3.Общая структура и функции компьютера. Принципы построения эвм Дж. Фон Неймана. Состав материнской платы компьютера.

Любой комп представляет собой сложную иерархическую систему, сост из сотен тысяч (миллионов) электронных компонентов, и предназначен для выполнения следующих основных функций: обработки данных; хранения данных; перемещения данных; управления (возможность выполнения первых трех функций в определенной последовательности).

На верхнем уровне иерархии структура компьютера состоит из 4-х компонентов: Центральный процессор (ЦП) – управляет функционированием всей системы и выполняет обработку данных. Оперативная память (ОП) – хранит исходные данные и всю необходимую инф для обработки данных. Устройства ввода-вывода (УВВ) – перемещают данные между компом и окр ср в обе стороны. Системные внутренние связи – некоторый механизм, обеспечивающий обмен информацией между ЦП, ОП УВВ. Эта структура называется структурой Джона фон Неймана. Принципы Джона фон Неймана: 1)принцип двоичного копирования; 2)принцип программного управления (ЦП выполняет программу, состоящую из набора команд); 3)принцип однородности памяти – над данными любого типа (число, текст, команда) может быть выполнены одни и те же действия; 4)принцип адресности – ОП состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой адрес; 5)принцип линейности памяти – память имеет линейную структуру, т.е. представляет собой вектор. Материнская плата (МП) – это осн часть сист блока компа. МП представляет собой большую печатную плату, на кот располагаются осн электронные устройства компа, линии соединения и разъемы (слоты) для подключения внешних устройств. МП обеспечивает связь между всеми устройствами компа посредством передачи сигнала от одного устр к др. К осн электронным устр отн следующие устр: 1.Микросхемы процессора и сопроцессора; 2.Модули ОП; 3.Шины; 4.Микросхема постоянной памяти; 5.Чипсет – набор микросхем, в который входят контроллеры прерываний, таймер, система управления ОП и шинами, контроллеры внеш устр. От типа чипсета зависят такие важные хар-ки МП, как скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, базовый тип ОП. В чипсет входят мосты, соединяющие шины. Северный мост соединяет между собой процессор, оперативную память и видеошину. Южный мост соединяет шину процессора с шиной расширения, т. е. отвечает за работу со всеми подключенными к компьютеру периферийными устройствами.

4.Состав, назначение, основные характеристики и системы команд центрального процессора. Система прерываний работы центрального процессора.

ЦП представляет собой интегральную схему, реализованную на одном полупроводниковом кристалле. Это программно-управляемое устройство обработки инф. Состав процессора: устройство управления (УУ) – принимает сигналы, поступающие от внеш устр (клавиатуры, мыши), обрабатывает их и сообщает др устр, какие действия необходимо выполнить в соответствии с принятыми сигналами, к примеру, отобразить на экране символ; арифметическо-логическое устройство (АЛУ) – выполняет операции обработки данных, кот сводятся к сложению и умножению данных, расположенных в регистрах ЦП; регистры – хранят данные текущей операции; внутренние связи – механизм, обеспечивающий совместную работу первых трех компонентов. Процессор обрабатывает данные, получая их из ОП или от устройств ввода-вывода, причем ЦП может обмениваться данными с модулями ввода-вывода как через ОП, так и напрямую, минуя ОП. Данные, поступившие в распоряжение ЦП, записываются в следующие регистры:1.регистр адреса – хранит адрес очередной ячейки ОП при выполнении команды записи или чтения; 2.регистр данных – служит для временного хранения данных, записываемых в ОП или считываемых из ОП; 3.регистр адреса УВВ – хранит код УВВ; 4.регистр данных УВВ – хранит данные, передаваемые в УВВ или получаемые из УВВ. При выполнении заданной операции ЦП может производить следующие действия: передачу данных из ЦП в ОП; передачу данных из ЦП в УВВ; обработку данных в АЛУ; управление – изменение порядка выполнения команд, в том случае если в команде записан не адрес следующей команды, а другой адрес Основные характеристики ЦП: 1.Рабочее напряжение – напряжение, на котором работает микросхема процессора. 2.Разрядность ЦП – разрядность ЦП показывает, сколько двоичных битов инф обрабатывается за один такт (64 или 128). 3.Тактовая частота – опред скорость выполнения 1 операции (кол элементарных операций в 1 с), задается генератором тактовых импульсов (ГТИ). Чем выше частота тактов, тем больше команд исполняется в единицу времени, и тем выше производительность процессора. 4.Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты – позволяет повысить скорость выполнения операций за счет внутренних резервов процессора. Коэф может принимать след знач: 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более. 5.Размер КЭШ памяти. КЭШ память хранит наиболее часто исп проц команды и данные. Данная память исп для согласования скоростей работы ОП и ЦП. 6.Наличие математического сопроцессора, который позволяет значительно ускорить (на 80% и более) выполнение таких операций, как умножение и возведение в степень. Системы команд ЦП: ЦП характеризуется системой команд – это совокупность всех возможных команд, выполняемых проц. Сущ 2 сист команд: CISC и RISC. CISC (Complete Instruction Set Computer) – расширенная (полная) сист команд насчитывает более тысячи различ команд. RISC (Reduced Instruction Set Computer) – сокращенная сист команд: кол команд значительно меньше, и каждая команда выполняется быстрее. В современных компах чаще используется система RISC. Современные проц имеют доп наборы мультимедийных команд, предназначенных для работы с графикой, видео и звуком. Процессоры фирмы Intel оснащены системой команд SSE (Streaming SIMD Extension) и SSE2, а процессоры фирмы AMD – аналогичным набором команд 3DNow

Система прерываний Обработка данных в компьютере организована таким образом, что вычислительная работа процессора может быть прервана в любой момент. Механизм прерываний реализуется аппаратно-программным способом. Сущ внутр(программные) и внеш прерывания. Сущ несколько типов прерываний. Прерывания таймера генерируются таймером и исп ОС для выполнения некоторых регулярных операций. Данный вид прерывания имеет самый высокий приоритет. Прерывания ввода-вывода исп для организации ввода-вывода данных. Запрос на прерывание от клавиатуры стоит на втором месте после таймера по уровню приоритета. Всего для внешних устройств предусмотрено 15 линий IRQ (Interrupt Request – запрос на прерывание). Программные прерывания генерируются при выполнении команд в случае возникновения следующих ситуаций: арифметического переполнения; деления на нуль; попытки выполнить команду с несуществующим кодом операции; обращения по адресу, выходящему за пределы физического адресного пространства, и т. д. Аварийные прерывания генерируются специальными средствами контроля работоспособности ПК при обнаружении сбоя.