Принципы устройства ЭВМ

Август 24, 2022

Главная
Информатика
Принципы устройства ЭВМ

Содержание

2. Ключевые слова принципы компьютерных наук адресность памяти программное управление архитектура компьютера магистраль шина контроллер
3. Принципы Неймана-Лебедева Фундаментальные идеи (принципы) компьютерных наук независимо друг от друга сформулировали Джон фон Нейман и
4. Основоположники ЭВМ Джон фон Нейман (1903-1957) –американский учёный, сделавший важный вклад в развитие математики и физики.
5. Принципы Неймана-Лебедева Сформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не утратили свою актуальность и
6. Функциональная схема 110010111011000 110010111011000 110010111011000 110010111011000 1100101 1100101 110010111011000 110010111011000 110010111011000 110010111011000 11001 110001 Устройство ввода
7. Состав компонентов арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет обработку данных устройство управления (УУ) обеспечивает выполнение программы и организует
8. Состав компонентов
9. Состав компонентов Мышь, джойстик, графический планшет, сенсорный экран Сканер, фотоаппарат, видео-камера Ввод звуковой информации Микрофон, диктофон
10. Игровой контроллер (при столкновении вибрирует) Колонки, наушники, встроенный динамик Состав компонентов Дисковод, сетевая плата, интерактивная доска
11. {−,0,+} Принцип двоичного кодирования Выбор двоичной системы счисления обусловлен: простотой выполнения арифметических операций в двоичной системе
12. Троичный компьютер «СЕТУНЬ» Использование в компьютерной технике классической двоичной системы счисления не лишено недостатков. В 1958
13. Принцип однородности памяти Память Сегмент Ячейка Сегмент Сегмент Сегмент
14. Принцип адресности памяти Адрес ячейки (в 16-ой СС) 25F0:A3ED Адрес сегмента Смещение внутри сегмента
15. Принцип иерархичности памяти Можно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера: объём памяти должен быть
16. Принцип иерархичности памяти Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на
17. Принцип программного управления Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей
18. Принцип программного управления
19. Архитектура компьютера
20. Шина адреса Шина управления Шина данных Архитектура компьютера Процессор (АЛУ, УУ) Память (ОЗУ, ПЗУ) Устройства ввода
21. Архитектура компьютера Данные между внешними устройствами по магистрали передаются напрямую Существенное снижение нагрузки на центральный процессор
22. Направления развития Электронная техника подошла к предельным значениям своих тех-нических характеристик, которые определяются физическими законами Поиск
23. Самое главное Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев сформулировали основополагающие принципы
24. Самое главное Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его
25. Ответ: 64 Кб Вопросы и задания Перечислите основные фундаментальные идеи, лежащие в основе построения компьютеров. Перечислите
27. Скачать презентацию

Слайд 2

Ключевые слова
принципы компьютерных наук
адресность памяти
программное управление
архитектура компьютера
магистраль
шина
контроллер

Слайд 3

Принципы Неймана-Лебедева
Фундаментальные идеи (принципы) компьютерных наук независимо друг от друга сформулировали

Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев.

Слайд 4

Основоположники ЭВМ
Джон фон Нейман (1903-1957) –американский учёный, сделавший важный вклад в

развитие математики и физики. В 1946 г., анализируя сильные и слабые стороны ЭНИАКа, совместно с коллегами пришёл к идее нового типа организации ЭВМ.

Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974) – главный конструктор первой отечественной вычислительной машины МЭСМ, автор проектов компьютеров серии БЭСМ (Большая Электронная Счётная Машина), и принципиальных положений компьютера «Эльбрус».

Слайд 5

Принципы Неймана-Лебедева
Сформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не

утратили свою актуальность и в наши дни.

