Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ѕринципы работы компьютера




ќЅў»≈ ѕ–»Ќ÷»ѕџ ќ–√јЌ»«ј÷»» » –јЅќ“џ  ќћѕ№ё“≈–ќ¬

 

„то такое компьютер

 омпьютер представл€ет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычислени€, а также выполн€ть другие задачи манипулировани€ символами.

—уществует два основных класса компьютеров:

цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;

аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно мен€ющиес€ физические величины (электрическое напр€жение, врем€ и т. д.), которые €вл€ютс€ аналогами вычисл€емых величин.

¬ насто€щее врем€ подавл€ющее большинство компьютеров €вл€етс€ цифровыми.

ѕринцип действи€ компьютеров состоит в выполнении программ (Software) Ц заранее заданных, четко определенных последовательностей арифметических, логических и других операций.

Ћюба€ компьютерна€ программа представл€ет собой последо≠вательность отдельных команд.

 оманда Ц это описание операции, которую должен выполнить компьютер.  ак правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.

–езультат команды вырабатываетс€ по точно определенным дл€ данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера.

—овокупность команд, выполн€емых данным компьютером, называетс€ системой команд этого компьютера.

 омпьютеры работают с очень высокой скоростью, котора€ составл€ет миллионы Ц сотни миллионов операций в секунду.

¬ любом компьютере можно выделить следующие главные устройства:

пам€ть (запоминающее устройство Ц «”), состо€щую из перенумерованных €чеек;

процессор, включающий устройство управлени€ (””)и арифметико-логическое устройство (јЋ”);

устройство ввода;

устройство вывода.

Ёти устройства соединены каналами св€зи,по которым передаетс€ информаци€. ќсновные устройства компьютера и св€зи между ними представлены на схеме (рис. 1). “онкими стрелками показаны пути и направлени€ движени€ информации, а толстыми стрелками Ц пути и направлени€ передачи управл€ющих сигналов.

‘ункции пам€ти:

Ц прием информации из других устройств;

Ц запоминание информации;

Ц выдача информации по запросу в другие устройства машины.

 

–ис. 1. ќбща€ схема компьютера

 

‘ункции процессора:

Ц обработка данных по заданной программе путем выполнени€ ариф≠метических и логических операций;

Ц программное управление работой устройств компьютера.

“а часть процессора, котора€ выполн€ет команды, называетс€ арифметико-логическим устройством (јЋ”), а друга€ его часть, выполн€юща€ функции управлени€ устройствами, Ц устройством управлени€ (””).

ќбычно эти два устройства выдел€ютс€ чисто условно, конструктивно они не разделены.

¬ составе процессора имеетс€ р€д специализированных дополнительных €чеек пам€ти, называемых регистрами. –егистр выполн€ет функцию кратковременного хранени€ числа или команды. Ќад содержимым некоторых регистров электронные схемы могут выполн€ть манипул€ции, например Ђвырезатьї отдельные части команды дл€ последующего их использовани€ или выполн€ть определенные арифметические операции над числами. ќсновным элементом регистра €вл€етс€ электронна€ схема, называема€ триггером, котора€ способна хранить одну двоичную цифру (разр€д). –егистр представл€ет собой совокупность триггеров, св€занных друг с другом определенным образом общей системой управлени€.

—уществует несколько типов регистров, отличающихс€ видом выполн€емых операций. Ќекоторые регистры имеют свои названи€, например:

Ц сумматор Ц регистр јЋ”, выполн€ющий суммирование двоичных чисел;

Ц счетчик команд Ц регистр ””, содержимое которого соответствует адресу очередной выполн€емой команды; служит дл€ автоматической выборки программы из последовательных €чеек пам€ти;

Ц регистр команд Ц регистр ”” дл€ хранени€ кода команды на период времени, необходимый дл€ ее выполнени€. „асть его разр€дов используетс€ дл€ хранени€ кода операции, остальные Ц дл€ хранени€ кодов адресов операндов.

 

ѕринципы работы компьютера

¬ основу построени€ подавл€ющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым ƒжоном фон Ќейманом.

1. ѕринцип программного управлени€. ѕрограмма состоит из набора команд, выполн€ющихс€ процессором автоматически в определенной последовательности.

