Логическая организация структура и ресурсы компьютера которые может использовать программист
ОБОБЩАЮЩЕЕ ПОВТОРЕНИЕ
Компьютер
(computer – «вычислитель») то программно управляемое электронное устройство, предназначенное для обработки, хранения и передачи информации.
Термины «компьютер» и «электронно-вычислительная машин – ЭВМ» являются синонимами, хотя в настоящее время название «ЭВМ» почти вытеснено из бытового употребления.
-
Принципы фон Неймана:
- Принцип программного управления.
Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. - 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 пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
-
Основные компоненты компьютера.
- арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции;
- устройство управления, которое организует процесс выполнения программ (вместе АЛУ и УУ составляют процессор);
- запоминающее устройство для хранения программ и данных;
- внешние устройства для ввода-вывода информации.
Фон Нейман описал, каким должен быть компьютер, чтобы он был универсальным и удобным средством для обработки информации. Он прежде всего должен иметь следующие устройства:
-
Архитектура компьютера включает:
- описание пользовательских возможностей программирования;
- описание системы команд и системы адресации;
- организацию памяти и т.д.
-
Основные виды архитектур компьютера:
- классическая архитектура компьютера (архитектура фон Неймана) – архитектура компьютера, предусматривающая:
- одно арифметико-логическое устройство, через которое проходит поток данных;
- одно устройство управления, через которое проходит поток команд;
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА
Программное обеспечение
ПО, SoftWare, soft совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечением.
Архитектура компьютера
Архитектура компьютера — логическая организация, структура и ресурсы компьютера, которые может использовать программист. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера. Архитектура включает: — описание пользовательских возможностей программирования; — описание системы команд и системы адресации; — организацию памяти и т.д.
Объектно-ориентированные языки, пользовательские интерфейсы и ОС были популярной темой среди компьютерных энтузиастов во второй половине 80-х годов. Объекты вдруг стали рекламироваться в качестве панацеи от всех проблем в программировании. Однако объекты — это не есть что-то новое. Впервые они появились в конце 60-х в языках программирования, таких как Симула, которые разрабатывались в основном для создания программ моделирования. Подобные программы моделируют поведение объектов реального мира. Таким образом, объектно-ориентированное программирование, которое обеспечивает способ представления и манипулирования как физическими, так и абстрактными объектами, является естественным подходом в данной области.
Презентация на тему: " Архитектура компьютера. Архитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист." — Транскрипт:
2 Архитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист.
3 Персональный компьютер состоит из следующих 1)основных блоков: 2)основная память 3)процессор 4)периферийные устройства Все блоки связаны между собой системной магистралью (шиной). Можно сначала прочитать про то или иное устройство, а затем продолжить чтение с этого места.
5 Основа вычислительной машины - процессор. В нем расположены арифметико-логическое устройство - АЛУ, устройство управления - УУ и регистры для временного хранения информации. АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое и т.д. Данные процессор считывает из ОЗУ (оперативной памяти) компьютера, туда же он пересылает результат действия над этими данными. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей ЭВМ. Важнейшими характеристиками процессора являются:
6 Важнейшими характеристиками процессора являются: Разрядность Тактовая частота Адресное пространство
8 Основная память - это устройство для хранения информации. Она состоит из оперативного и постоянного запоминающего устройств. Оперативное запоминающее устройство называется ОЗУ, постоянное запоминающее устройство ПЗУ. ПЗУ энергонезависимая память. В ПЗУ находятся: Программа управления работой самого процессора Программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью Программы запуска и остановки ЭВМ Программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков (POST Power On SelfTest) Информация о том, где на диске находится операционная система.
