Общие принципы работы компьютера Лекция 4 ДГТУ Кафедра ИТ 2011 -2012
Классическая архитектура ЭВМ n n 1. 2. n Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне. Архитектура определяет: принципы действия и связи основных функциональных узлов компьютера описание: системы команд, системы адресации, организации памяти. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. 2
Классическая архитектура ЭВМ n n n Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором программ. Их можно использовать для математических расчётов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы подобных устройств требует полной их переделки, т. е. здесь принципиально другая архитектура, чем архитектура ПК 3
Архитектура фон Неймана n Американский ученый венгерского происхождения Джон фон Нейман в 1945 г сформулировал принципы работы и компоненты современного программно-управляемого компьютера. n Он определил пять компонент ЭВМ: ¨ Арифметико-логическое устройство (АЛУ). ¨ Устройство управления (УУ). ¨ Память. ¨ Устройство ввода информации. ¨ Устройство вывода информации. 4
Архитектура фон Неймана 5
Архитектура фон Неймана n Первоначальная схема фон Неймана отличалась от последующих поколений ЭВМ. Например, УУ и АЛУ были различными устройствами. Позже появился процессор, их объединяющий 6
Архитектура фон Неймана (прототип современного компьютера) Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков информации, пунктирные - направление управляющих сигналов от процессора к остальными узлам ЭВМ 7
Архитектура фон Неймана n Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно» и включает: 1. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время 8
Архитектура фон Неймана 2. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом (и значительно меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). n Так, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти. 9
Архитектура фон Неймана n клавиатура - устройство ввода. дисплей и печать - устройства вывода. n Устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) в современных компьютерах объединены в один блок - процессор. 10
Архитектура фон Неймана n n n Процессор преобразует информацию, поступающую из памяти и внешних устройств. Сюда относятся: выборка команд из памяти кодирование и декодирование выполнение арифметических и логических операций согласование работы узлов компьютера. 11
Архитектура фон Неймана n n Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название «фоннеймановской архитектуры» . Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день - фоннеймановские машины. 12
Основные устройства компьютера, их функции и взаимосвязь в процессе работы n n Персональный компьютер – это комплекс взаимосвязанных устройств, каждому из которых поручена определенная функция, способная четко выполнять назначенную этому устройству последовательность команд, которая выполняется автоматически. Существует минимальный набор устройств (минимальная конфигурация), без которых ПК работать не будет. 13
Конфигурация ПК n Конфигурацию ПК можно изменять по мере необходимости. Но, существует понятие базовой конфигурации, которую можно считать типичной: системный блок; ¨ монитор; ¨ клавиатура; ¨ мышка. ¨ 14
Элементы математической логики (булевой алгебры) n Основное понятие булевой алгебры – выказывание. Под простым высказыванием понимается предложение, о котором можно сказать, истинно оно или ложно. Высказывания обозначаются латинскими буквами и могут принимать одно из двух значений: ЛОЖЬ (обозначим 0 ) или ИСТИНА (обозначим 1). 15
Элементы математической логики (булевой алгебры) n n n Логические операции Сложное высказывание или логическое выражение можно построить с помощью логических операций: отрицания, конъюнкции, дизъюнкции, импликации , эквиваленции. Операцией отрицания (инверсией) A называют высказывание Ā, противоположное данному, которое истинно, тогда когда A ложно и ложно, тогда когда A истинно (читается не А). Конъюнкцией (логическим умножением ) двух высказываний A и B является новое высказывание C, которое истинно только тогда, когда истинны оба высказывания A и B, записывается C=A B или C=A B 16
Элементы математической логики (булевой алгебры) n n n Дизъюнкцией (логическим сложением) двух высказываний A и B является новое высказывание C, которое истинно, если истинно хотя бы одно из двух высказываний A или B. Записывается C=A B (при этом говорят C равно A ИЛИ B). Импликацией двух операндов A (называется посылкой) и B (называется заключением) является логическое выражение C, которое ложно только тогда, когда посылка истина, а заключение ложно. Записывается C=A B (при этом говорят, из A следует B). Эквиваленцией двух высказываний A и B называется логическое выражение C, которое истинно только тогда, когда оба высказывания имеют одинаковые значения истинности, записывается C=A B 17
Архитектуры с фиксированным набором устройств n Компьютеры первого поколения(на электронных лампах) и второго поколения ( на транзисторах) имели архитектуру закрытого типа с ограниченным набором внешнего оборудования. Компьютер, выполненный по этой архитектуре, не имел возможности подключения дополнительных устройств, не предусмотренных разработчиком. 18
Вычислительные системы с открытой архитектурой n n n В начале 70 -х годов был предложен компьютер совершенно иной архитектуры. Эта архитектура позволяла свободно подключать любые периферийные устройства Главным нововведением являлось подключение всех устройств, независимо от их назначения, к общей шине передачи информации. Шина – многоразрядный канал передачи информации от одного устройства компьютера к другому. 19
Скачать презентацию Общие принципы работы компьютера Лекция 4 ДГТУ Кафедра
Архитектура и логика.ppt