Файл: Основополагающие принципы устройства эвм компьютер и его программное обеспечение ключевые слова.pptx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 300
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ЭВМ
КОМПЬЮТЕР И ЕГО ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Ключевые слова
- принципы компьютерных наук
- адресность памяти
- программное управление
- архитектура компьютера
- магистраль
- шина
- контроллер
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».Сформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не утратили свою актуальность и в наши дни.
состав основных компонентов вычислительной машиныпринцип двоичного кодированияпринцип однородности памятипринцип адресности памятипринцип иерархической организации памятипринцип программного управления123456Функциональная схема
!Устройство, способное производить автоматические вычисления, должно иметь набор компонентов: блок обработки данных, блок управления, блок памяти, блоки ввода/вывода информации.1100101110110001100101110110001100101110110001100101110110001100101110010111001011101100011001011101100011001011101100011001011101100011001110001УстройствовводаУстройствовыводаВнешняяпамятьПамятьОЗУ, ПЗУИнформационные потокиУправление процессамиПроцессорАЛУ, УУСостав 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:
Состав компонентов
| Память хранение исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки информации, программы обработки информации | ||
| Внутренняя | Внешняя предназначена для длительного хранения программ и данных в периоды между сеансами обработки | |
| ОЗУ временное хранение программ и данных в процессе обработки | ПЗУ программа начальной загрузки компьютера |
Состав компонентов
Мышь, джойстик, графический планшет, сенсорный экранСканер, фотоаппарат, видео-камераВвод звуковой информацииМикрофон, диктофонИгровые устройстваДжойстик, руль, световой пистолетУказательные (координатные)Ввод графической информацииВКОМПЬЮТЕРВВОДИНФОРМАЦИИАлгоритмы обработки информацииПРОЦЕССОРСостав компонентов
Игровой контроллер (при столкновении вибрирует)Колонки, наушники, встроенный динамикДисковод, сетевая плата, интерактивная доскаПринтер, графопостроитель, монитор, проекторВывод звуковой информацииИгровые устройстваУстройства ввода/выводаВывод графической информацииИЗКОМПЬЮТЕРАВЫВОДИНФОРМАЦИИАлгоритмы обработки информацииПРОЦЕССОРПринцип двоичного кодирования
{−,0,+}!Вся информация, предназначенная для обработки на компьютере (числа, тексты, звуки, графика, видео), а также программы её обработки, представляются в виде двоичного кода.Выбор двоичной системы счисления обусловлен:- простотой выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления
- «согласованностью» с булевой логикой
- простотой технической реализации
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 создантроичный 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,+}
Принцип однородности памяти
!Команды программ и данные хранятся в одной и той же памяти. Команды и данные отличаются только по способу использования. Это утверждение называют принципом однородности памяти.ПамятьСегментЯчейкаСегментСегментСегментПринцип адресности памяти
Адрес ячейки(в 16-ой СС)25F0:A3EDАдрес сегментаСмещение внутрисегмента!Команды и данные размещаются в единой памяти, состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса). Это принцип адресности памяти.?Какой объем памяти отведен под запись адреса ячейки??Оцените максимально возможный объем памяти компьютера, допускающего такую адресацию.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.
- какое выполнить действие
- из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в операции)
- в какую ячейку записать результат операции
Формирование адреса очередной командыВыполнение командыПрограмма завершена?Передать управление операционной системе
Архитектура компьютера
!Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных узлов.Архитектура компьютера
Шина адресаШина управленияШина данных!Магистраль (шина) - устройство для обмена данными между устройствами компьютера.Процессор (АЛУ, УУ)Память(ОЗУ, ПЗУ)Устройства вводаУстройства выводаВнешняяпамятькШина адреса используется для указания физического адреса по которому устройство обращается для проведения операции чтения или записи.Шина данных используется для передачи данных между узлами компьютераПо шине управления передаются сигналы, управляющие обменом информацией между устройствами и синхронизирующие этот обмен.Контроллер – специальный микропроцессор для управления внешними устройствами.ккАрхитектура компьютера
Данные между внешними устройствами по магистрали передаются напрямуюСущественное снижение нагрузки на центральный процессорПовышение эффективности работы всей вычислительной системыСовременные компьютеры обладают магистрально-модульной архитектурой, главное достоинство которой заключается в возможности легко изменить конфигурацию.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 НАНОТЕХНОЛОГИИСамое 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.
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.
Вопросы и задания
Ответ: 64 Кб- 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?
Информационные источники
- http://3.bp.blogspot.com/-0BljFZ8wcGI/VccXT4qYnuI/AAAAAAAAQ4I/6hhIl3JjOmU/ s1600/%25D0%25BD%25D0%25B5%25D0%25B9%25D0%25BC%25D0%25B0%25D0%25BD.jpg
- http://www.dev.daily_hero.idefa.ru/upload/iblock/338/338650330148463f6ea3164c63ca55cb.jpg
- http://tvgold-online.ru/uploads/posts/2014-08/1407262436_informaciya.jpg
- http://st03.kakprosto.ru/tumb/680/images/article/2011/3/9/1_525502e75afa7525502e75afe6.jpg
- http://pashap.ru/wp-content/uploads/2015/12/matplata-elbrus-e1450092635596.jpg
- http://hq-oboi.ru/photo/demontazh_processora_1920x1200.jpg
- http://dokak.ru/uploads/posts/2013-03-01/image_4566.jpg
- http://rd5.ru/files/articles/art2290.jpg
- http://batona.net/uploads/posts/2013-10/1383130219_1.jpg
- http://www.petelin.ru/pcmagic/lesson10/1.gif
- http://img.anews.com/media/posts/images/20141119/9dfa4df0c19b4167af17463e173fb4b5.jpg
- http://ternarycomp.cs.msu.ru/images/setun/p04.jpg
- http://elektroas.ru/wp-content/uploads/2010/02/razvitie-nanotehnologij.jpg
- http://fm.cnbc.com/applications/cnbc.com/resources/img/editorial/2013/08/14/100963200-172195324.1910x1000.jpg