Виды архитектуры ЭВМ. Принципы работы вычислительной системы. Состав, назначение, классификация ПК

принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой ЭВМ и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:

структура памяти ЭВМ;
способы доступа к памяти и внешним устройствам;
возможность изменения конфигурации компьютера;
система команд;
форматы данных;
организация интерфейса.

с одним потоком команд и данных (однопроцессорная ЭВМ – SISD, Single Instruction stream over a Single Data stream). 2. Вычислительная система с общим потоком команд (SIMD, Single Instruction, Multiple Data – одиночный поток команд и множественный поток данных). 3. Вычислительная система со множественным потоком команд и одиночным потоком данных (MISD, Multiple Instruction Single Data – конвейерная ЭВМ). 4. Вычислительная система со множественным потоком команд и данных (MIMD, Multiple Instruction Multiple Data). Джон фон Нейман предложил архитектуру вычислительной системы с одним процессором. Однопроцессорные ЭВМ относят к типу SISD.

М. Флинн - (20 мая 1934 г.) профессор Стэндфордского университета

состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд.
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек, процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Ячейкам присваиваются имена для возможности дальнейшего обращения к ним.

приема, хранения и выдачи информации.
Процессор – устройство, управляющее работой всех других устройств и выполняющее арифметические и логические операции над данными. Включает в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
Устройства ввода;
Устройства вывода.

запросу других устройств.

2.3 Функции процессора

Обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций – эту функцию выполняет арифметико-логическое устройство (АЛУ);
Программное управление работой других устройств компьютера - эту функцию выполняет устройство управления (УУ).

процессора.
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды.
Примеры регистров:
сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.

единиц информации, которая может одновременно храниться в компьютере.
Быстродействие – это скорость доступа к памяти.
Система хранения информации в современном цифровом компьютере основана на двоичной системе счисления. Числа, текстовая информация, изображения, звук, видео и другие формы данных представляются в виде последовательностей битовых строк или бинарных чисел, каждое из которых состоит из значений 0 и 1.

быстродействие, но ограничена в объеме.
Внешняя память. Память на магнитных дисках, магнитных лентах и компакт-дисках. Эта память нужна для долговременного хранения информации. Часто называют периферийной памятью.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) - эта память используется для временного хранения данных, обрабатываемых центральным процессором. Процессор взаимодействует только с ОЗУ. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой - RAM (Random Access Memory). Характеризуется наибольшей скоростью доступа. Является энергозависимой.
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Данные в ПЗУ записываются только один раз при изготовлении. Там хранятся служебные программы, по которым компьютер начинает работать при включении в сеть. Второе название - ROM (Read Only Memory) указывает на то, что ею обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Энергонезависима.
Энергозависимая память теряет свое содержимое после отключения питания. Энергонезависимая память хранит содержимое после отключения питания.

включает:
Системный блок;
Клавиатура;
Монитор (или дисплей);
Мышь.
Дополнительные устройства ПК:
трекбол
джойстик
сканер
колонки/наушники
принтер
плоттер (графопостроитель)
модем
стример и др.

тактовой частотой.
Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет в одну секунду. Измеряется в Гц.
Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel, AMD и IBM.

в зависимости от контекста употребления может обозначать особенности, позволяющие выделить модель в отдельный вид:
физическую реализацию:
часть микропроцессора, содержащую основные функциональные блоки.
кристалл микропроцессора.
набор характеристик организационного, схемотехнического или программного характера:
часть процессора, осуществляющая выполнение одного потока командчасть процессора, осуществляющая выполнение одного потока команд. Многоядерные процессоры имеют несколько ядер и поэтому способны осуществлять независимое параллельное выполнение нескольких потоков команд одновременно.
набор параметров, характеризующих микропроцессор.

(логический и физический);
тактовые частоты;
напряжение питания;
максимальное и типичное тепловыделение;
технология производства;
площадь кристалла.

В рамках одной линейки (модельный ряд) могут существовать процессоры с разными ядрами. Например, в линейке Pentium IV присутствуют процессоры с ядрами Northwood, Prescott, Willamette, Prescott2М.

«наличные», «деньги под рукою») — память ПК с быстрым доступом, где дублируется часть данных с другого носителя с более медленным доступом.
Кэш-память позволяет обращаться к часто требуемым данным быстрее, чем это происходило бы без её использования. Процесс организации доступа через кэш-память называется кэшированием.
Наиболее часто термин кэш-память используется для обозначения кэш-памяти, находящейся между регистрами центрального процессора (ЦП) и оперативной памятью (ОЗУ).
Кэш-память может давать значительный выигрыш в производительности, потому что в настоящее время тактовая частота ОЗУ значительно меньше тактовой частоты ЦП. Тактовая частота для кэш-памяти обычно не намного меньше частоты ЦП.