Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Мая 2013 в 21:40, контрольная работа
Архитектура компьютера. Архитектура Фон-Неймана
Накопитель на жёстких магнитных дисках или винчестер — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины - плоттеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для хранения информации — программ и данных.
Винчестер связан с процессором через контроллёр жёсткого диска. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем, который существенно повышает их производительность.
СD-ROM состоит из прозрачной полимерной основы диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм. Одна сторона покрыта тонким алюминиевым слоем защищённым от повреждения слоем лака. Двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений и основного слоя.
На одном дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч дорожек с информацией. Ёмкость CD до 780 Мбайт.
В отличии от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим угловая скорость вращения диска не постоянна. Она уменьшается в процессе продвижения читающей головки к центру диска.
Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM, в котором диски сменяются как в обычном проигрывателе.
Участки CD, на которых записаны символы "0" и "1" отличаются коэффициентом отражения лазерного луча, посылаемого накопителем CD-ROM. Эти отличия улавливаются фотоэлементом и общий сигнал преобразуется в соответствующую последовательность нулей и единиц.
Со временем на смену CD-ROM пришли цицфровые видеодиски — DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают 4,7 Гбайта данных. На таких дисках выпускаются видеофильмы отличного качества, мультимидийные игры и многое другое.
В 1946 г. Д. фон Нейман, Г. Голдстайн и А. Беркс в своей совместной статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. В последствие на основе этих принципов производились первые два поколения компьютеров. В более поздних поколениях происходили некоторые изменения, хотя принципы Неймана актуальны и сегодня.
По сути, Нейману удалось обобщить научные разработки и открытия многих других ученых и сформулировать на их основе принципиально новое.
Использование двоичной системы счисления в вычислительных машинах. Преимущество перед десятичной системой счисления заключается в том, что устройства можно делать достаточно простыми, арифметические и логические операции в двоичной системе счисления также выполняются достаточно просто.
Самым главным следствием этих принципов можно назвать то, что теперь программа уже не была постоянной частью машины (как например, у калькулятора). Программу стало возможно легко изменить. А вот аппаратура, конечно же, остается неизменной, и очень простой.
Для сравнения, программа компьютера ENIAC (где не было хранимой в памяти программы) определялась специальными перемычками на панели. Чтобы перепрограммировать машину (установить перемычки по-другому) мог потребоваться далеко не один день. И хотя программы для современных компьютеров могут писаться годы, однако они работают на миллионах компьютеров после несколько минутной установки на жесткий диск.
Рис. 3. Архитектура ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана. Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков информации, пунктирные – управляющих сигналов от процессора к остальными узлам ЭВМ:
Программы и данные вводятся
в память из устройства ввода через
арифметико-логическое устройство. Все
команды программы записываются
в соседние ячейки памяти, а данные
для обработки могут
Команда состоит из указания, какую операцию следует выполнить (из возможных операций на данном «железе») и адресов ячеек памяти, где хранятся данные, над которыми следует выполнить указанную операцию, а также адреса ячейки, куда следует записать результат (если его требуется сохранить в ЗУ).
Арифметико-логическое устройство выполняет указанные командами операции над указанными данными.
Из арифметико-логического устройства результаты выводятся в память или устройство вывода. Принципиальное различие между ЗУ и устройством вывода заключается в том, что в ЗУ данные хранятся в виде, удобном для обработки компьютером, а на устройства вывода (принтер, монитор и др.) поступают так, как удобно человеку.
УУ управляет всеми частями компьютера. От управляющего устройства на другие устройства поступают сигналы «что делать», а от других устройств УУ получает информацию об их состоянии.
Управляющее устройство содержит специальный регистр (ячейку), который называется «счетчик команд». После загрузки программы и данных в память в счетчик команд записывается адрес первой команды программы. УУ считывает из памяти содержимое ячейки памяти, адрес которой находится в счетчике команд, и помещает его в специальное устройство — «Регистр команд». УУ определяет операцию команды, «отмечает» в памяти данные, адреса которых указаны в команде, и контролирует выполнение команды. Операцию выполняет АЛУ или аппаратные средства компьютера.
В результате выполнения любой команды счетчик команд изменяется на единицу и, следовательно, указывает на следующую команду программы. Когда требуется выполнить команду, не следующую по порядку за текущей, а отстоящую от данной на какое-то количество адресов, то специальная команда перехода содержит адрес ячейки, куда требуется передать управление.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений. Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей. В настоящее время компьютеры стали еще более сложными механизмами, участвующими в работе всех сфер деятельности и производства.
Изучение компьютера помогает нам понять его внутреннее и внешнее устройство.
Несмотря на огромный диапазон размеров и мощностей компьютеров, все они имеют сходную функциональную структуру. В одних случаях эта структура может быть упрощена, в других – расширена, но в общем функции вычислительного устройства и необходимые для вычислений функциональные блоки остаются одними и теми же.
Для ввода данных в компьютер предназначается устройство ввода, для вывода – устройство вывода, вместе эти устройства обычно составляют единый блок – устройство ввода-вывода данных.
Список использованных источников