Презентация на тему: "Принципы устройства компьтера"

Попова Е.Г.

Домашнее задание:

§31, §32, §33 – подготовить сообщение стр.293

Попова Е.Г.

Устройство компьютера

Принципы устройства компьютеров

Попова Е.Г.

Джон фон Нейман (1903-1957) –американский учёный, сделавший важный вклад в развитие математики и физики. В 1946 г., анализируя сильные и слабые стороны ЭНИАКа

( первый электронный цифровой вычислитель общего назначения, который можно было перепрограммировать для решения широкого спектра задач),

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».

Попова Е.Г.

А. Беркс, Г. Голдстайн и Дж. фон Нейман: «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства» (1946):

─ состав основных компонентов вычислительной машины;

─ принцип двоичного кодирования;

─ принцип адресности памяти;

─ принцип иерархической (многоуровневой) организации памяти;

─ принцип хранимой программы;

─ принцип программного управления.

Попова Е.Г.

Архитектура фон Неймана

устройства

долговременное хранение данных

ввода

обрабатывает данные

процессор

внутренняя

внешняя

Джон фон Нейман

(1903-1957)

(АЛУ, УУ)

память

память

обеспечивает выполнение программы

временное хранение данных во время обработки

устройства

вывода

Попова Е.Г.

Принцип двоичного кодирования

Все данные хранятся в двоичном коде и это упрощает хранение и обработку информации.

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua

100101010100…

Н.П. Брусенцов

Троичная ЭВМ «Сетунь» (1959)

Попова Е.Г.

Принцип адресности памяти

─ оперативная память состоит из отдельных битов;

─ группы соседних битов объединяется в ячейки;

─ каждая ячейка имеет свой адрес (номер);

─ нумерация ячеек начинается с нуля;

─ за один раз можно прочитать или записать только целую ячейку;

─ размеры ячеек: у первых ЭВМ – 36, 48, 60 битов, а

сейчас – 8 битов.

III и IV поколения

Первые ЭВМ (I и II поколения)

200

201

202

203

200

200

201

204

202

числа

205

числа

символы

203

206

204

207

208

205

208

B

20

A

20

209

Попова Е.Г.

Память с произвольным доступом

RAM – Random Access Memory

чтение данных из ячеек и запись в них в произвольном порядке

─ ОЗУ – оперативное запоминающее устройство (оперативная память)

─ ПЗУ – постоянное запоминающее устройство

ROM – Read Only Memory

─ содержит программное обеспечение для загрузки и тестирования компьютера;

─ запись запрещена.

Попова Е.Г.

Иерархическая организация памяти

Требования к памяти:

─ большой объём;

─ высокая скорость доступа.

Использование несколько уровней памяти:

─ внутренняя память (небольшой объём, высокое быстродействие);

─ внешняя память (большой объём, низкое быстродействие);

─ … .

Попова Е.Г.

Принцип хранимой программы

Фрагмент коммутационной панели IBM-557

Код программы хранится в ПЗУ или во внешней памяти и загружается в ОЗУ для решения задач.

Программа хранится в единой памяти вместе с данными!

5

20

15

10

В гарвардской архитектуре есть отдельные области памяти для программ и данных!

40

35

30

25

50

45

55

60

Попова Е.Г.

Принцип программного управления

─ программа – это набор команд;

─ команды выполняются процессором автоматически в определённом порядке.

Как счётчик адреса команд – это регистр процессора,

в котором хранится адрес следующей команды.

IP ( Instruction Pointer ) в процессорах Intel

Попова Е.Г.

Основной алгоритм работы процессора

• выбрать команду
• записать в счётчик команд адрес следующей команды
• выполнить команду
• перейти к п. 1

При включении компьютера начальный адрес заноситься:

─ вручную (в первых ЭВМ);

─ из ПЗУ, аппаратно (тестирование, потом передача управления загрузчику операционной системы).

Попова Е.Г.

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.

Попова Е.Г.

Попова Е.Г.