10 Разберем схему работы в общем случае на примере команды чтения из памяти. процессор устанавливает на шине адреса адрес ячейки памяти, которую хочет прочитать на шине управления процессор выставляет сигнал чтения и сигнал готовности заметив сигнал готовности, все устройства проверяют, не стоит ли на шине адреса их адрес память «замечает», что выставлен ее адрес память читает адрес память выставляет на шине данных требуемую информацию память выставляет на шине управления сигнал готовности процессор читает данные с шины данных
Изучение любого языка высокого уровня обычно начинается с освоения основных команд и написания первых простейших программ. Но с ассемблером так сразу не получится. Это объясняется тем, что программы на ассемблере напрямую манипулируют устройствами компьютера, в первую очередь процессором и памятью. Языки высокого уровня скрывают от программиста все манипуляции с компьютерным «железом». Таким образом, чтобы научиться программировать на ассемблере, необходимо знать архитектуру компьютера.
1.1. Архитектура компьютера.
Успешное применение языка ассемблера невозможно без знания и понимания архитектуры компьютера и знания архитектуры конкретного процессора, для которого будет создаваться программа.
Архитектура компьютера – это логическая организация, структура и ресурсы компьютера, которые может использовать программист.
Архитектура компьютера включает в себя архитектуры отдельных устройств, входящих в компьютер. Хотя компьютер состоит из многих внешних и внутренних устройств, но реально программисту на ассемблере приходится работать только с тремя устройствами компьютерной системы: процессором, памятью и портами ввода-вывода. В сущности, эти три устройства определяют работу всего компьютера и работу всех внешних устройств подключенных к нему. Все эти три устройства соединены между собой при помощи трех основных шин: шиной данных (ШД), шиной адреса (ША) и шиной управления (ШУ) (рис. 1).
Рис. 1. Архитектура ЭВМ.
Процессор — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера.
Оперативная память предназначена для загрузки программ и для временного хранения различных данных, необходимых для работы программ.
Порты ввода-вывода предназначены для взаимодействия с пользователем и другими устройствами.
Шина (bus) – это группа параллельных проводников, с помощью которых данные передаются от одного устройства к другому:
- Шина данных (data bus) используется для обмена команд и данных между процессором и оперативной памятью, а также между устройствами ввода-вывода и ОЗУ.
- Шина управления (control bus) используется для передачи специальных сигналов, которые синхронизируют работу всех устройств, подключенных к системной шине. Например, процессор должен знать, когда можно читать информацию с шины данных. Для этого используется специальный сигнал готовности шины данных.
- Шина адреса (address bus) используется для указания адреса ячейки памяти в ОЗУ, к которой в текущий момент происходит обращение со стороны процессора или устройства ввода-вывода (чтение или запись).
Все три шины вместе образуют системную шину или ее еще называют магистраль.
1.2. Системы счисления.
Слово "компьютер" (computer) с английского языка переводится как "вычислитель", т. е. машина для проведения вычислений. И это полностью соответствует действительности, т. к. на уровне "железа" компьютер выполняет только простейшие арифметические операции с числами, такие как сложение и умножение.
Сердцем компьютера является процессор, называемый часто центральным процессором (ЦП) или микропроцессором. Именно центральный процессор выполняет все вычисления.
Так исторически сложилось, что практически все цифровые микросхемы, в том числе компьютерные процессоры, работают только с двумя разрешенными уровнями напряжения. Один из этих уровней называется уровнем логической единицы (или единичным уровнем), а другой — уровнем логического нуля (или нулевым уровнем). Чаще всего логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения (от 0 до 0,4 В), а логической единице — высокий уровень (от 2,4 до 5 В). Два уровня напряжения было выбрано исключительно из-за простоты реализации.
Таким образом, можно образно представлять, что в электронной цепи компьютера "бегают" только цепочки ноликов и единичек. За этими цепочками нулей и единичек закрепилось название машинные коды. Точно также можно представлять, что в память компьютера, а также на магнитные, оптические и прочие носители записываются нолики и единички, которые в совокупности составляют хранимую информацию.
То есть компьютер способен воспринимать только нолики и единички, а для нас (людей) эти нолики и единички представляются через устройства вывода (дисплеи, принтеры, звуковые колонки и пр.) в виде текста, графических изображений и звуков.
Так как компьютер способен воспринимать только два управляющих сигнала: 0 и 1, то и любая программа должна быть ему представлена только в двоичных кодах, т. е. в машинных кодах. В старые добрые времена операторы первых ЭВМ программировали напрямую в машинных кодах, переключая специально предусмотренные для этого тумблеры, или пробивали двоичные коды на перфолентах и перфокартах, которые затем считывала ЭВМ и выполняла операции согласно этим кодам.
