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

 

 

 

 


ќбщие принципы построени€ современных компьютеров




ќсновным принципом построени€ всех современных компьютеров €вл€етс€ программное управление. ¬ основе его лежит представление алгоритма решени€ любой задачи в виде программы вычислений.

јлгоритм Ч это конечный набор предписаний, определ€ющий решение задачи посредством конечного количества операций.

ѕрограмма Ч это упор€доченна€ последовательность команд, подлежаща€ обработке.

—ледует заметить, что строгого, однозначного определени€ алгоритма, равно как и однозначных методов его преобразовани€ в программу вычислений, не существует.

ѕринцип программного управлени€ может быть осуществлен различными способами. —тандартом дл€ построени€ практически всех Ё¬ћ стал способ, описанный ƒж. фон Ќейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов Ё¬ћ.

—уть его заключаетс€ в следующем: все вычислени€, предписанные алгоритмом решени€ задачи, должны быть представлены в виде программы, состо€щей из последовательности управл€ющих слов Ч команд.  ажда€ команда содержит указани€ на конкретную выполн€емую операцию, местонахождение (адреса) операндов и р€д служебных признаков. ќперанды Ч переменные, значени€ которых участвуют в операци€х преобразовани€ данных.

—писок (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значений и результатов вычислений) €вл€етс€ неотъемлемым элементом любой программы.

ƒл€ доступа к программам, командам и операндам используютс€ их адрес а. ¬ качестве адресов выступают номера €чеек пам€ти Ё¬ћ, предназначенных дл€ хранени€ объектов.

»нформаци€ (командна€ и данные: числова€, текстова€, графическа€ и т.п.) кодируетс€ двоичными цифрами Ђ0ї и Ђ1ї. ѕоэтому различные типы информации, размещенные в пам€ти Ё¬ћ, практически не различимы, идентификаци€ их возможна лишь при выполнении программы, согласно ее логике, по контексту.

 аждый тип информации имеет свои форматы Ч структурные единицы информации, закодированные двоичными цифрами Ђ0ї и Ђ1ї. ќбычно все форматы данных, используемые в Ё¬ћ, кратны байту, т.е. состо€т из целого числа байтов.

ѕоследовательность битов в формате, имеюща€ определенный смысл, представлена полем. Ќапример, в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов. ѕрименительно к числовой информации выдел€ют знаковые разр€ды, значащие разр€ды чисел, старшие и младшие разр€ды.

ѕоследовательность, состо€ща€ из определенного, прин€того дл€ данной Ё¬ћ числа байтов, называетс€ словом.

 

—остав вычислительной системы называетс€ конфигурацией. јппаратные и программные средства вычислительной техники прин€то рассматривать отдельно. —оответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. “акой принцип разделени€ имеет дл€ информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиватьс€ как аппаратными, так и программными средствами.  ритери€ми выбора аппаратного или программного решени€ €вл€ютс€ производительность и эффективность. ќбычно прин€то считать, что аппаратные решени€ в среднем оказываютс€ дороже, зато реализаци€ программных решений требует более высокой квалификации персонала.

 

јппаратное обеспечение

—овременные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию Ч аппаратную конфигурацию, необходимую дл€ исполнени€ конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.

ѕо способу расположени€ устройств относительно центрального процессорного устройства (÷ѕ”Ч Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. ¬нешними, как правило, €вл€ютс€ большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные дл€ длительного хранени€ данных.

—огласование между отдельными узлами и блоками выполн€ют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. —тандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. “аким образом, протокол Ч это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств дл€ успешного согласовани€ их работы с другими устройствами.

ћногочисленные интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, можно условно разделить на две большие группы: последовательные и параллельные. „ерез последовательный интерфейс данные передаютс€ последовательно, бит за битом, а через параллельный Ч одновременно группами битов.  оличество битов, участвующих в одной посылке, определ€етс€ разр€дностью интерфейса, например восьмиразр€дные параллельные интерфейсы передают один байт (8 бит) за один цикл.

ѕараллельные интерфейсы обычно имеют более сложное устройство, чем последовательные, но обеспечивают более высокую производительность. »х примен€ют там, где важна скорость передачи данных: дл€ подключени€ печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т. п. ѕроизводительность параллельных интерфейсов измер€ют байтами в секунду (байт/с;  байт/с; ћбайт/с).

”стройство последовательных интерфейсов проще; как правило, дл€ них не надо синхронизировать работу передающего и принимающего устройства (поэтому их часто называют асинхронными интерфейсами), но пропускна€ способность их меньше и коэффициент полезного действи€ ниже, так как из-за отсутстви€ синхронизации посылок полезные данные предвар€ют и завершают посылками служебных данных, то есть на один байт полезных данных могут приходитьс€ 1-3 служебных бита (состав и структуру посылки определ€ет конкретный протокол).

ѕоскольку обмен данными через последовательные устройства производитс€ не байтами, а битами, их производительность измер€ют битами в секунду (бит/с,  бит/с, ћбит/с). Ќесмотр€ на кажущуюс€ простоту перевода единиц измерени€ скорости последовательной передачи в единицы измерени€ скорости параллельной передачи данных путем механического делени€ на 8, такой пересчет не выполн€ют, поскольку он не корректен из-за наличи€ служебных данных. ¬ крайнем случае, с поправкой на служебные данные, иногда скорость последовательных устройств выражают в знаках в секунду или, что тоже самое, в символах в секунду (с/с), но эта величина имеет не технический, а справочный, потребительский характер.

ѕоследовательные интерфейсы примен€ют дл€ подключени€ Ђмедленныхї устройств (простейших устройств печати низкого качества, устройств ввода и вывода знаковой и сигнальной информации, контрольных датчиков, малопроизводительных устройств св€зи и т. п.), а также в тех случа€х, когда нет существенных ограничений по продолжительности обмена данными (большинство цифровых фотокамер).

 

ѕрограммное обеспечение

 онечна€ цель любой компьютерной программы Ч управление аппаратными средствами. ƒаже если на первый взгл€д программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществл€ет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

ѕрограммное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной св€зи и в непрерывном взаимодействии.

—остав программного обеспечени€ вычислительной системы называют программной конфигурацией. ћежду программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосв€зь Ч многие программы работают, опира€сь на другие программы более низкого уровн€, то есть, мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. ¬озможность существовани€ такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействи€, а на практике он обеспечиваетс€ распределением программного обеспечени€ на несколько взаимодействующих между собой уровней. ”ровни программного обеспечени€ представл€ют собой пирамидальную конструкцию.  аждый следующий уровень опираетс€ на программное обеспечение предшествующих уровней. “акое членение удобно дл€ всех этапов работы с вычислительной системой, начина€ с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживани€. ќбратите внимание на то, что каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. “ак, например, вычислительна€ система с программным обеспечением базового уровн€ не способна выполн€ть большинство функций, но позвол€ет установить системное программное обеспечение.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 5684 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќеосмысленна€ жизнь не стоит того, чтобы жить. © —ократ
==> читать все изречени€...

523 - | 456 -


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

√ен: 0.008 с.