Архитектура ЭВМ Основы конструкции ЭВМ Принципы

Архитектура ЭВМ

Основы конструкции ЭВМ

Принципы фон Неймана (1945 г. ) 1. Принцип жесткости архитектуры Персональный компьютер должен иметь следующие устройства: а) Арифметически-логическое устройство (АЛУ); б) Устройство управления (УУ); в) Запоминающее устройство (ЗУ); г) Устройства ввода/вывода

2. Принцип адресуемости памяти Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково доступны для любых устройств ПК.

3. Принцип однородности памяти Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Структурная схема ЭВМ

Недостаток архитектуры фон Неймана Совместное использование шины для памяти программ и памяти данных приводит к ограничению пропускной способности между процессором и памятью по сравнению с объемом памяти. Из-за того, что память программ и память данных не могут быть доступны в одно и то же время, пропускная способность является значительно меньшей, чем скорость, с которой процессор может работать. Это серьезно ограничивает эффективное быстродействие при использовании процессоров, необходимых для выполнения минимальной обработки на больших объемах данных. Процессор постоянно вынужден ждать необходимых данных, которые будут переданы в память или из памяти.

Логическая структура ЭВМ Устройство ввода Устройство вывода ЗУ процессор Оперативная память Арифметикологическое устройство Внешняя память Устройство управления

Устройства персонального компьютера и их характеристики

Базовая конфигурация Под базовой конфигурацией понимают минимальный набор устройств достаточный для выполнения основных операций

Монитор Устройство вывода информации (текстовой и графической). Различают по способу формирования изображения: n n с электронно-лучевым экраном; жидкокристаллическим Основные характеристики: n n n Разрешение (количество точек на ед. площади); Количество цветов; Частота развертки.

Клавиатура Устройство ввода информации и команд управления Различают проводные и беспроводные

Системный блок Объединяет в себе целый ряд устройств, которые служат для хранения, обработки и передачи информации

Графический манипулятор мышь Устройство ввода информации Различают: n n шариковые и оптические; проводные и беспроводные

Блок питания В блок питания входит вентилятор для охлаждения, разъемы для подключения монитора, материнской платы, винчестера, CDrom.

Материнская (системная) плата На ней размещаются процессор, контроллеры клавиатуры, мыши, слоты для подключения сетевой, звуковой и видео карт, разъемы для подключения индикаторов и пр. Зачастую видео, аудио и сетевые карты встроены в материнскую плату.

Процессор Характеристики: n n n Тактовая частота (кол-во операций, выполняемых за единицу времени). Измеряется в мега- или гигагерцах (МГц, ГГц); Разрядность (макс. кол-во бит, обрабатываемых одновременно) Адресное пространство (макс. кол-во адресов к которым может обратиться процессор) В его состав входит арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, сопроцессор и др.

Память Постоянная (ROM – Read Only Memory) – содержит информацию, не меняющуюся при выполнении процессором операций (например, о наличии устройств и их настройке). Встроена в материнскую плату. Энергонезависима. Оперативная (RAM – Random Access Memory) – служит для хранения и обработки часто требуемой информации. Внешняя память – для хранения программ, и пользовательской информации. Представлена накопителями (винчестер, дисковод, CD-rom, flash).

Оперативная память Основная характеристика – объем (Мб, Гб…) Особенности: n n Небольшой объем; Энергозависимость.

Накопители Предназначены для длительного хранения больших объемов информации Винчестер – накопитель на жестких магнитных дисках (HDD); CD-дисковод – устройство чтения и записи CD-дисков; DVD дисковод - устройство чтения и записи DVD-дисков; Flash-память – устройство хранения информации на основе микросхем.

Винчестер – жесткий диск Основные характеристики: Объем (Гб…) Скорость чтения и записи информации (Мб/с) Быстродействие (мс) Принцип записи магнитный

Дисковод Размер дискет 3, 5 дюйма Объем дискеты 1, 44 Мб Принцип записи магнитный

CD и DVD дисководы Принцип записи лазерный. Основная характеристика – скорость чтения и записи. Различают: n n по типу дисков: CD и DVD дисководы. по выполняемым операциям: считывающие и записывающие (R-RW)

Flash-память Основные характеристики: n n объем (Мб, Гб). скорость передачи данных

Видео-карта Устройство для обработки графической информации и передачи ее на монитор. Основная характеристики: n n объем видеопамяти; Разрешение; Количество цветов; Частота развертки.

Аудио-карта (звуковая) Основные характеристики: n n Частота – количество измерений сигнала в секунду; Разрядность – точность измерения

Сетевая карта Устройство для подключения компьютера в компьютерную сеть Основная характеристика – скорость передачи данных (Мбит/с)

Периферийные устройства Сканеры; Принтеры; Модемы, факс-модемы; Мультимедийные проекторы и др.

Сканеры Устройство для ввода графической и текстовой информации в компьютер

Принтеры Устройство для вывода информации на печать Различают по принципу печати: n n n Матричные; Струйные; Лазерные.

Модем - устройство для приема/передачи данных на большие расстояния по линиям связи Различают внутренние и внешние модемы. Основная характеристика – скорость передачи данных Факс-модемы совмещаю функции факса и модема