Однако записывать и запоминать огромные двоичные цепочки, первым программистам было неудобно, поэтому они стали вместо двоичной системы использовать другие системы счисления, например десятичную, восьмеричную или шестнадцатеричную. Для сравнения: двоичное число 11001000 будет представлено в десятичном виде как 200, а в восьмеричной и шестнадцатеричной соответственно как 310 и С8.
Стоит еще раз отметить, что недвоичные системы счисления первые программисты стали использовать исключительно для личного удобства. Компьютер не способен воспринимать десятичные, шестнадцатеричные или восьмеричные числа, а только и только двоичные коды!
Таким образом, операторы первых ЭВМ стали составлять свои программы в более удобной системе счисления (восьмеричной, шестнадцатеричной или другой), а потом переводить их в двоичный машинный код. Наибольшее распространение у первых программистов из всех систем счисления получила шестнадцатеричная система счисления, которая до сих пор является основной в компьютерном мире. И все из-за того, что в отличие от других систем счисления перевод из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную систему и обратно осуществляется очень легко — вместо каждой шестнадцатеричной цифры, подставляется соответствующее четырехзначное двоичное число.
Хотя шестнадцатеричная система облегчила работу с машинными кодами, но создавать программу в шестнадцатеричном виде все равно очень не просто. В итоге родился язык ассемблера, который давал возможность писать программы на более понятном человеку языке и в то же время позволял легко переводить их в машинный код.
Язык ассемблера прозвали низкоуровневым языком, потому что он максимально приближен к машинному языку, а значит к "железу" компьютера. После языка ассемблера стали появляться высокоуровневые языки, такие как Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, С++ и пр. Они еще более понятны человеку, но преобразование в машинный код высокоуровневых программ значительно сложнее, из-за чего размер кода, как правило, получается большим и менее быстрым по сравнению с ассемблерными программами.
Если операторы первых ЭВМ переводили свои программы в машинный код вручную, то сейчас эту работу выполняют специальные программы— трансляторы (англ, translator — переводчик). Для языков высокого уровня транслятор принято называть компилятором (англ, compiler — составитель, собиратель). Для языка ассемблера обычно тоже не используется слово транслятор, а говорят просто: "ассемблер". Таким образом, ассемблером называют, как язык программирования, так и транслятор этого языка.
Соответственно процесс работы ассемблера называют ассемблированием. Процесс работы компилятора называют компилированием. Процесс обратный ассемблированию, т. е. преобразование машинного кода в программу на языке ассемблера называют дизассемблированием.
1.3. Биты и байты.
Цифра в двоичной арифметике называется разрядом (или точнее "двоичным разрядом") и может принимать значение ноль или единица. В компьютерном мире вместо разряда часто употребляют название бит.
Таким образом, минимальной единицей информации в компьютерной системе является бит, который может принимать только значение 0 или 1. Однако минимальным объемом данных, которым позволено оперировать любой компьютерной программе является не бит, а байт. Байт состоит из восьми бит. Если программе нужно изменить значение только одного бита, то она все равно должна считать целый байт, содержащий этот бит. Биты в байте нумеруются справа налево от 0 до 7, при этом нулевой бит принято называть младшим, а седьмой — старшим (рис. 2).
Так как в байте всего восемь бит, а бит может принимать только два значения, то простой арифметический подсчет показывает, что байт может принимать до 2 8 =256 различных значений. Поэтому в байте могут быть представлены целые числа в диапазоне от 0 до 255, или числа со знаком от -128 до +127.
Однако не только байтами может оперировать компьютерная программа, но и более крупными единицами данных— словами, двойными словами и учетверенными словами. Слово состоит из двух байт, при этом биты с 0 по 7 составляют младший байт в слове, а биты с 8 по 15— старший (рис. 3). Понятно, что слово может принимать до 2 16 =65536 различных значений.
Двойное слово, как следует из самого названия, состоит из двух слов или четырех байт, а значит из 32-х бит, а два двойных слова составляют учетверенное слово (64 бита).
