Презентация Архитектура эвм

Архитектура ЭВМ Содержание 1. Понятие архитектуры ЭВМ Классическая архитектура ЭВМ. Принципы  фон Неймана Схема ПК  2. 3.

Понятие архитектуры ЭВМ  Под архитектурой ЭВМ понимают  описание устройства и работы  компьютера, достаточное для  пользователя и программиста.   Понятие архитектуры не включает в себя  технические детали организации ЭВМ,  электронные схемы и т.д.   Понятие архитектуры отражает  движение информации в компьютере.

Понятие архитектуры ЭВМ  Толковый словарь по вычислительным  системам предлагает следующее  определение термина:   «Архитектура ЭВМ используется для  описания принципа действия,  конфигурации и взаимного соединения  основных логических узлов ЭВМ».

Понятие архитектуры ЭВМ  Учебник А.В.Могилева дает следующее  определение:   «Архитектура — это наиболее общие  принципы построения ЭВМ, реализующие  программное управление работой и  взаимодействием основных ее  функциональных узлов».

Классическая архитектура ЭВМ.  Принципы фон Неймана  Американский математик Джон фон  Нейман в 1946 г. в классической статье  «Предварительное рассмотрение  логической конструкции электронно­ вычислительного устройства» совместно  с Г.Голдстайном и А.Берксом предложил  идею принципиально новой ЭВМ.  Выдвинутые идеи актуальны и сегодня.

Принципы фон Неймана 1.Программное управление работой ЭВМ.  Программа состоит из команд.   Все команды образуют систему команд  машины.   Команды программы последовательно  считываются из памяти и выполняются.   Адрес очередной команды хранится в  счетчике команд.

Принципы фон Неймана 2.Принцип хранимой программы.   Команды представляются в числовой  форме и хранятся в той же памяти, что и  данные.

Принципы фон Неймана 3.Принцип условного перехода.   Можно нарушить естественную  последовательность команд в программе.   Используется в командах безусловного и  условного переходов

Принципы фон Неймана 4.Использование двоичной системы  счисления для представления  информации в  ЭВМ.   Ее просто реализовать технически для  выполнения арифметических и  логических операций.   Ранее ЭВМ обрабатывали числа в  десятичном виде.

Принципы фон Неймана  Принцип иерархичности ЗУ.   1 уровень — Быстродействующее ОЗУ —  небольшой емкости для операндов и  команд, участвующих в счете в данный  момент,   2 уровень —  внешнее ЗУ большей  емкости.   Иерархичность ЗУ в ЭВМ это компромисс  между емкостью и быстрым доступом к  данным.

Принципы фон Неймана  Фон Нейман предложил структуру ЭВМ.  Она использовалась в первых двух  поколениях ЭВМ.  Стрелки отражают движение  информации.

Схема фон Неймана                                 Устройство  ввода    Внешнее  запоминающее  устройство  Устройство  вывода  Процессор  АЛУ  УУ  Оперативное  запоминающее  устройство

Устройства  Процессор.  Программно­упраляемое  устройство, обрабатывает данные и управляет  работой компьютера.   Состоит из устройства управления (УУ) и  арифметико­логического устройства (АЛУ).    УУ управляет работой компьютера,  взаимодействием компонентов друг с другом.   АЛУ исполняет арифметические и логические  операции.

Устройства  Оперативное запоминающее устройство.   Хранит информацию, с которой  компьютер работает в данное время:  программу, исходные данные,  промежуточные и конечные результаты  счета.   Эта память небольшого объема,  энергозависима.

Устройства  Внешнее запоминающее устройство.   Это были магнитные устройства для  долговременного хранения информации.   Большего объема, более медленные.   Магнитные барабаны, ленты, диски.

Магнитный барабан 1 электродвигатель 2 цилиндр барабан 3 магнитные головки 4 дорожки 5 ось магнитного барабана 6 станина корпус

Магнитные ленты

 Устройства ввода информации.   Перфокарты,   перфоленты,   клавиатура.

Перфокарты, перфолента

АЦПУ

 Устройства вывода информации.   АЦПУ,   дисплей,   принтер.

 Разработанная фон Нейманом архитектура  оказалась фундаментальной.   Его идеи используются и в современных  компьютерах.   Исключение составляют системы  параллельных вычислений, где отсутствует  счетчик команд.   Новые архитектурные решения очевидно  будут использованы в машинах 5 поколения

3. Схема микрокомпьютера 4  поколения  В архитектуре персональных машин  реализован магистрально модульный  принцип:  Все устройства выполнены в виде  самостоятельно работающих модулей  Для связи всех устройств компьютера  используют шину, магистраль, по которой  передаются данные, адреса и  управляющие сигналы.

