Архитектура эвм

Основные принципы построения ЭВМ:

-структура памяти ЭВМ;

-способы доступа к памяти и внешним устройствам;

-система команд;

-форматы данных;

-организация интерфейса.

Архитектура ЭВМ— это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Классическая архитектура ЭВМ и принципы фон Неймана.

Джон фон Нейман (американский математик) заложил основы учения об архитектуре.

В 1946 г. Нейман со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом изложил принципы построения вычислительной машины:

1. использовать двоичную систему счисления (ранее была десятичная) для простоты арифметических и логических операций;

2.  использовать принцип «хранимой программы». Ранее программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Нейман первый догадался, что программа может также храниться в виде набора 0 и 1, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа.

Нейман предложил структуру ЭВМ, которая воспроизводилась в течение двух поколений ЭВМ.

Принципы действия основных узлов современных персональных эвм

Рассмотрим назначение и основные характеристики отдельных устройств. Основное назначение устройств ввода информации — преобразование информации, представленной в символах входного алфавита, в представление в символах внутреннего алфавита, в котором осуществляется обработка и хранение информации в ЭВМ. В качестве устройств ввода данных в ЭВМ используются клавиатуры, манипуляторы типа «мышь», считыватели информации с магнитных дисков и лент, сканеры, различные специализированные датчики и т.п.

Устройства выводапредназначены для вывода информации из ЭВМ и преобразования результатов решения задач из символов внутреннего алфавита в выходную информацию, представленную в символах выходного алфавита. В качестве устройств вывода ЭВМ используются алфавитно-цифровые и графические дисплеи (различие дисплеев на эти два вида в настоящее время практически не используется, поскольку современные дисплеи могут выводить и тот и другой вид информации); печатающие устройства — принтеры, плоттеры, графопостроители; различные звукогенерирующие устройства — динамики, звуковые платы; различные специализированные устройства вывода и т.д.

Память ЭВМпредназначена для хранения данных: входной информации, промежуточных и окончательных результатов, программ решения задач. Устройства памяти характеризуются емкостью и временем обращения (временем доступа).

Емкостьуказывает максимальное количество данных, которое может одновременно храниться в памяти. На практике емкость ЗУ ЭВМ измеряется в кило-, мега- и гигабайтах.

Время обращения— интервал времени между началом и окончанием ввода (вывода) информации в память (из памяти). Для устройств памяти часто вместо термина «ввод-вывод» используют термин «запись-чтение». Различают оперативные и внешние ЗУ.

Оперативные ЗУ (ОЗУ) — характеризуются малым значением времени доступа порядка 10-100 нс, при емкости от единиц до сотен мегабайтов.

Внешние ЗУ (ВЗУ) — характеризуются большим временем доступа порядка единиц — десятков миллисекунд и более, но и намного большей емкостью в единицы-десятки гигабайт.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ)выполняет арифметические и логические операции, предусмотренные системой команд ЭВМ, и характеризуется:

- набором элементарных операций, которое АЛУ выполняет;

- временем выполнения элементарных операций;

- средним быстродействием, т.е. количеством арифметических и логических операций, выполняемых в единицу времени (секунду), например MIPS, MFLOPS и т.д.

Устройство управления (УУ)предназначено для автоматического управления вычислительным процессом и обеспечивает необходимое взаимодействие всех устройств ЭВМ по автоматическому выполнению заданного алгоритма решения задачи. Очевидно, что само УУ работает под управлением команд программы, реализующей заданные алгоритм.