Существует еще более крупная единица, которая называется параграф и представляет собой 16 смежных байт.
Архитектурой ЭВМ называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист. Описание ЭВМ в виде логических (а не физических) элементов и их взаимодействия друг с другом освобождает пользователя от необходимости знания физической организации элементов ЭВМ.
Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ЭВМ: центрального процессора, ОЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств.
Наиболее распространены компьютеры с классической архитектурой (архитектура фон Неймана) – одно арифметико – логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд. Это однопроцессорная ЭВМ. . К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.
Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.
Рис. 2 Общая структура персонального компьютера с подсоединенными периферийными устройствами
Для работы компьютера, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программы и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера – клавиатура, диски и т.д., обычно эти устройства называют внешними (периферийными). Результаты работы программы также выводятся на внешние устройства – монитор, диски, принтер и т.д.
Таким образом для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Но этот обмен не происходит непосредственно между любым внешним устройством и оперативной памятью, в компьютере имеются целых два промежуточных звена:
Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.
Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором через системную магистраль передачи данных.
Контроллер (адаптер) – устройство, обеспечивающее сопряжение периферийных устройств с центральным процессором через системную магистраль, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.
Конструктивно контроллеры представляют собой печатные платы, которые имеют стандартный разъем для сопряжения с системной шиной с одной стороны, а с другой стороны – специфический разъем для связи с соответствующим устройством.
Видеоадаптер (адаптер монитора) — устройство, предназначенное для преобразования данных компьютера, подлежащих отображению на экране в видеосигнал, посылаемый монитору по кабелю. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеопроцессора и видеопамяти. Видеопамять – служит для хранения видеоинформации – двоичного кода изображения, выводимого на экран дисплея (информации о состоянии каждого пикселя графической сетки экрана). Видеопроцессор (дисплейный процессор) читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет видеомонитором (выводит информацию на экран дисплея)
За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров:
CRT-мониторы (электронно– лучевая трубка).
MDA(монохромный);
CGA (4 цвета);
EGA (16 цветов);
VGA (256 цветов).
LCD мониторы (жидкокристаллические)
Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров, представлена на рисунке.
Архитектура многопроцессорного компьютера
Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.
Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.
Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рисунке.
Архитектура компьютера. Архитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист. — презентация
2 Архитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист.
3 Персональный компьютер состоит из следующих 1)основных блоков: 2)основная память 3)процессор 4)периферийные устройства Все блоки связаны между собой системной магистралью (шиной). Можно сначала прочитать про то или иное устройство, а затем продолжить чтение с этого места.
5 Основа вычислительной машины — процессор. В нем расположены арифметико-логическое устройство — АЛУ, устройство управления — УУ и регистры для временного хранения информации. АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое и т.д. Данные процессор считывает из ОЗУ (оперативной памяти) компьютера, туда же он пересылает результат действия над этими данными. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей ЭВМ. Важнейшими характеристиками процессора являются:
6 Важнейшими характеристиками процессора являются: Разрядность Тактовая частота Адресное пространство
8 Основная память — это устройство для хранения информации. Она состоит из оперативного и постоянного запоминающего устройств. Оперативное запоминающее устройство называется ОЗУ, постоянное запоминающее устройство ПЗУ. ПЗУ энергонезависимая память. В ПЗУ находятся: Программа управления работой самого процессора Программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью Программы запуска и остановки ЭВМ Программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков (POST Power On SelfTest) Информация о том, где на диске находится операционная система.
10 Разберем схему работы в общем случае на примере команды чтения из памяти. процессор устанавливает на шине адреса адрес ячейки памяти, которую хочет прочитать на шине управления процессор выставляет сигнал чтения и сигнал готовности заметив сигнал готовности, все устройства проверяют, не стоит ли на шине адреса их адрес память «замечает», что выставлен ее адрес память читает адрес память выставляет на шине данных требуемую информацию память выставляет на шине управления сигнал готовности процессор читает данные с шины данных
Логическая организация, структура и ресурсы компьютера, которые может использовать программист. Определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера.