состав основных компонентов вычислительной машины
принцип двоичного кодирования
принцип однородности памяти
принцип адресности памяти
принцип иерархической организации памяти
принцип программного управления

Слайд 6

Функциональная схема
110010111011000
110010111011000
110010111011000
110010111011000
1100101
1100101
110010111011000
110010111011000
110010111011000
110010111011000
11001
110001
Устройство
ввода
Устройство
вывода
Внешняя
память
Память
ОЗУ, ПЗУ
Информационные потоки
Управление процессами
Процессор
АЛУ, УУ

Слайд 7

Состав компонентов
арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет обработку данных
устройство управления (УУ) обеспечивает выполнение

программы и организует согласованное взаимодействие всех узлов компьютера

Процессор – информационный центр. Управляет всеми процессами и пропускает через себя все информационные потоки.
Составные блоки процессора:

Слайд 8

Состав компонентов

Слайд 9

Состав компонентов
Мышь, джойстик, графический планшет, сенсорный экран
Сканер, фотоаппарат, видео-камера
Ввод звуковой информации
Микрофон,

диктофон

Игровые устройства

Джойстик, руль, световой пистолет

Указательные (координатные)

Ввод графической информации

КОМПЬЮТЕР

ВВОД

ИНФОРМАЦИИ

Алгоритмы обработки информации

П
Р
О
Ц
Е
С
С
О
Р

Слайд 10

Игровой контроллер (при столкновении вибрирует)
Колонки, наушники, встроенный динамик
Состав компонентов
Дисковод, сетевая плата,

интерактивная доска

Принтер, графопостроитель, монитор, проектор

Вывод звуковой информации

Игровые устройства

Устройства ввода/вывода

Вывод графической информации

ИЗ

КОМПЬЮТЕРА

ВЫВОД

ИНФОРМАЦИИ

Алгоритмы обработки информации

П
Р
О
Ц
Е
С
С
О
Р

Слайд 11

{−,0,+}
Принцип двоичного кодирования
Выбор двоичной системы счисления обусловлен:
простотой выполнения арифметических операций

в двоичной системе счисления
«согласованностью» с булевой логикой
простотой технической реализации

Слайд 12

Троичный компьютер «СЕТУНЬ»
Использование в компьютерной технике классической двоичной системы счисления не

лишено недостатков.
В 1958 г. в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова под руководством Н. П. Брусенцова был создан троичный компьютер «Сетунь». В нём была применена уравновешенная троичная система счисления, использование которой впервые в истории позволило представлять одинаково просто как положительные, так и отрицательные числа.

Знаки троичной симметричной системы счисления {−,0,+}

Слайд 13

Принцип однородности памяти
Память
Сегмент
Ячейка
Сегмент
Сегмент
Сегмент

Слайд 14

Принцип адресности памяти
Адрес ячейки
(в 16-ой СС)
25F0:A3ED
Адрес
сегмента
Смещение
внутри
сегмента

Слайд 15

Принцип иерархичности памяти
Можно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера:
объём

памяти должен быть как можно больше
время доступа к памяти должно быть как можно меньше
В современных компьютерах используются устройства памяти нескольких уровней, различающиеся по своим основным характеристикам: времени доступа, сложности, объёму и стоимости.

Слайд 16

Принцип иерархичности памяти
Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут

быть также найдены на более низком уровне.

Дорого
…
Дешево
Быстро
…
Медленно
Мало
…
Много

Время доступа

Цена за байт

Объем памяти

Слайд 17

Принцип программного управления
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены

в виде программы, состоящей из последовательности команд. Команды представляют собой закодированные управляющие слова, в которых указывается:
какое выполнить действие
из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в операции)
в какую ячейку записать результат операции

Слайд 18

Принцип программного управления

Слайд 19

Архитектура компьютера

Слайд 20

Шина адреса
Шина управления
Шина данных
Архитектура компьютера
Процессор (АЛУ, УУ)
Память
(ОЗУ, ПЗУ)
Устройства ввода
Устройства вывода
Внешняя
память
Шина адреса

используется для указания физического адреса по которому устройство обращается для проведения операции чтения или записи.

