Структура компьютера

Структура компьютера

Любая сложная система, включая компьютер, имеет иерархическую природу
Компьютер - сложная

Иерархическая система

Иерархическая система - набор взаимосвязанных подсистем, каждая из которых,

Функции компьютера

Обработка данных;
Хранение данных;
Перемещение данных;
Управление.

Обработка данных

Основное назначение компьютера - обработка данных
Данные могут иметь большое

Хранение данных

Существенное место занимает и функция хранения данных
Даже если

Хранение данных (2)

Таким образом, система должна выполнять функцию хранения данных хотя

Перемещение данных

Компьютер должен быть способен перемещать данные как внутри себя,

Перемещение данных (2)

Когда данные получены или направлены в устройство, которое непосредственно

Управление

Наконец, необходимо управлять этими тремя функциями
Управление осуществляется устройством, которое обеспечивает

Базовые функции компьютерной системы

Функция (1)

Перемещение данных
Например, от клавиатуры на монитор

Функция (2)

Хранение
Например, сетевая загрузка на диск

Функция (3)

Обработка данных из памяти
Например, модификация банка данных

Функция (4)

Обработка от памяти до ввода - вывода
Например, печать банка данных

Компьютер - элемент информационной среды

Взаимодействие компьютера с информационной средой

Компьютер является объектом, способным взаимодействовать с внешней

Структура компьютера - верхний уровень

Компьютер

Оперативная
память

Ввод-
вывод

Системы
соединений

Периферия

Линии передачи
данных

Центральный
процессор

Компьютер

Основные компоненты компьютера

Центральный процессор (ЦП) управляет функционированием всей системы и

Структура центрального процессора

Компьютер

АЛУ

Устройство
управления

Внутренняя
шина ЦП

Регистры

ЦП

В/В

Память

Системная
шина

цп

Состав центрального процессора

арифметическое и логическое устройство (АЛУ), которое выполняет все

Структура устройства управления

ЦП

Память
микропрограмм
регистры и
дешифраторы
устройства
управления

Конечный
автомат

УУ

АЛУ

Регистры

Шина

Устройство
управления

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРОВ
Проект ENIAC был завершен в 1946 году
ENIAC

Проект ENIAC

Проект создавался в самом конце второй мировой войны с учетом

Проект ENIAC

Для выполнения расчетов лаборатория вынуждена была привлечь свыше 200

Проект ENIAC

Дж. Мочли и Дж. Эккерт предложили спроектировать универсальную вычислительную машину

Характеристики

Система счисления – десятичная
20 аккумуляторов емкостью 10 цифр
Программирование вручную
18 000 электронных

Характеристики (2)

ENIAC была десятичной вычислительной машиной
Данные в ней были представлены

Характеристики (3)

Номер включенной лампы и соответствовал значению разряда
Основной недостаток ENIAC состоял

Проект ENIAC

Проект был завершен в 1946 году, когда война уже закончилась

Машина фон Неймана

Ввести новую программу в ENIAC или изменить что-либо в

Машина фон Неймана

Возникновение этой идеи, известной теперь во всем мире под

Машина фон Неймана

Компьютер IAS , проектирование и изготовление которого завершилось только

Структура IAS

Структура IAS

устройство оперативной памяти, в котором хранятся данные и команды программы;
арифметическое

Память компьютера IAS

состояла из 1000 ячеек, называемых словами
Длина каждой

Машина фон Неймана

Программа и данные хранятся в оперативной памяти
АЛУ оперирует с

Форматы данных в IAS

0 1 39

Знаковый
разряд

а) Представление чисел

Левая команда

Правая команда

0 8

Формат данных в IAS

Слово памяти могло хранить две команды по 20

Назначение регистров

Буферный регистр памяти (БРгП) - {MBR - memory buffer

Назначение регистров

Регистр команды (РгК) – {IR - instruction register} хранит код

Назначение регистров

Программный счетчик команд (ПСч) {PC - program counter} хранит адрес

Цикл команды

Цикл команды состоит из двух фаз:
- фазы выборки команды

Характеристики IAS

1000 х 40 бит слов
двоичная система счисления
2 х 20 бит

Система команд IAS

Команды пересылки данных выполняют загрузку данных из заданной ячейки

Система команд IAS

Команды условного перехода. Команды этой группы также изменяют естественный

Система команд IAS

Команды модификации адресной части команды позволяют выполнять модификацию программы

Принцип программного управления

Преобразователи и распознаватели
- Преобразователи обеспечивают обработку данных путем

Этапы решения задачи
Постановка задачи
Выбор математической либо логической модели ее решения
Разработка алгоритма

Этапы решения задачи

Алгоритмом называется точное предписание, которое задает вычислительный процесс, начинающийся

Этапы решения задачи

Команда – это оператор, который определяет наименование операции и

Основные положения ППУ (1)

Данные и команды представляются в двоичной форме и

Основные положения ППУ (2)

Данные и команды различаются по способу использования
Только порядок

Основные положения ППУ (3)

Слова размещаются в ячейках памяти компьютера и идентифицируются

Основные положения ППУ (3)
При чтении данных из ячейки ее содержимое не

Основные положения ППУ (4)

Программа представляется в форме последовательности управляющих слов (команд),

Основные положения ППУ (4)

Использование в команде адресов вместо самих операндов придает

Основные положения ППУ (4)

Для бинарных операций (сложение, вычитание и т. д.)

Основные положения ППУ (5)

Преобразование данных, предписанное алгоритмом, сводится к последовательному выполнению

Основные положения ППУ (5)

Адрес следующей команды однозначно определяется в процессе выполнения

Основные положения ППУ

На основе принципа программного управления в компьютерах была реализована

Какое из следующих высказываний ПРАВИЛЬНОЕ?
1 Одно из преимуществ двоичной системы -