Классическая архитектура ЭВМ

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Классическая архитектура ЭВМ

Содержание

2. Цель изучения дисциплины: подготовка инженеров, обладающих широким кругозором в области вычислительной техники и умеющих профессионально создавать
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
4. Структурно-логическая схема дисциплины
5. Библиографический список Основной: Попов, И. И. Электронные вычислительные машины и системы: учеб. пособие / И. И.
6. Лекция 1 Классическая архитектура ЭВМ Тема 1. Организация информационных процессов в ЭВМ
7. Джон фон Нейман в 1946 г. изложили принципы построения вычислительных машин, которые сводятся к следующим положениям:
8. Структурная схема ЭВМ
9. Структура ОЗУ
10. Программа – это заранее заданная, четко определенная последовательность конкретных действий. Команда – это управляющее слово в
11. Состав и структура команд ЭВМ Команда ЭВМ состоит из двух частей - операционной и адресной. Операционная
12. Трёхадресная команда «сложение» реализует следующие действия: 1.считать число из ячейки памяти по адресу А1; 1.считать число
13. Размещение и исполнение программ ЭВМ
14. КОНТРОЛЬ Тестовое задание №1 Одним из принципов Фон Неймана является утверждение … А. Команда должна содержать
15. Тестовое задание №2 Принципиальное отличие оперативной памяти ПК от постоянной заключается … А. В способе хранения
16. Тестовое задание №3 Адресом запоминающего устройства является … А. Группа сигналов, вырабатываемых устройством управления. В. Номер
17. Тестовое задание №4 Из перечисленных средств программными средствами ПЭВМ является… A. Табличный процессор; B. Центральный процессор;
18. Тестовое задание №5 Одним из принципов Фон Неймана является … C. Хранение программы вместе с данными
19. Спасибо за внимание!
20. Лекция 2. Архитектура персональных ЭВМ. Тема 1. Организация информационных процессов в ЭВМ
21. Персональным компьютером (ПК) называется универсальный однопользовательский микрокомпьютер. Архитектура ПК – это его логическая структура, дающая общее
22. Архитектура ПК
23. Центральный процессор (ЦП), или микропроцессор, - функциональная часть ПЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и
24. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) формирует по входным переменным одну - выходную, выполняя заданную функцию (сложение, вычитание, сдвиг
25. Основная память ПК содержит оперативную и постоянную памяти: Оперативная память (ОП) - функциональное устройство, хранящее информацию
26. Основные параметры, характеризующие память: емкость и быстродействие. Емкость памяти – максимальное количество байтов информации, которое можно
27. Внешние устройства (ВУ). Два типа: устройства внешней памяти коммуникационные устройства. ВУ подсоединяются к системной шине через
28. Системная шина Объединение функциональных блоков в ЭВМ осуществляется посредством системной шины, которая содержит целых три шины
29. Система команд ЭВМ Система команд – набор команд, которые могут выполняться ЦП.
30. Основные способы адресации операндов: Регистровая адресация Непосредственная адресация Прямая адресация Косвенная адресация Индексная (относительная) адресация
31. Прерывания в ПК Прерывание - временное прекращение выполнения команд основной программы с сохранением информации о ее
32. Механизм обслуживания прерывания После получения сигнала о прерывании контроллер и процессор приступают к его обслуживанию: запоминается
33. Принцип обслуживания запросов на прерывание от ВУ
34. Обобщенный алгоритм функционирования ПК
35. КОНТРОЛЬ Тестовое задание № 1 Операционная часть команды называется… a) операцией b) операндом c) оператором d)
36. Тестовое задание № 2 Минимально адресуемым элементом памяти ПК является … a) Слово. b) Байт. c)
37. Тестовое задание № 3 Способ адресации представляет собой... a) cспособ упорядочения команд. b)cспособ представления кода адреса
38. Тестовое задание № 4 Система команд ЭВМ – это... a) Устройство ЭВМ для исполнения команд. b)Набор
39. Тестовое задание № 5 Принципиальное отличие между оперативной и постоянной памятью ПК заключается… a) В отсутствии
41. Скачать презентацию

Слайд 2

Цель изучения дисциплины:
подготовка инженеров, обладающих широким кругозором в области вычислительной техники

и умеющих профессионально создавать прикладные программы при разработке современных автоматических и автоматизированных систем управления промышленными объектами и процессами на основе микропроцессорной техники.

