании конкретных сфер применения ЭВМ. Библиографический список А. А. Смирнов Архитектура вычислительных систем, М. Наука, 1990 Букчин Л.В., Безрукий Ю.Л. Дисковая система IBM - совместимых компьютеров. - М.: Бином, 1993. - 284 с. Майер Р.В. Информатика: Кодирование информации. Принципы работы ЭВМ- Учебн. пособ. для вузов. --- Глазов: ГИЭИ филиал ИжГТУ, 2004. -- 24 c. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ggpi.org/metod/kaf_d_ph/glava2/glava2 Новожилов, О. П. Архитектура ЭВМ и систем: учебное пособие. — М.: Издательство Юрайт, 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://biblio-online.ru/viewer/arhitektura-kompyuternyh-sistem-v-2-ch-chast-2- 442491?share_image_id=#page/3. Сайт об информатики «Планета информатики» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://inf1.info/ Справочник от Автора24 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://spravochnick.ru/ Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебное пособие для 10-11 классов. Углубленный курс. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. Электронно-библиотечная система "КиберЛенинка" [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/ |