Архитектура компьютеров. Основные принципы работы компьютера

Август 21, 2022

Главная
Разное
Архитектура компьютеров. Основные принципы работы компьютера

Содержание

2. Принципы устройства компьютеров Принципы фон Неймана -общие принципы, положенные в основу современных компьютеров: 1-принцип двоичного кодирования;
3. ЧИТАЕМ Архитектура фон Неймана обрабатывает данные обеспечивает выполнение программы временное хранение данных во время обработки долговременное
4. Архитектура компьютера – это общие принципы построения конкретного семейства компьютеров (PDP, ЕС ЭВМ, Apple, IBM PC,
5. Открытая архитектура была предложена американской фирмой DEC (Digital Equipment Corporation) в 70-х гг. ХХ в., а
6. наличие общей (системной) информационной шины, к которой можно подключать различные дополнительные устройства через соответствующие разъемные соединения;
7. Закрытая архитектура не обладает характерными чертами открытой архитектуры и не позволяет обеспечить подключение дополнительных устройств, не
8. Архитектура компьютера В современных компьютерах чаще всего взаимодействие осуществляется с помощью шины — устройства, обеспечивающего прямой
9. Архитектурные решения. Шинно-модульный принцип ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые являются относительно самостоятельными устройствами
10. Получение данных из оперативной памяти 1. Процессор формирует адрес памяти и задает место получения данных —
11. Используемые архитектуры Используется в подавляющем большинстве привычных компьютеров, начиная с персональных Используется там, где мы компьютеров
12. Фон-неймановская архитектура 1. Для представления (кодирования) данных и команд используется двоичная система счисления. 2. И данные,
13. Фон-неймановская архитектура В компьютере, реализующем эту схему, как правило, используются: 1) арифметико-логическое устройство, выполняющее вычисления; 2)
14. Реализации архитектуры фон Неймана Шина ISA (Industry Standard Architecture)
15. Реализации архитектуры фон Неймана Схема чипсета Intel H67 Express РИСОВАТЬ НЕ НАДО! Чипсетом называют набор микросхем,
16. Реализации архитектуры фон Неймана Архитектура PCI (Peripheral component interconnect ) – локальная шина Взаимодействие организуется с
17. ЧИТАЕМ PCI Express Компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на
18. Реализации архитектуры фон Неймана Архитектура PCI Express позволяет: 1. Наращивать мощности сервера или проводить ремонт, заменяя
19. ЧИТАЕМ Гарвардская архитектура Универсальные промышленные модульные архитектуры выгодны и эффективны в тех случаях, когда есть техническая
20. Микропроцессор Микропроцессор (MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора (CPU — Central Processing
21. Виды микропроцессоров Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC-архитектура). Микропроцессоры с сокращенным набором
22. Система, основанная на микропроцессоре
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Принципы устройства компьютеров
Принципы фон Неймана -общие принципы, положенные в основу современных

компьютеров:
1-принцип двоичного кодирования;
2-принцип программного управления, согласно которому программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности;
3-принцип однородности памяти, согласно которому программы и данные хранятся в одной и той же памяти;
4-принцип адресности, согласно которому основная память состоит из пронумерованных ячеек и процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Джон фон Нейман
(1903 -1957)

Слайд 3

ЧИТАЕМ Архитектура фон Неймана
обрабатывает данные
обеспечивает выполнение программы
временное хранение данных во время

обработки

долговременное хранение данных

Слайд 4

Архитектура компьютера – это общие принципы построения конкретного семейства компьютеров (PDP,

ЕС ЭВМ, Apple, IBM PC, …).

принципы построения системы команд и их кодирования
форматы данных и особенности их машинного представления
алгоритм выполнения команд программы
способы доступа к памяти и внешним устройствам
возможности изменения конфигурации оборудования

К архитектуре НЕ относятся особенности конкретного компьютера: набор микросхем, тип жёсткого диска, ёмкость памяти, тактовая частота и т.д.

