Функциональная схема. Принципы построения ЭВМ. Классическая структурная схема ЭВМ и назначение ее основных узлов

В функциональном отношении любая ЭВМ состоит из элементов – узлов и устройств.

Элемент – функциональная единица ЭВМ, выполняющая элементарную операцию над одной или несколькими цифрами и представляющая собой законченную электрическую схему. Примерами могут служить логические элементы, выполняющие функции алгебры-логики: И, ИЛИ, НЕ и др.

Узел – функциональная единица ЭВМ, состоящая из элементов и выполняющая операции над одним или несколькими числами или словами. Примерами могут служить сумматоры, счетчики, дешифраторы и др.

Устройство – функциональная единица ЭВМ, состоящая из элементов и узлов и выполняющая арифметические и логические операции, операции ввода-вывода данных и управления ходом вычислительного процесса. Например арифметические и запоминающие устройства, устройство управления, внешние устройства и другие.

Электронная вычислительная машина – это совокупность устройств, способных выполнять разнообразные арифметические, логические операции и др. без участия человека. Структура вычислительной машины – это отображение состава устройств машины и путей обмена информации между устройствами.

Архитектура ЭВМ – это описание общей структуры компьютера, его функций и ресурсов.

Принципы разработки (создания) ЭВМ:

1. Разделение ЭВМ на устройства – реализация магистрально-модульного принципа построения компьютера (один из основных принципов);

2. Представление Джоном Фон Нейманом ЭВМ в виде системы, объединяющей устройства ввода, устройства вывода, память и процессор – использование принципов работы ЭВМ.

Назначение основных устройств ЭВМ:

1. Устройства ввода (клавиатура, мышь, сканер, микрофон, дигитайзер) – для ввода данных;

2. Устройства вывода (монитор, принтер, колонки) – для вывода данных;

3. Память (винчестер, гибкий магнитный диск, СD, DVD-диски, карты памяти – для накопления, хранения и выдачи данных по запросу процессора;

4. Процессор – для обработки данных и управления работой всех устройств.

В состав процессора входят:

1. Устройство управления (УУ): формирует и подает во все блоки машины и нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций.

2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

3. Микропроцессорная память (кэш-память) - предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно в ближайшие такты работы машины используемой в вычислениях.

Функциональная схема ЭВМ представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Функциональная схема ЭВМ

Достоинства ЭВМ:

1. Универсальность обработки информации – способность обрабатывать данные любых видов;

2. Универсальность решаемых задач – с помощью ЭВМ можно решить любую задачу, для которой может быть составлен алгоритм;

3. Точность – обеспечение вычислений с любой заданной степенью точности.