¬ыборка программы из пам€ти осуществл€етс€ с помощью счетчика команд. Ётот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. ј так как команды программы расположены в пам€ти друг за другом, то тем самым организуетс€ выборка цепочки команд из последовательно расположенных €чеек пам€ти. ≈сли же нужно после выполнени€ команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используютс€ команды условного или безусловного перехода,которые занос€т в счетчик команд номер €чейки пам€ти, содержащей следу≠ющую команду. ¬ыборка команд из пам€ти прекращаетс€ после достижени€ и выполнени€ команды Ђстопї.

“аким образом, процессор исполн€ет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. ѕринцип однородности пам€ти. ѕрограммы и данные хран€тс€ в одной и той же пам€ти, поэтому компьютер не различает, что хранитс€ в данной €чейке пам€ти Ц число, текст или команда. Ќад командами можно выполн€ть такие же действи€, как и над данными.

Ёто открывает целый р€д возможностей. Ќапример, программа в процессе своего выполнени€ также может подвергатьс€ переработке,что позвол€ет задавать в самой программе правила получени€ некоторых ее частей (так в программе организуетс€ выполнение циклов и подпрограмм).

Ѕолее того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнени€ другой программы. Ќа этом принципе основаны методы трансл€ции Ц перевода текста программы с €зыка программировани€ высокого уровн€ на €зык конкретной машины.

3. ѕринцип адресности. —труктурно основна€ пам€ть состоит из перенумерованных €чеек. ѕроцессору в произвольный момент времени доступна люба€ €чейка.

ќтсюда следует возможность давать имена област€м пам€ти так, чтобы к запомненным в них значени€м можно было впоследствии обращатьс€ или мен€ть их в процессе выполнени€ программ с использованием присвоенных имен.

 омпьютеры, построенные на перечисленных принципах, относ€тс€ к типу фон-неймановских. Ќо существуют компьютеры, принципиально отличающиес€ от фон-неймановских. ƒл€ них, например, может не выполн€тьс€ принцип программного управлени€, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполн€емую команду программы. ƒл€ обращени€ к какой-либо переменной, хран€щейс€ в пам€ти, этим компьютерам необ€зательно давать ей им€. “акие компьютеры называютс€ не фон-неймановскими.

 

 оманда и ее исполнение

 оманда Ц это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер.

¬ общем случае команда содержит следующую информацию:

Ц код выполн€емой операции;

Ц указани€ по определению операндов (или их адресов);

Ц указани€ по размещению получаемого результата.

¬ зависимости от количества операндов команды бывают:

Ц одноадресные;

Ц двухадресные;

Ц трехадресные;

Ц переменно-адресные.

 оманды хран€тс€ в €чейках пам€ти в двоичном коде.

¬ современных компьютерах длина команд переменна€ (обычно от двух до четырех байт), а способы указани€ адресов переменных весьма разнообразны.

¬ адресной части команды может быть указан:

Ц сам операнд (число или символ);

Ц адрес операнда (номер байта, с которого начинаетс€ операнд);

Ц адрес адреса операнда (номер байта, начина€ с которого расположен адрес операнда) и т. д.

–ассмотрим несколько возможных вариантов команды сложени€ (англ. add Ц сложение), при этом вместо цифровых кодов и адресов будем пользоватьс€ условными обозначени€ми.

1. ќдноадресна€ команда add x (содержимое €чейки х сложить с содержимым сумматора, а результат оставить в сумматоре):

2. ƒвухадресна€ команда add х, у (содержимое €чеек х и у сложить, а результат поместить в €чейку у):

3. “рехадресна€ команда add x, у, z (содержимое €чейки х сложить с содержимым €чейки y, сумму поместить в €чейку z):

¬ыполнение команды можно проследить по схеме (рис.1).  ак правило, этот процесс разбиваетс€ на следующие этапы:

1. из €чейки пам€ти, адрес которой хранитс€ в счетчике команд, выби≠раетс€ очередна€ команда; содержимое счетчика команд при этом увеличиваетс€ на длину команды;

2. выбранна€ команда передаетс€ в устройство управлени€ на регистр команд;

3. устройство управлени€ расшифровывает адресное поле команды;

4. по сигналам ”” операнды считываютс€ из пам€ти и записываютс€ в јЋ” на специальные регистры операндов;

5. ”” расшифровывает код операции и выдает в јЋ” сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;

6. результат операции либо остаетс€ в процессоре, либо отправл€етс€ в пам€ть, если в команде был указан адрес результата;

7. все предыдущие этапы повтор€ютс€ до достижени€ команды Ђстопї.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-19; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 18176 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬елико ли, мало ли дело, его надо делать. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

743 - | 550 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.014 с.