Презентация: Принципы построения архитектуры ЭВМ

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И АРХИТЕКТУРА ЭВМ

Основные характеристики ЭВМ

Электронная вычислительная машина - комплекс технических и про­граммных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и реше­ния задач пользователей.

Структура - совокупность элементов и их связей. Различают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств.

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-про­граммных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уров­ней определяет особенности структурного построения ЭВМ.

Быстродействие, характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду.

Основные характеристики ЭВМ

емкость запо­минающих устройств этот показатель позволяет определить, какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.

Надежность - это способность ЭВМ при определенных условиях выпол­нять требуемые функции в течение заданного периода времени.

Точность - возможность различать почти равные значения. Точность получения результатов обработки в основном оп­ределяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными еди­ницами представления информации (байтом, словом, двойным словом).

Достоверность - свойство информации быть правильно воспринятой. Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных ре­зультатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ.

Общие принципы построения современных ЭВМ

Стандартом для пост­роения практически всех ЭВМ стал способ, описанный Дж. фон Нейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов ЭВМ.
Операнды - переменные, значения которых участвуют в опе­рациях преобразования данных.
Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем.
Последовательность, состоящая из определенного принятого для дан­ной ЭВМ числа байтов, называется словом.

Структурная схема ПЭВМ

Классификация запоминающих устройств

по типу запоминающих элементов
по функциональному назначению
по типу способу организации обращения
по характеру считывания
по способу хранения
по способу организации

По типу запоминающих элементов

Полупроводниковые
Магнитные
Конденсаторные
Оптоэлектронные
Голографические
Криогенные

ОЗУ
СОЗУ
ВЗУ
ПЗУ
ППЗУ

По способу организации обращения

С последовательным поиском
С прямым доступом
С непосредственным доступом или Адресные
Ассоциативные
Стековые
Магазинные

По характеру считывания

С разрушением информации
Без разрушения информации
По способу хранения
Статические
Динамические

По способу организации

Однокоординатные
Двухкоординатные
Трехкоординатные
Двух- трехкоординатные

Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называют запоминающими устройствами или памятями того или иного типа.

Основными операциями в памяти являются занесение информации в память — запись и выборка информации из памяти — считывание. Обе эти операции называются обращением к памяти.

Емкость памяти определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться.
Удельная емкость есть отношение емкости ЗУ к его физическому объему.
Плотность записи есть отношение емкости ЗУ к площади носителя.
Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, т. е. временем, затрачиваемым на поиск нужной единицы информации в памяти и на ее считывание (время обращения при считывании), или временем на поиск места в памяти, предназначаемого для хранения данной единицы информации, и на ее запись в память (время обращения при записи).

В зависимости от реализуемых в памяти операций обращения различают

RAM (random access memory — память с произвольным обращением)
ROM (read only memory — память только для считывания).

В памяти с непосредственным (произвольным) доступом время доступа, а поэтому и цикл обращения не зависят от места расположения участка памяти, с которого производится считывание или в который записывается информация. В большинстве случаев непосредственный доступ реализуется при помощи электронных (полупроводниковых) ЗУ.

В устройствах памяти с прямым доступом, к которым относятся дисковые устройства, благодаря непрерывному вращению носителя информации возможность обращения к некоторому участку носителя для считывания или записи циклически повторяется.

В памяти с последовательным доступом производится последовательный просмотр участков носителя информации, пока нужный участок носителя не займет некоторое исходное положение.

Оперативной или основной памятью (ОП) называют устройство, которое служит для хранения информации (данных программ, промежуточных и конечных результатов обработки), непосредственно используемой в процессе выполнения операций в арифметико-логическом устройстве (АЛУ) и устройстве управления (УУ) процессора.

Адресная память. В памяти с адресной организацией размещение и поиск информации в ЗМ основаны на использовании адреса хранения слова (числа, команды и т. п.).
Ассоциативная память. В памяти этого типа поиск нужной информации производится не по адресу, а по ее содержанию (по ассоциативному признаку). При этом поиск по ассоциативному признаку (или последовательно по отдельным разрядам этого признака) происходит параллельно во времени для всех ячеек запоминающего массива.
Стековая память, так же как и ассоциативная, является безадресной. Стековую память можно рассматривать как совокупность ячеек, образующих одномерный массив, в котором соседние ячейки связаны друг с другом разрядными цепями передачи слов.