Принципы организации и работы ПК (стр. 3 из 5)

Термин «архитектура» используется в популярной литературе по вычислительной технике достаточно часто, однако определение этого понятия и его содержание могут различаться. Описание внутренней структуры ПК вовсе не является самоцелью: с точки зрения архитектуры представляют интерес лишь те связи и принципы, которые являются наиболее общими, присущими многим конкретным реализациям вычислительных машин.

2.1 Принципы построения ПК

Именно то общее, что есть в строении ПК, и относят к понятию архитектуры. Важно отметить, что такой общности в конечном счете служит вполне понятное стремление: все машины одного семейства, независимо от их конкретного устройства и фирмы – производителя, должны быть способны выполнять одну и ту же программу. Следует вывод, что с точки зрения архитектуры важны не все сведения о построении ПК, а только те, которые могут как – то использоваться при программировании и работе с ПК.

Ниже приводится перечень тех наиболее общих принципов построения ПК которые относятся к архитектуре:

· структура памяти ПК;

· способы доступа к памяти и внешним устройствам;

· возможность изменения конфигурации компьютера;

· система команд;

· форматы данных;

· организация интерфейса.

Суммируя все выше изложенное, получаем следующее определение архитектуры: «Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов»

2.2 Основы учения и структуры первых поколений ЭВМ

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г. Голдстайном и А. Берксом фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предположил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико – логическое устройство (АЛУ), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. Схема устройства такой ЭВМ представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Архитектура ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана.

Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказали настолько фундаментальными, что получили в литературе название «фон-неймановской архитектуры». Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – фон-неймановские машины. Значительное отклонение от фон-неймановской архитектуры произойдет в результате развития идеи машин пятого поколения, в основе обработки информации в которых лежат не вычисления, а логические выводы.

3. УСТРОЙСТВО ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРОЦЕССОРА

Процессор в компьютере не один: собственным процессором снабжена видеоплата, звуковая плата, множество внешних устройств (например, принтер). И часто по производительности эти микросхемы могут поспорить с главным, Центральным Процессором. Но в отличие от него один отвечает за обработку звука, другой – за создание трехмерного изображения. Основное и главное отличие центрального процессора – это его универсальность. Центральный процессор может взять на себя любую работу, в то время как процессор видеоплаты не сможет раскодировать музыкальный файл.

3.1 Функции центрального процессора

Центральный процессор - это устройство, обеспечивающее обработку данных по заданной программе. Центральный процессор производит следующие основные виды операций: выполнение команд, прерывание, сброс, регистрацию состояния (запись информации о состоянии вычислительной системы в целом или ее отдельных компонентов в определенные области основной памяти). Программу и обрабатываемые по ней данные процессор выбирает из основной (оперативной) памяти.

Центральный процессор выполняет основную работу по преобразованию данных в вычислительной системе и, кроме того, осуществляет в ней функции автоматизированного управления в соответствии с алгоритмами управляющей программы операционной системы. В частности, центральный процессор взаимодействует с каналами ввода-вывода, запуская операции ввода-вывода и получая информацию о результатах их выполнения, а также о состоянии системы ввода-вывода.

Процессор включает в себя, в большинстве случаев, одно или несколько операционных (или арифметическо -логических устройств), устройство управления, локальную память, средства контроля и диагностики.

Арифметически-логическое устройство (АЛУ) выполняет операции преобразования данных. Оно включает в себя один или несколько сумматоров и регистры для хранения промежуточных данных и результатов преобразований.

Арифметическо - логическое устройство может быть расширено специализированными операционными устройствами: с двигателем, быстрым умножителем, десятичным сумматором, конвертером и др.

3.2 Операционные устройства управления

Устройство управления (УУ) - автомат управляющий процессами передачи и обработки информации в процессоре. Это устройство принимает команды и формирует последовательность управляющих сигналов, проверяет и т.п. Оно входит в работы функциональных узлов путем выдачи синхронизирующих и управляющего сигналов.

В составе процессора может находится локальная память различного функционального назначения: рабочие регистры, РОН, регистры указатели, управляющие регистры, регистры служебных слов и т.п. Служебная память может использоваться для буферизации данных и команд, хранения таблиц преобразования адреса, ключей защиты.

Процессор может включать в себя набор специальных системных средств: службу времени (суточные часы, таймер и т.п.), средства межпроцессорной связи, пульт управления системой и др. Средства контроля и диагностики позволяют обнаруживать и устранять неисправности без потери производительности процессора.

С логической точки зрения процессор состоит из множества обрабатывающих информацию ячеек – регистров. Хранит такой регистр может от 1 до 8 байт информации.

На любом процессорном кристалле находятся:

· Ядро процессора, главное вычислительное устройство. Именно здесь происходит обработка всех поступающих в процессор данных.

· Сопроцессор – дополнительный блок для самых сложных математических вычислений, в том числе операций с «плавающей точкой». Активно используется, в частности, при работе с графическими и мультимедийными программами.

· Кеш - память. Буферная память – своеобразный накопитель для данных. В современных процессорах используются два типа кеш - памяти: первого уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память и второго уровня – чуть помедленнее, зато больше – от 128 Кб до 2 Мб.

Все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4 – 6

. Один процессор с обработкой информации справится не в состоянии: для этого ему нужно обращаться со множеством других компьютерных устройств: жестким диском, оперативной памятью и т.д. Для этого в компьютере существует специальная скоростная магистраль, по которой данные передаются процессору и обратно – она называется «шиной».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эксперты от уфологии на полном серьёзе доказывают, что отсчёт компьютерной эры надлежит вести с 1949 года, когда грохнулась на Землю знаменитая «летающая тарелка». Якобы, при потрошении остатков ее и были найдены те детальки, которые позднее превратились в первые микропроцессоры. Поначалу ученым пришлось изобрести транзисторы, затем – интегральные схемы, а через четверть века – микропроцессор.

В 1970 году доктор Хофф с командой менеджеров сконструировал первый микропроцессор. Его появление изменило весь рынок микроэлектроники, и именно они способствовали появлению тех самых компьютеров, с которыми мы работаем сегодня.

Сегодня мы стоим на пороге появления компьютеров нового, пятого поколения, основанного на нанотехнологиях: в них роль хранителей и обработчиков информации возьмут на себя уже не кремниевые процессоры, а особые органические молекулы ! В современной памяти на основе кремниевых микросхем для хранения одного-единственного бита используется более 20 атомов !

Модели машин пятого поколении ориентированы на потоковую архитектуру, на реализацию интеллектуального человеко-машинного интерфейса, обеспечивающего не только системное решение задач, но и способность машины к логическому мышлению, к самообучению, ассоциативной обработке информации и получению логических выводов..

Современный инженер, экономист, юрист, врач должен владеть знаниями в области информатики и практическими навыками использования компьютеров, систем связи и передачи информации, уметь оценивать точность и полноту информации, влияющей на принятие управленческих решений.

ЗАДАНИЕ № 2

Провести годовой расчёт объёма работ и их стоимости ДРСУ № 1, состоящего из трёх отделений с использованием функций MSExcel. Построить круговую диаграмму объёма работ и его стоимости за год ДРСУ № 1 в целом в зависимости от месяца.

Объем и стоимость работ по отделению 1
Обозн	Объем работ (Объем)	Цена
Удал	Удаление старого асфальта ( м 2)	450
Подгот.	Подготовка полотна (м 2)	230
Уклад	Укладка нового асфальта ( м 2)	630