Архитектура ЭВМ С середины 60 -х годов изменился

Архитектура ЭВМ С середины 60 -х годов изменился подход к созданию ЭВМ. Вместо независимой разработки аппаратуры стала проектироваться систетма, состоящая из совокупности аппаратных (hardware) и программных (software) средств. При этом на I план выдвинулась концепция их взаимодействия. Так возникло понятие «архитектура ЭВМ» - это совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач. Архитектура ЭВМ— это общее описание структуры и функций ЭВМ. Архитектура не несет в себе описание деталей технических и физических устройств ЭВМ. Архитектура ЭВМ охватывает широкий построением комплекса аппаратных учитывающих множество факторов. круг проблем, связанных с и программных средств и Среди этих факторов важнейшими являются: стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство эксплуатации, а 1 из главных компонентов архитектуры являются аппаратные средства. Основные компоненты архитектуры ЭВМ можно представить в виде таблицы.

Архитектура ЭВМ Программное обеспечение 1. Операционные системы 2. Языки программирования 3. Прикладное ПО Вычислительные и логические возможности Аппаратные средства 1. Система команд 1. Структура ЭВМ 2. Форматы данных 2. Организация 3. быстродействие памяти 3. Организация ввода/вывода 4. Принципы управления Архитектуру вычислительных средств следует отличать от его структуры. Структура вычислительных средств определяет его конкретный состав на некотором уровне детализации (устройства, блоки узлы и т. д. ) и описывает связи внутри средства во всей их полноте. Архитектура же определяет правила взаимодействия составных частей вычислительных средств, описание которых выполняется в той мере, в какой это необходимо для формирования правил их взаимодействия.

Обобщенная структура персонального компьютера Основная память ПЗУ Модем Графопостроитель (плоттер) Сканер Монитор Манипуляторы ОЗУ Системная магистраль (шина) Процессор Дисковод Сетевая Принтер Клавиатура Дисковод для жёстких для гибких для компакт карта дисков (CD-ROM )

Архитектура ЭВМ Джон фон Нейман предложил следующие ключевые элементы архитектуры компьютера: - для хранения последовательности команд и данных специальное устройство - память. - процессор (центральное обрабатывающее устройство), который должен был управлять всеми функциями компьютера. Помимо этого, Нейман предложил реализовать в компьютере возможность передачи управления от одной программы к другой. Возможность хранить в памяти компьютера разные наборы команд (программы), приостанавливать выполнение одной программы и передавать управление другой, а затем возвращаться к исходной, значительно расширяла возможности программирования для вычислительных машин.

Классическая архитектура ЭВМ

Открытая архитектура ЭВМ Структуру ПК, изображенную на рисунке, принято называть архитектурой с общей шиной (другое название — магистральная архитектура). Ее главное достоинство — простота, возможность легко изменять конфигурацию компьютера путем добавления новых или замены старых устройств. Отмеченные возможности принято называть принципом открытой архитектуры ЭВМ.

Открытая архитектура ЭВМ Принципы создания элементов структур современных компьютеров: модульность построения и магистральность n n Модульность - это построение компьютера на основе набора модулей. Модуль представляет собой конструктивно и функционально законченный электронный блок в стандартном исполнении. Магистральность - это способ связи между различными модулями компьютеров, т. е. вход-ные все и выходные устройства подсоединены одними и теми же проводами, называемыми шинами. Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль).

Архитектура ЭВМ - шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация; - шина управления, регулирующая этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода). В современных ПК для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль, называемая шиной. Шина состоит из трех частей: - шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;

Пример. Архитектура ЭВМ Как процессор читает содержимое ячейки памяти? Убедившись, что шина в данный момент свободна, процессор помещает на шину адреса требуемый адрес и устанавливает необходимую служебную информацию (операция – чтение, устройство – ОЗУ и т. п. ) на шину управления. Теперь ему остается только ожидать ответа от ОЗУ. Последнее, “увидев” на шине обращенный к нему запрос на чтение информации, извлекает содержимое необходимой ячейки и помещает его на шину данных. Разумеется, реальный процесс значительно сложнее. Обмен по шине при определенных условиях и при наличии определенного вспомогательного оборудования (контроллеры) может происходить и без непосредственного участия процессора, например, между устройством ввода и внутренней памятью. Основные характеристики шин : • разрядность передаваемых данных (количество одновременно передаваемых бит); • скорость передачи данных.

Функциональная структура компьютера процессор шина внутренняя память адреса - передача адресов при обращении к устройствам данных - используется для передачи данных управления – используется для передачи команд устройства ввода устройства вывода внешняя память

Гарвардская архитектура ЭВМ Два блока оперативной памяти для хранения программы и данных могут работать параллельно, что важно для конвейерной организации самого процессора. Для предотвращения возможности модификации программы во время выполнения (самомодифицируемые программы), что иногда активно использовалось при программировании в фоннеймановских процессорах, аппаратно запрещена операция записи в область машинного кода. Такой подход к организации памяти широко используется в настоящее время в микропроцессорах, и в процессорах специального назначения, где чрезвычайно важно сохранить целостность программы, даже при возникновении аппаратной ошибки.