Задача изучения дисциплины – усвоение основных положений современной теории программирования и алгоритмизации прикладных задач.

Слайд 3

Объем дисциплины и виды учебной работы

Слайд 4

Структурно-логическая схема дисциплины

Слайд 5

Библиографический список
Основной:
Попов, И. И. Электронные вычислительные машины и системы: учеб. пособие

/ И. И. Попов, Т. Л. Партыка. – М.: Форум: ИНФРА-М, 2008. – 368 с.
Партыка, Т.Л. Операционные системы, среды и оболочки: учеб. пособие/ Т.Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум: ИНФРА-М, 2008. – 400 с.
Дополнительный:
Брябрин, В.М. Программное обеспечение персональных ЭВМ / В.М. Брябрин. – 3-е изд., стер. - М.: Наука. 1990. – 272 с.
Свердлов, С. З. Языки программирования и методы трансляции: учеб. пособие для вузов / С. З. Свердлов. – СПб.: Питер, 2007. – 637 с.
Зельднер, Г.А. Программируем на языке QuickBASIC 4.5: учеб. пособие/ Г.А. Зельднер.– 2-е изд., испр. и доп.– М.: ABF, 1997.– 432 c.
Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения: ГОСТ19.701-90 (ИСО 5807-85). –М.: Изд-во стандартов, 2003.-23 с.

Слайд 6

Лекция 1
Классическая архитектура ЭВМ
Тема 1. Организация информационных процессов в ЭВМ

Слайд 7

Джон фон Нейман в 1946 г. изложили принципы построения вычислительных машин,

которые сводятся к следующим положениям:
1. Обосновано использование двоичной системы для представления чисел.
2. Предложен принцип "хранимой программы"
3. Сформулированы основополагающие принципы логического устройства ЭВМ и предложена ее структуру.
Основными блоками, по Нейману, являются:
устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор),
память – оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или оперативная память (ОП),
устройства ввода и вывода (УВВ).

Принципы фон Нейман

Слайд 8

Структурная схема ЭВМ

Слайд 9

Структура ОЗУ

Слайд 10

Программа – это заранее заданная, четко определенная последовательность конкретных действий.
Команда –

это управляющее слово в двоичном коде, содержащее смысл операции, и которое является инструкцией для ЭВМ по выполнению определенного действия.
Операция – это законченное действие по пересылке или преобразованию информации, а также по управлению аппаратурой ЭВМ и порядком выполнения последовательности команд.

Слайд 11

Состав и структура команд ЭВМ
Команда ЭВМ состоит из двух частей -

операционной и адресной.
Операционная часть (иначе называется кодом операции - КОП) указывает, какое действие необходимо выполнить с информацией. Адресная часть указывает, в каких ячейках ОЗУ хранится используемая информация -операнды.
Операндами называются данные (числа, коды символов и др.), над которыми в процессоре выполняются различные действия (операции).

Слайд 12

Трёхадресная команда «сложение» реализует следующие действия:
1.считать число из ячейки памяти по

адресу А1;
1.считать число из ячейки памяти по адресу А2;
сложить эти числа;
сумму поместить в ячейку ОЗУ по адресу A3.

Пример выполнения команды на ЭВМ

Слайд 13

Размещение и исполнение программ ЭВМ

Слайд 14

КОНТРОЛЬ
Тестовое задание №1
Одним из принципов Фон Неймана является утверждение …
А. Команда

должна содержать код операции.
В. Все устройства ЭВМ связаны между собой системной шиной.
С. Хранение программы вместе с данными в памяти.
D. Программа состоит из последовательного набора команд.

Слайд 15

Тестовое задание №2
Принципиальное отличие оперативной памяти ПК от постоянной заключается …
А.

В способе хранения информации.
В. В способах чтения информации.
С. В объёме хранимой информации.
D. В отсутствии режима записи данных у постоянной памяти.

Слайд 16

Тестовое задание №3
Адресом запоминающего устройства является …
А. Группа сигналов, вырабатываемых устройством

управления.
В. Номер конкретной ячейки запоминающего устройства.
С. Результат выполнения операции в АЛУ.
D. Операнд, хранящийся в запоминающем устройстве.

Слайд 17

Тестовое задание №4
Из перечисленных средств программными средствами ПЭВМ является…
A. Табличный процессор;
B.

Центральный процессор;
C. Контроллер внешнего устройства;
D. Адаптер внешнего устройства.