Под архитектурой компьютера понимается совокупность аппаратных и программных средств, организованных в систему, обеспечивающую функционирование компьютера.
Это описание устройства ПК на общем уровне, достаточном для понимания принципов работы:

Слайд 5

Открытая архитектура была предложена американской фирмой DEC (Digital Equipment Corporation) в

70-х гг. ХХ в., а затем была успешно использована при разработке персонального компьютера фирмой IBM (International Business Machines Corporation), который и появился в 1981г.
К особенностям открытой архитектуры относятся:
модульный принцип построения компьютера, в соответствии с которым все его компоненты выполнены в виде законченных конструкций — модулей, имеющих стандартные размеры и стандартные средства сопряжения;

Слайд 6

наличие общей (системной) информационной шины, к которой можно подключать различные дополнительные

устройства через соответствующие разъемные соединения;
совместимость новых аппаратных и программных средств с их предыдущими версиями, основанная на принципе «сверху — вниз», что означает, что последующие версии должны поддерживать предыдущие.
Подавляющее число современных компьютеров имеют открытую архитектуру.

Слайд 7

Закрытая архитектура не обладает характерными чертами открытой архитектуры и не позволяет

обеспечить подключение дополнительных устройств, не предусмотренных разработчиком.
Компьютеры, имеющие такую архитектуру, эффективны при решении узкоспециализированных задач, например вычислительных.

Слайд 8

Архитектура компьютера
В современных компьютерах чаще всего взаимодействие осуществляется с помощью шины

— устройства, обеспечивающего
прямой обмен между двумя компонентами компьютера.

Шина — это набор проводников, обеспечивающих обмен сигналами между отдельными устройствами, и микросхемы, которые обеспечивают управление работой этого набора проводников.

Слайд 9

Архитектурные решения. Шинно-модульный принцип
ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые

являются относительно самостоятельными устройствами ПК (например, процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.).

Для работы ПК как единого механизма необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за что отвечает системная (магистральная) шина, основной канал взаимодействия процессора с различными устройствами.

Шина данных применяется для передачи произвольных данных.
Шина адреса — для указания места их размещения.
Шина команд — для указания и инициации действия.

Слайд 10

Получение данных из оперативной памяти
1. Процессор формирует адрес памяти и задает

место получения данных — регистр процессора.
2. Процессор устанавливает на шине адреса адрес памяти.
3. Процессор устанавливает команду чтения ячейки памяти
с записью в заданный регистр на шине команд (реализуется
Как сигнал на специальной линии).
4. Процессор устанавливает на шине команд флаг готовности.
5. На следующем такте контроллер памяти «обнаруживает»
на шине команд свою команду. Он получает данные из
памяти и устанавливает их на шине данных.
6. Контроллер памяти устанавливает на шине команд флаг готовности.
7. На следующем такте процессор «фиксирует» данные.

Контроллер – это устройство взаимодействия, контролирующее работу подключаемого к шине устройства.

Слайд 11

Используемые архитектуры
Используется в подавляющем большинстве привычных компьютеров, начиная с персональных
Используется там,

где мы компьютеров не замечаем, например в микрокомпьютерах для носимых или встроенных устройств,
в станках,
в системах управления,
в автоматизированных станциях наблюдения

Слайд 12

Фон-неймановская архитектура
1. Для представления (кодирования) данных и команд используется двоичная система

счисления.
2. И данные, и программы хранятся в едином устройстве (памяти) с произвольным доступом.
3. Память представлена в виде ячеек фиксированного размера, каждая ячейка имеет адрес — номер, определяющий ее положение.
4. Все команды выполняются последовательно, т. е. следующая команда выполняется после завершения предыдущей.

Слайд 13

Фон-неймановская архитектура
В компьютере, реализующем эту схему, как правило, используются:
1) арифметико-логическое

устройство, выполняющее вычисления;
2) устройство управления — извлекающее команды из памяти;
3) устройства ввода и вывода, подающие данные;
4) память — устройство, хранящее данные и команды и обеспечивающее доступ к ним во время работы.

Слайд 14

Реализации архитектуры фон Неймана
Шина ISA (Industry Standard Architecture)

Слайд 15

Реализации архитектуры фон Неймана
Схема чипсета Intel H67 Express РИСОВАТЬ НЕ НАДО!
Чипсетом

называют набор микросхем, спроектированных для совместной работы.

Слайд 16

Реализации архитектуры фон Неймана
Архитектура PCI
(Peripheral component interconnect )
– локальная шина
Взаимодействие

организуется с помощью отдельных микросхем — мостов.
Микросхемы-мосты обеспечивают взаимодействие устройств, работающих с разной скоростью, дополнительно используя делители частоты шины.

Слайд 17

ЧИТАЕМ PCI Express
Компьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной

передаче данных.