 Эту архитектуру еще называют открытой,  так как систему легко пополнить новыми  периферийными устройствами.

Схема ПК 4 поколения

Компонеты PC  Системная плата — ядро системы. Главная деталь, с ней  все соединяется, она управляет всеми устройствами  системы. Содержит следующие компоненты: 1. Гнездо процессора; 2. Преобразователи напряжения питания процессора;  3. Набор микросхем системной логики; 4. Кэш­память второго уровня; 5. Гнезда памяти; 6. Разъемы (слоты) шины; 7. ROM BIOS; 8. Батарея для питания часов; 9. CMOS; 10. Микросхема ввода­вывода.

Внешний вид системной платы asus P5LD2 C

 Набор микросхем системной логики –  основа системной платы, управляет ЦП,  шиной процессора,  кэш­памятью второго  уровня, оперативной памятью, шиной PCI,  ISA, ресурсами системы.   Определяет возможности системной  платы, поддерживаемые типы  процессоров, памяти, плат расширения,  дисководов и т.д.

Процессор intelr pentiumr 4 3000E 1Mb 800MHz 478 pin

 Процессор. Двигатель компьютера. Эта  микросхема выполняет команды программного  обеспечения. Содержит миллионы  транзисторов, которые выгравированы на  кристалле кремния.  Оперативная память. Системная память,  память с произвольным доступом. Это  основная память, в которую записываются  программы и данные, используемые  процессором во время обработки.

Модуль памяти

 Модули памяти относятся к одному из  двух типов:   SIMM (Single Inline Memory Module) —  одиночный встроенный модуль памяти и   DIMM (Dual Inline Memory Module) —  двойной встроенный модуль памяти.

 Корпус. Внутри корпуса размещается  системная плата, источник питания,  дисководы, платы адаптеров и другие  компоненты системы.  Источник питания.  От источника  питания напряжение подается к  каждому отдельному компоненту.  Преобразует напряжение переменного  тока в постоянное 3,3, 5 и 12 в.

 Дисковод гибких дисков.   Накопитель на жестких дисках. Главный  носитель информации в системе.   Накопитель CD­ROM. Накопители CD­ROM и  DVD­ROM (Digital Versatile Disc — цифровой  универсальный диск) устройсва со сменными  носителями информации большой емкости с  оптической записью информации.   На них распространяется дистрибутивное ПО.

 Клавиатура. Основное устройство, с его помощью  пользователь управляет системой.  Мышь. Координатно указательное устройство.   Видеоадаптер. Управляет отбражением информации на  мониторе. Состоит из видеочипа – набор микросхем  системной логики, оперативной видеопамяти,  цифроаналогового преобразователя, BIOS. Видеочип  упрвляет отображением информации на экране,  записывает данные видеопамять. ЦАП читает данные из  видеопамяти  и преобразует их из цифровой формы в  аналоговые сигналы управления монитором. BIOS  содержит первичный драйвер, кторыйпозволяет монитору  работать во время загруки в текстовом режиме. Затем с  диска загружается более совершенный драйвер, который  позволяет работать дисплею в сложном видеорежиме.

Видеоадаптер

2. 3.  Монитор. Мониторы клссифицируют по трем параметрам:  1. Размер по диагонали от 14 до 21 дюйма; Разрешающая способность от 640х480 до 1600х1200  пикселей. Сначала размер по горизонтали, затем по  вертикали. Каждый пиксель монитора состоит из 3­х  элементов­точек, по одной для каждого цвета красного,  синего и зеленого. Частота регенерации изображения от 60 о 100 гц. Она  показывает как часто дисплей повторно отображает  содержание видеопамяти. Частота регенерации и  разрешающая способность определяются  видеоадаптером.

 Устройства ввода­вывода подключаются  через контроллеры внешнего устройства.  Это специализированный процессор,  который управляет периферийным  устройством, имеет собственную систему  команд.   Например, контролер дисковода умеет  позиционировать головку на нужную  дорожку диска, читать и записывать  сектор и т.д.

 Наличие интеллектуальных внешних устройств  изменило принцип обмена информацией. ЦП  дает задание на обмен информацией  контроллеру, а далее контролер сам производит  обмен без участия ЦП.   Стали возможны прямые информационные  связи между устройствами, передача данных из  внешних устройств в ОЗУ и наоборот. Этот  режим называется прямым доступом к памяти.

 мы упрощенно предполагали, что все устройства  взаимодействуют через общую шину. При  увеличении количества устройств, основная  магистраль перегружается, тормозит работу  компьютера.   В состав ЭВМ включаются дополнительные  шины: для обмена процессора с памятью, для  связи с быстрыми внешними устройствами, для  связи с медленными устройствами.   Для режима прямого доступа к памяти  требуется высокоскоростная шина данных ОЗУ.