Слайд 18

Тестовое задание №5
Одним из принципов Фон Неймана является …
C. Хранение программы

вместе с данными в памяти.
A. Все устройства ЭВМ связаны между собой системной шиной.
B. Команда должна содержать код операции.
D. Программа состоит из последовательного набора команд.

Слайд 19

Спасибо за внимание!

Слайд 20

Лекция 2.
Архитектура персональных ЭВМ.
Тема 1. Организация информационных процессов в ЭВМ

Слайд 21

Персональным компьютером (ПК) называется универсальный однопользовательский микрокомпьютер.
Архитектура ПК – это его

логическая структура, дающая общее представление о входящих в него устройствах и функциональных связях между ними.

Главная отличительная черта архитектуры ПК состоит в наличии системной шины, посредством которой взаимодействуют между собой все устройства.

Слайд 22

Архитектура ПК

Слайд 23

Центральный процессор (ЦП), или микропроцессор, - функциональная часть ПЭВМ, выполняющая основные

операции по обработке данных и управлению работой других устройств.
Центральный процессор состоит из следующих взаимосвязанных составных элементов:
арифметико-логического устройства,
устройства управления,
внутренней (регистровой) памяти.

Слайд 24

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) формирует по входным переменным одну - выходную, выполняя

заданную функцию (сложение, вычитание, сдвиг и т. д.).
Устройство управления (УУ) - часть центрального процессора. Оно вырабатывает распределенную во времени и пространстве последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд. Внутренняя память микропроцессора состоит из программно-доступных быстродействующих функциональных регистров.
(Регистр - внутренняя ячейка памяти процессора, предназначенная для временного хранения обрабатываемой или управляющей информации и быстрого доступа к ней.)

Слайд 25

Основная память ПК содержит оперативную и постоянную памяти:
Оперативная память (ОП)

- функциональное устройство, хранящее информацию для УУ (команды) и АЛУ (данные).

Постоянная память (ПП). Эта память предназначена только для чтения команд и констант.

Кэш – память предназначена для опережающей выборки команд и данных в целях ускорения основного цикла выполнения команд.

Внешняя память предназначена для долговременного хранения данных большого объема и программ.

Разновидности памяти ПК:

Слайд 26

Основные параметры, характеризующие память: емкость и быстродействие.
Емкость памяти – максимальное

количество байтов информации, которое можно записать в памяти.

Единицы измерения:
1 килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт;
1 мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт;
1 гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт;
1 терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт.

Время обращения - интервал времени между началом и окончанием ввода (вывода) информации в память (из памяти).

Слайд 27

Внешние устройства (ВУ). Два типа:
устройства внешней памяти
коммуникационные устройства.
ВУ подсоединяются к системной

шине через цепочку - контроллер (адаптер) – порт ввода вывода.
В ПК имеются два типа универсальных коммуникационных портов:
последовательные порты - обеспечивают побитовый (поразрядный) обмен информацией с медленнодействующими или достаточно удаленными ВУ. К ним относятся COM – порт, PC/2 – порт, USB – порт;
Параллельные порты - служат для обмена байтами с более быстродействующими ВУ и находящимися рядом с ПК. Это LPT – порт.

Слайд 28

Системная шина
Объединение функциональных блоков в ЭВМ осуществляется посредством системной шины, которая

содержит целых три шины различного назначения:
–шину данных (ШД), по которой осуществляется обмен информацией между устройствами ПЭВМ;
–шину адреса (ША), используемую для передачи адресов (номеров ячеек памяти или портов ввода-вывода, к которым производится обращение);
– шину управления (ШУ) для передачи управляющих сигналов.

Слайд 29

Система команд ЭВМ
Система команд – набор команд, которые могут выполняться

ЦП.

Слайд 30

Основные способы адресации операндов:
Регистровая адресация
Непосредственная адресация
Прямая адресация
Косвенная

адресация
Индексная (относительная) адресация

Слайд 31

Прерывания в ПК
Прерывание - временное прекращение выполнения команд основной программы

с сохранением информации о ее текущем состоянии и передачей управления специальной программе - обработчику прерываний.

Стек (магазинная память) представляет собой совокупность ячеек памяти с подразумеваемой адресацией, хранящих информацию, требуемую для возврата к выполнению прерванной (основной) программы.
Адресация в такой памяти реализуется с помощью указателя стека, находящегося в ЦП.