Шина данных используется для передачи данных между узлами компьютера

По шине управления передаются сигналы, управляющие обменом информацией между устройствами и синхронизирующие этот обмен.

Контроллер – специальный микропроцессор для управления внешними устройствами.

Слайд 21

Архитектура компьютера
Данные между внешними устройствами по магистрали передаются напрямую
Существенное снижение нагрузки

на центральный процессор

Повышение эффективности работы всей вычислительной системы

Современные компьютеры обладают магистрально-модульной архитектурой, главное достоинство которой заключается в возможности легко изменить конфигурацию.

Слайд 22

Направления развития
Электронная техника подошла к предельным значениям своих тех-нических характеристик, которые

определяются физическими законами

Поиск неэлектронных средств хранения и обработки данных. Создание квантовых и биологических компьютеров

НАНОТЕХНОЛОГИИ

Слайд 23

Самое главное
Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич

Лебедев сформулировали основополагающие принципы построения компьютеров:
состав основных компонентов вычислительной машины;
принцип двоичного кодирования;
принцип однородности памяти;
принцип адресности памяти;
принцип иерархической организации памяти;
принцип программного управления.

Слайд 24

Самое главное
Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление

работой и взаимодействие его основных функциональных узлов. Архитектура первых компьютеров предполагала взаимодействие всех устройств через процессор и наличие неизменного набора внешних устройств.
Современные компьютеры обладают открытой магистрально-модульной архитектурой – устройства взаимодействуют через шину, что способствует оптимизации процессов внутреннего обмена информацией.
Современная архитектура позволяет легко изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых или замены старых внешних устройств.

Слайд 25

Ответ: 64 Кб
Вопросы и задания
Перечислите основные фундаментальные идеи, лежащие в основе

построения компьютеров.
Перечислите положительные и отрицательные стороны двоичного представления информации в компьютере.
В чём состоит суть принципа адресности памяти?
В некотором царстве, в некотором государстве, в некотором НИИ создали компьютер «Магия-7», соблюдая все принципы Неймана-Лебедева. Память «Магии-7» разделили на сегменты, а сегменты на ячейки. Адрес сегмента – однозначное шестнадцатеричное число. Смещение – трехзначное шестнадцатеричное число. Оцените размер памяти компьютера «Магия-7».
В чём главное достоинство магистрально-модульной архитектуры?

Ответ

Принципы устройства ЭВМ

Содержание

Ключевые словапринципы компьютерных наукадресность памятипрограммное управлениеархитектура компьютерамагистральшинаконтроллер

Принципы Неймана-ЛебедеваФундаментальные идеи (принципы) компьютерных наук независимо друг от друга сформулировали

Основоположники ЭВМДжон фон Нейман (1903-1957) –американский учёный, сделавший важный вклад в

Принципы Неймана-ЛебедеваСформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не

Состав компонентоварифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет обработку данныхустройство управления (УУ) обеспечивает выполнение

Состав компонентов

Состав компонентовМышь, джойстик, графический планшет, сенсорный экранСканер, фотоаппарат, видео-камераВвод звуковой информацииМикрофон,

Игровой контроллер (при столкновении вибрирует)Колонки, наушники, встроенный динамикСостав компонентовДисковод, сетевая плата,

{−,0,+}Принцип двоичного кодированияВыбор двоичной системы счисления обусловлен: простотой выполнения арифметических операций

Троичный компьютер «СЕТУНЬ»Использование в компьютерной технике классической двоичной системы счисления не

Принцип однородности памятиПамятьСегментЯчейкаСегментСегментСегмент

Принцип адресности памятиАдрес ячейки(в 16-ой СС)25F0:A3EDАдрес сегментаСмещение внутрисегмента

Принцип иерархичности памятиМожно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера:объём

Принцип иерархичности памятиУровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут

Принцип программного управленияВсе вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены