Устройство ЭВМ Компьютер (computer — «вычислитель» )

Устройство ЭВМ

Компьютер (computer — «вычислитель» ) — машина для проведения вычислений.

Принципы устройства ЭВМ При создании первых вычислительных машин, в 1945 г. , американский математик и физик Джон фон Нейман (John von Neumann; 1903– 1957) сформулировал требования, которые должны выполняться, чтобы компьютер стал универсальным и удобным устройством для обработки информации. Эти требования назвали “принципами фон-Неймана”

Принципы устройства ЭВМ 1. Принцип программного управления Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически в определенной последовательности.

Принципы устройства ЭВМ 2. Принцип однородности памяти Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений. Компьютеру “безразлично”, что хранится в данной ячейке памяти – команда программы или данные пользователя. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это очень удобно, иначе надо было бы хранить программы отдельно от пользовательских данных.

Принципы устройства ЭВМ 3. Принцип адресности памяти Структурно память компьютера состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка памяти. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Принципы устройства ЭВМ 4. Принципиальная возможность создания надежного компьютера из ненадежных компонентов Фон Нейман в своей работе “Вероятностная логика и синтез надежных организмов из ненадежных компонентов” показал, что с помощью ненадежно функционирующих элементов, тем не менее, можно построить систему, которая будет надежной.

Принципиальное устройство компьютера Компьютер должен иметь следующие устройства: n арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции; n устройство управления, которое организует процесс выполнения программ; n запоминающее устройство для хранения программ и данных; n внешние устройства для ввода-вывода информации.

Принципиальное устройство компьютера Арифметическологическое устройство Устройство управления Запоминающее устройство Внешние устройства

Современные ПК В современных ПК арифметическологическое устройство и устройство управления объединены в единое устройство - центральный процессор.

Устройство ПК

Центральный процессор (CPU) ЦП - устройство для проведения вычислений и логических операций. Он состоит из процессора и сопроцессора (сопроцессоров). Основная характеристика ЦП - тактовая частота (герц). Она характеризует быстродействие процессора.

Тактовая частота ТЧ - это количество операций, которое ЦП способен произвести за секунду. Единицы измерения - герц (Hz), килогерц (KHz), мегагерц (MHz), гигагерц (GHz). В настоящий момент основной единицей измерения ТЧ являются гигагерцы.

Центральный процессор Современные процессоры помимо наличия сопроцессоров разделены на отельные логические части - ядра. Это призвано повысить быстродействие процессора за счет разделения обязанностей по выполнению операций между ядрами.

Центральный процессор ЦП могут отличаться друг от друга: n фирмой производителем; n тактовой частотой; n разъемом; n объемом кэш-памяти; n стоимостью; n и др.

Центральный процессор n n Основные конкуренты на рынке производства ЦП это фирмы: Intel (Intel Core 2 Duo, Pentium, Celeron) AMD (Athlon, Turion, Sempron)

Передача данных внутри ПК n n Передача данных осуществляется с помощью соединительных линий - шин. Шины могут быть: системные локальные

Системная шина Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление) Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором (или процессорами) и остальными электронными компонентами компьютера.

Типы системных шин Особенностью современных ПК является наличие шины ISA, унаследованной от самых первых моделей IBM PC. Кроме нее, в ПК применяются шины EISA, MCA, VLB, PCI, PCMCIA (Card. Bus) и AGP.

Локальные шины Если обмен информацией ведется между периферийным устройством и контроллером, то соединяющая их линия передачи данных называется интерфейсом передачи данных, или просто интерфейсом. Среди применяемых в современных и перспективных ПК интерфейсов можно отметить EIDE, SCSI, SSA и Fibre Channel, USB, Fire. Wire (IEEE 1394)

Локальные шины Порты ввода/вывода, использующиеся для подключения низкоскоростных периферийных устройств, обладают следующими интерфейсами: последовательный порт (COM), параллельный порт (LPT), игровой порт/MIDI порт и инфракрасный порт (Ir. DA).

Контроллеры Устройства, осуществляющие взаимодействие ЦП с другими электронными устройствами ПК, называются контроллерами.

Виды контроллеров n n Интегрированные (контроллеры клавиатуры, мыши и пр. ) Не интегрированные (видеокарта, сетевая карта, аудиокарта)