Обработка прерываний осуществляется контроллером прерываний

Слайд 32

Механизм обслуживания прерывания
После получения сигнала о прерывании контроллер и процессор

приступают к его обслуживанию:
запоминается состояние прерванной (основной) программы;
распознается источник прерывания;
организуется переход к подпрограмме обработки прерывания от данного источника;
выполняется подпрограмма обработки прерывания;
восстанавливается состояние прерванной (основной) программы и при возможности продолжается ее исполнение.

Слайд 33

Принцип обслуживания запросов на прерывание от ВУ

Слайд 34

Обобщенный алгоритм функционирования ПК

Слайд 35

КОНТРОЛЬ
Тестовое задание № 1
Операционная часть команды называется…
a) операцией
b) операндом
c) оператором
d)

кодом операции

Слайд 36

Тестовое задание № 2
Минимально адресуемым элементом памяти ПК является …
a) Слово.

b) Байт.
c) Бит.
d) Бод.

Слайд 37

Тестовое задание № 3
Способ адресации представляет собой...
a) cспособ упорядочения команд.
b)cспособ представления

кода адреса к памяти.
c)способ формирования адреса операнда в
памяти.
d)cспособ упорядочивания данных в памяти.

Слайд 38

Тестовое задание № 4
Система команд ЭВМ – это...
a) Устройство ЭВМ для

исполнения команд.
b)Набор команд, выполняемых ЭВМ конкретного типа.
c)Средство описания алгоритмов программ.
d)Набор команд в конкретной программе.

Слайд 39

Тестовое задание № 5
Принципиальное отличие между оперативной и постоянной памятью ПК

заключается…
a) В отсутствии режима записи данных у постоянной памяти.
b) В способах чтения информации.
c) В объёме хранимой информации.
d) В отсутствии режима записи данных у оперативной памяти.

Классическая архитектура ЭВМ

Содержание

Цель изучения дисциплины:подготовка инженеров, обладающих широким кругозором в области вычислительной техники

Объем дисциплины и виды учебной работы

Структурно-логическая схема дисциплины

Библиографический списокОсновной:Попов, И. И. Электронные вычислительные машины и системы: учеб. пособие

Лекция 1Классическая архитектура ЭВМТема 1. Организация информационных процессов в ЭВМ

Джон фон Нейман в 1946 г. изложили принципы построения вычислительных машин,

Структурная схема ЭВМ

Структура ОЗУ

Программа – это заранее заданная, четко определенная последовательность конкретных действий.Команда –

Состав и структура команд ЭВМКоманда ЭВМ состоит из двух частей -

Трёхадресная команда «сложение» реализует следующие действия:1.считать число из ячейки памяти по

Размещение и исполнение программ ЭВМ

КОНТРОЛЬТестовое задание №1Одним из принципов Фон Неймана является утверждение …А. Команда

Тестовое задание №2Принципиальное отличие оперативной памяти ПК от постоянной заключается …А.

Тестовое задание №3Адресом запоминающего устройства является …А. Группа сигналов, вырабатываемых устройством

Тестовое задание №4Из перечисленных средств программными средствами ПЭВМ является…A. Табличный процессор;B.

Тестовое задание №5Одним из принципов Фон Неймана является …C. Хранение программы

Спасибо за внимание!

Лекция 2.Архитектура персональных ЭВМ.Тема 1. Организация информационных процессов в ЭВМ

Персональным компьютером (ПК) называется универсальный однопользовательский микрокомпьютер.Архитектура ПК – это его

Архитектура ПК

Центральный процессор (ЦП), или микропроцессор, - функциональная часть ПЭВМ, выполняющая основные

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) формирует по входным переменным одну - выходную, выполняя

Основная память ПК содержит оперативную и постоянную памяти: Оперативная память (ОП)

Основные параметры, характеризующие память: емкость и быстродействие. Емкость памяти – максимальное

Внешние устройства (ВУ). Два типа:устройства внешней памятикоммуникационные устройства.ВУ подсоединяются к системной

Системная шинаОбъединение функциональных блоков в ЭВМ осуществляется посредством системной шины, которая

Система команд ЭВМ Система команд – набор команд, которые могут выполняться

Основные способы адресации операндов: Регистровая адресация Непосредственная адресация Прямая адресация Косвенная

Прерывания в ПК Прерывание - временное прекращение выполнения команд основной программы

Механизм обслуживания прерывания После получения сигнала о прерывании контроллер и процессор