Слайд 18

Реализации архитектуры фон Неймана
Архитектура PCI Express позволяет:
1. Наращивать мощности сервера

или проводить ремонт, заменяя блоки без отключения.
2. Обеспечить максимально быстрый обмен данными, в котором ни одно устройство не препятствует другим.
3. «Горячую» замену устройств, т. е. замену любого устройства без выключения компьютера при соблюдении процедуры.
4. Управление питанием.
5. контроль четности передаваемых данных для борьбы с ошибками передачи.
6. Гарантированную полосу пропускания, т. е. конкуренция устройств не приводит к падению скорости.

PCI Express в производительном сервере
РИСОВАТЬ НЕ НАДО!

Слайд 19

ЧИТАЕМ Гарвардская архитектура
Универсальные промышленные модульные архитектуры выгодны и эффективны в тех случаях,

когда есть техническая возможность (и необходимость) обеспечивать работу и взаимодействие отдельных частей — модулей.
В реальном же мире часто возникают ситуации, когда вычислительная техника очень узко специализирована и выполняет строго заданные функции в рамках одного устройства. В таком случае гораздо важнее обеспечить высокую надежность, низкое энергопотребление и маленькие размеры.

! Идея хранения данных и программ в физически разных устройствах.

ЗАПИСЫВАЕМ
В современных системах Гарвардская архитектура реализуется на едином кристалле-микросхеме, что делает их очень компактными и быстрыми.
Такое техническое исполнение называется однокристальной ЭВМ или микропроцессором.

Слайд 20

Микропроцессор
Микропроцессор (MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора (CPU —

Central Processing Unit) на одном полупроводниковом кристалле.

По своей сути — это микрокомпьютер, который используется для выполнения арифметических и логических операций, управления системами, хранения данных и прочих.
Микропроцессор обрабатывает данные, поступающие с входных периферийных устройств и передает обработанные данные на выходные периферийные устройства.

Слайд 21

Виды микропроцессоров
Микропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC-архитектура).
Микропроцессоры с сокращенным

набором команд (Reduced Instruction Set Computer, RISC-архитектура).
Микропроцессоры с минимальным набором команд (Minimal Instruction Set Computer, MISC-архитектура)
Микропроцессоры специального назначения (ASIC — Application Specific Integrated Circuit).

Слайд 22

Архитектура компьютеров. Основные принципы работы компьютера

Содержание

Принципы устройства компьютеров Принципы фон Неймана -общие принципы, положенные в основу современных

ЧИТАЕМ Архитектура фон Нейманаобрабатывает данныеобеспечивает выполнение программывременное хранение данных во время

Архитектура компьютера – это общие принципы построения конкретного семейства компьютеров (PDP,

Открытая архитектура была предложена американской фирмой DEC (Digital Equipment Corporation) в

наличие общей (системной) информационной шины, к которой можно подключать различные дополнительные

Закрытая архитектура не обладает характерными чертами открытой архитектуры и не позволяет

Архитектура компьютера В современных компьютерах чаще всего взаимодействие осуществляется с помощью шины

Архитектурные решения. Шинно-модульный принцип ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые

Получение данных из оперативной памяти1. Процессор формирует адрес памяти и задает

Используемые архитектурыИспользуется в подавляющем большинстве привычных компьютеров, начиная с персональныхИспользуется там,

Фон-неймановская архитектура1. Для представления (кодирования) данных и команд используется двоичная система

Фон-неймановская архитектураВ компьютере, реализующем эту схему, как правило, используются: 1) арифметико-логическое

Реализации архитектуры фон НейманаШина ISA (Industry Standard Architecture)

Реализации архитектуры фон НейманаСхема чипсета Intel H67 Express РИСОВАТЬ НЕ НАДО! Чипсетом

Реализации архитектуры фон НейманаАрхитектура PCI (Peripheral component interconnect ) – локальная шинаВзаимодействие

ЧИТАЕМ PCI ExpressКомпьютерная шина, использующая программную модель шины PCI и высокопроизводительный физический протокол, основанный на последовательной

Реализации архитектуры фон НейманаАрхитектура PCI Express позволяет: 1. Наращивать мощности сервера

ЧИТАЕМ Гарвардская архитектура Универсальные промышленные модульные архитектуры выгодны и эффективны в тех случаях,

Микропроцессор Микропроцессор (MPU — Micro Processor Unit) содержит функционал компьютерного центрального процессора (CPU —

Виды микропроцессоровМикропроцессоры с полным набором команд (Complex Instruction Set Computer, CISC-архитектура).Микропроцессоры с сокращенным

Система, основанная на микропроцессоре

Похожие презентации