Организация компьютерной системы

Организация компьютерной системы

Электронная вычислительная машина (ЭВМ)

 

ЭВМ или компьютер (англ. computer – вычислитель) – это электронное устройство, которое предназначено для ввода, обработки, выдачи и хранения информации и в котором вычислительный процесс управляется программой.

ЭМВ могут быть: аналоговые(АВМ), дискретные(ЦВМ) и гибридные(ГВМ).

АВМ

 

Аналоговая вычислительная машина (АВМ) обрабатывает данные, представленные в аналоговой форме, т. е. данные в виде непрерывных значений какой-либо физической величины.

В основном АВМ предназначены для выполнения вычислительных задач.

Принцип работы таких машин заключается в построении электрических цепей, процессы в которых описываются такими же уравнениями, как и исследуемая система.

К достоинствам АВМ можно отнести простоту подготовки задачи и высокую скорость ее решения, а к недостаткам – неуниверсальность и низкую точность.

ЦВМ

 

Цифровая вычислительная машина (ЦВМ) в отличие от АВМ оперирует данными в дискретной форме, т. е. обрабатывает данные в виде двоичных кодов.

В настоящее время цифровые компьютеры нашли более широкое применения (более 90%), чем аналоговые.

ЦВМ более универсальные, так как позволяют обрабатывать и хранить данные, а получаемые результаты при этом имеют высокую точность.

 

ГВМ

 

Гибридная вычислительная машина(ГВМ) объединяет преимущества аналоговых и цифровых систем.

Использование ГВМ позволяет получить точное представление о поведении динамической системы, что очень важно с точки зрения управления этой системой.

Архитектура компьютера

 

Архитектура компьютера- это общая схема построения компьютера с учетом взаимных связей между аппаратными и программными средствами.

Считается, что идеи построения современных ЭВМ сформулировал в 1945 г. американский математик Джон фон Нейман.

Основные принципы организации ЭВМ по Дж. фон Нейману

 

• Принцип двоичного кодирования.
• Принцип программного управления.
• Принцип однородности памяти.
• Принцип адресности основной памяти.

Структура ЭВМ, предложенная фон Нейманом:

 

• Память;
• Устройство управления (УУ);
• Арифметико-логическое устройство (АЛУ);
• Устройство ввода/вывода информации.

Общая структура ЭМВ

 

Центральный

процессор

 

Арифметико-логическое

устройство

 

Устройство управления

 

ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ

 

УСТРОЙСТВО ВВОДА

 

УСТРОЙСТВО ВЫВОДА

 

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Команда

 

Под командой понимается управляющий сигнал, сформированный в устройстве управления.

Поле команды состоит из двух частей: операционной и адресной.

В операционной части указывается код операции(КОП). Код определяет действие, которое должна выполнить ЭВМ.

Адресная часть команды содержит адреса операндов(числа или символы), участвующих в операции.

Под адресом ячейки понимается номер ячейки, где записана информация. Необходимая для выполнения команды.

Команды делятся от количества адресов на одноадресные(а), двухадресные(б) и трехадресные(в).

а)

б) 

в)

 

КО

 

А1

 

КО

 

А1

 

А2

 

КО

 

А1

 

А2

 

А3

В зависимости от выполняемых операций:

• Операции пересылки данных;
• Арифметические операции;
• Логические операции;
• Операции обращения к внешним устройствам компьютера;
• Операции передачи управления;
• Обслуживающие и вспомогательные операции.

Принстонская архитектура в которой предполагает использование единой памяти, как для хранения данных. Так и команд. Данная архитектура считается классической.

Гарвардская архитектура при такой архитектуре ЭВМ имела отдельную память для команд и отдельную память для данных.