Реферат до 31. Архитектура и структура вычислительных систем Структура эвм архитектура эвм глава 2 Принцип работы эвм
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
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/ |