Ассемблер
См. Язык ассемблера
Аудиоадаптер (Sound Blaster, звуковая плата)
Специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.
База данных
Один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения, изменения и обработки больших объемов взаимосвязанной информации.
Байт
Байт (англ. byte) — единица измерения количества информации, обычно равная восьми битам (в этом случае может принимать 256 (28) различных значений).
Байт в современных x86 совместимых компьютерах — это минимально адресуемая последовательность фиксированного числа битов.
Библиотека стандартных подпрограмм
Совокупность подпрограмм, составленных на одном из языков программирования и удовлетворяющих единым требованиям к структуре, организации их входов и выходов, описаниям подпрограмм.
Бит
Наименьшая единица информации в цифровом компьютере, принимающая значения "0" или "1".
Блог
От англ. "blog", от web log, "сетевой журнал или дневник событий" — это веб-сайт, основное содержимое которого — регулярно добавляемые записи, изображения или мультимедиа. Для блогов характерны недлинные записи вре́менной значимости. Бло́ггерами называют людей, ведущих блог. Совокупность всех блогов Сети принято называть блогосферой.
Отличия блога от традиционного дневника обусловливаются средой, то есть его "сетёвостью": блоги обычно публичны или доступны хотя бы определённому множеству пользователей Сети. Это определяет и отличия блоговых записей от дневниковых: первые обычно предполагают сторонних читателей, которые могут вступить в публичную полемику с автором (в отзывах к блог-записи или своих блогах). Для блогов характерна возможность публикации отзывов (т. н. "комментариев", комментов) посетителями. Она делает блоги средой сетевого общения, имеющей ряд преимуществ перед электронной почтой, группами новостей, веб-форумами и чатами.
Бе́та-тести́рование
От англ. "beta testing" — интенсивное использование почти готовой версии продукта (как правило, программного или аппаратного обеспечения) с целью выявления максимального числа ошибок в его работе для их последующего устранения перед окончательным выходом (выпуском) продукта на рынок, к массовому потребителю.
В отличие от альфа-тестирования, проводимого силами штатных разработчиков или тестировщиков, бета-тестирование предполагает привлечение добровольцев из числа обычных будущих пользователей продукта, которым рассылается упомянутая предварительная версия продукта (так называемая бета-версия). Такими добровольцами (их называют бета-тестерами) обычно движет любопытство к новому.
Кроме того, бета-тестирование может использоваться как часть стратегии продвижения продукта на рынок (например, бесплатная раздача бета-версий позволяет привлечь широкое внимание потребителей к окончательной дорогостоящей версии продукта), а также для получения предварительных отзывов о нём от широкого круга будущих пользователей.
Архитектурой ЭВМ называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист. Описание ЭВМ в виде логических (а не физических) элементов и их взаимодействия друг с другом освобождает пользователя от необходимости знания физической организации элементов ЭВМ.
Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ЭВМ: центрального процессора, ОЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств.
Наиболее распространены компьютеры с классической архитектурой (архитектура фон Неймана) – одно арифметико – логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд. Это однопроцессорная ЭВМ..К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной,называемой также системной магистралью.
Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.
Рис. 6 Общая структура персонального компьютера с подсоединенными периферийными устройствами
Для работы компьютера, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программы и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера – клавиатура, диски и т.д., обычно эти устройства называют внешними (периферийными). Результаты работы программы также выводятся на внешние устройства – монитор, диски, принтер и т.д.
Таким образом для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Но этот обмен не происходит непосредственно между любым внешним устройством и оперативной памятью, в компьютере имеются целых два промежуточных звена:
1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.
2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором через системную магистраль передачи данных.
Контроллер (адаптер) – устройство, обеспечивающее сопряжение периферийных устройствс центральным процессором через системную магистраль, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.
Конструктивно контроллеры представляют собой печатные платы, которые имеют стандартный разъем для сопряжения с системной шиной с одной стороны, а с другой стороны – специфический разъем для связи с соответствующим устройством.
Видеоадаптер (адаптер монитора) - устройство, предназначенное для преобразования данных компьютера, подлежащих отображению на экране в видеосигнал, посылаемый монитору по кабелю. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеопроцессора и видеопамяти.Видеопамять –служит для хранения видеоинформации – двоичного кода изображения, выводимого на экран дисплея (информации о состоянии каждого пикселя графической сетки экрана).Видеопроцессор(дисплейный процессор) читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет видеомонитором (выводит информацию на экран дисплея)
За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров:
Что такое микропроцессор?
Архитектура компьютера — логическая организация, структура и ресурсы компьютера, которые может использовать программист. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера.
Архитектура включает:
— описание пользовательских возможностей программирования;
— описание системы команд и системы адресации;
— организацию памяти и т.д.
Архитектура микропроцессора
Что такое микропроцессор?
Ядром любой микропроцессорной системы является микропроцессор или просто процессор (от английского processor). Перевести на русский язык это слово правильнее всего как «обработчик», так как именно микропроцессор — это тот узел, блок, который производит всю обработку информации внутри микропроцессорной системы. Остальные узлы выполняют всего лишь вспомогательные функции: хранение информации, связи с внешними устройствами, связи с пользователем и т.д. Процессор выполняет арифметические функции (сложение, умножение и т.д.), логические функции (сдвиг, сравнение, маскирование кодов и т.д.), временное хранение кодов (во внутренних регистрах), пересылку кодов между узлами микропроцессорной системы и многое другое. Количество таких элементарных операций, выполняемых процессором, может достигать нескольких сотен. Процессор можно сравнить с мозгом системы. Но при этом надо учитывать, что все свои операции процессор выполняет последовательно, то есть одну за другой, по очереди. С одной стороны, последовательное выполнение операций — несомненное достоинство, так как позволяет с помощью всего одного процессора выполнять любые, самые сложные алгоритмы обработки информации. Но, с другой стороны, последовательное выполнение операций приводит к тому, что время выполнения алгоритма зависит от его сложности. Простые алгоритмы выполняются быстрее сложных. То есть микропроцессорная система (МПС) способна сделать все, но работает она не слишком быстро, ведь все информационные потоки приходится пропускать через один-единственный узел — микропроцессор (рис. 1). В традиционной цифровой системе можно легко организовать параллельную обработку всех потоков информации, правда, ценой усложнения схемы.
Итак, микропроцессор способен выполнять множество операций. Но откуда он узнает, какую операцию ему надо выполнять в данный момент? Именно это определяется управляющей информацией, программой. Программа представляет собой набор команд (инструкций), то есть цифровых кодов, расшифровав которые, процессор узнает, что ему надо делать. Программа от начала и до конца составляется человеком, программистом, а процессор выступает в роли послушного исполнителя этой программы, никакой инициативы он не проявляет. Поэтому сравнение процессора с мозгом не слишком корректно. Он всего лишь исполнитель того алгоритма, который заранее составил для него человек. Любое отклонение от этого алгоритма может быть вызвано только неисправностью процессора или каких-нибудь других узлов микропроцессорной системы.
Все команды, выполняемые процессором, образуют систему команд процессора. Структура и объем системы команд процессора определяют его быстродействие, гибкость, удобство использования. Всего команд у процессора может быть от нескольких десятков до нескольких сотен. Система команд может быть рассчитана на узкий круг решаемых задач (у специализированных процессоров) или на максимально широкий круг задач (у универсальных процессоров). Коды команд могут иметь различное количество разрядов (занимать от одного до нескольких байт). Каждая команда имеет свое время выполнения, поэтому время выполнения всей программы зависит не только от количества команд в программе, но и от того, какие именно команды используются.
Архитектура ПК — логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист
Обсуждая возможности компьютеров имеют в виду, как правило, техническое (hardware), программное (software) и интеллектуальное (brainware) обеспечение.
Основные блоки ПК и их назначение:
Центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, накопители на жестких магнитных дисках, накопители на гибких магнитных дисках, блок питания, внутренний канал обмена данных, электронные схемы (контроллеры), монитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер, джойстик, графопостроитель (плоттер), дигитайзер, сетевой адаптер, модемы, музыкальная приставка.
Читайте также: