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

 

 

 

 


‘ункциональна€ структура компьютера




—хема Ё¬ћ, отвечающа€ программному принципу управлени€, логично вытекает из последовательного характера преобразований, выполн€емых человеком по некоторому алгоритму (программе). ќбобщенна€ структурна€ схема Ё¬ћ первых поколений представлена на рисунке 2.1.

 

–исунок 2.1 —труктурна€ схема Ё¬ћ первых поколений

 

¬ любой Ё¬ћ имеютс€ устройства ввода информации (”¬в), с помощью которых пользователи ввод€т в Ё¬ћ программы решаемых задач и данные к ним. ¬веденна€ информаци€ полностью или частично сначала запоминаетс€ в оперативном запоминающем устройстве (ќ«”), а затем переноситс€ во внешнее запоминающее устройство (¬«”), предназначенное дл€ длительного хранени€ информации, где преобразуетс€ в специальный информационный объект − файл.

‘айл Ц идентифицированна€ совокупность экземпл€ров полностью описанного в конкретной программе типа данных, наход€щихс€ вне программы во внешней пам€ти и доступных программе посредством специальных операций.

ѕри использовании файла в вычислительном процессе его содержимое переноситс€ в ќ«”. «атем программна€ информаци€ команда за командой считываетс€ в устройство управлени€.

”стройство управлени€ (””) предназначаетс€ дл€ автоматического выполнени€ программ путем принудительной координации всех остальных устройств Ё¬ћ. ÷епи сигналов управлени€ показаны на рисунке 2.1 штриховыми лини€ми. ¬ызываемые из ќ«” команды дешифрируютс€ устройством управлени€: определ€ют код операции, которую необходимо выполнить следующей, и адреса операндов, принимающих участие в данной операции.

јрифметико-логическое устройство (јЋ”) выполн€ет арифметические и логические операции над данными. ќсновной частью јЋ” €вл€етс€ операционный автомат, в состав которого вход€т сумматоры, счетчики, регистры, логические преобразователи и др. ќн каждый раз перестраиваетс€ на выполнение очередной операции. –езультаты выполнени€ отдельных операций сохран€ютс€ дл€ последующего использовани€ на одном из регистров јЋ” или записываютс€ в пам€ть.

¬ качестве устройств вывода (”¬ыв) могут использоватьс€ экран диспле€, принтер, графопостроитель и др.

—овременные Ё¬ћ имеют достаточно развитые системы машинных операций.

Ќапример, Ё¬ћ типа IBM PC имеют несколько сотен различных операций (их количество зависит от типа микропроцессора). Ћюба€ операци€ в Ё¬ћ выполн€етс€ по определенной микропрограмме, реализуемой в схемах јЋ” соответствующей последовательностью сигналов управлени€ (микрокоманд).  ажда€ отдельна€ микрокоманда Ц это простейшее элементарное преобразование данных типа алгебраического сложени€, сдвига, перезаписи информации и т.п.

”же в первых Ё¬ћ дл€ увеличени€ их производительности широко примен€лось совмещение операций. ѕри этом последовательные фазы выполнени€ отдельных команд программы (формирование адресов операндов, выборка операндов, выполнение операции, отсылка результата) выполн€лись отдельными функциональными блоками. ¬ своей работе они образовывали своеобразный конвейер, а их параллельна€ работа позвол€ла обрабатывать различные фазы целого блока команд.

Ётот принцип получил дальнейшее развитие в Ё¬ћ следующих поколений. Ќо все же первые Ё¬ћ имели очень сильную централизацию управлени€, единые стандарты форматов команд и данных, Ђжесткоеї построение циклов выполнени€ отдельных операций, что во многом объ€сн€ет ограниченные возможности используемой в них элементной базы. ÷ентральное ”” обслуживало не только вычислительные операции, но и операции ввода-вывода, пересылок данных между «” и др. ¬се это позвол€ло в какой-то степени упростить аппаратуру Ё¬ћ, но сильно сдерживало рост их производительности.

¬ Ё¬ћ третьего поколени€ произошло усложнение структуры за счет разделени€ процессов ввода-вывода информации и процесса ее обработки.

“есно св€занные устройства јЋ” и ”” получили название процессор.

¬ схеме Ё¬ћ по€вились дополнительные устройства, которые имели такие названи€: процессоры ввода-вывода, устройство управлени€ обменом информацией, канал ввода-вывода. ѕоследнее получило наибольшее распространение применительно к большим Ё¬ћ. «десь наметилась тенденци€ к децентрализации управлени€ и параллельной работе отдельных устройств, что позволило резко повысить быстродействие Ё¬ћ в целом.

—реди каналов ввода-вывода выдел€ли мультиплексные каналы, способные обслуживать большое количество медленно работающих устройств ввода-вывода, и селекторные каналы, обслуживающие в многоканальных режимах скоростные внешние запоминающие устройства (¬«”).

¬ персональных компьютерах, относ€щихс€ к Ё¬ћ четвертого поколени€, произошло дальнейшее изменение структуры (рисунок 2.2). —оединение всех устройств в единую машину обеспечиваетс€ с помощью общей шины, представл€ющей собой линии передачи данных, адресов, сигналов управлени€ и питани€. ≈дина€ система аппаратурных соединений значительно упростила структуру, сделав ее еще более децентрализованной.

¬се передачи данных по шине осуществл€ютс€ под управлением сервисных программ.

–исунок 2.2 —труктурна€ схема ѕ 

 

ядро ѕ  образуют процессор, основна€ пам€ть (ќѕ), состо€ща€ из оперативной пам€ти и посто€нного запоминающего устройства (ѕ«”), и видеопам€ть.

 

ѕ«” предназначаетс€ дл€ записи и посто€нного хранени€ наиболее часто используемых программ управлени€.

ѕодключение всех внешних устройств (¬н”), диспле€, клавиатуры, внешних «” и др., обеспечиваетс€ через соответствующие адаптеры Ц согласователи скоростей работы сопр€гаемых устройств или контроллеры Ц специальные устройства управлени€ периферийной аппаратурой.  онтроллеры в ѕ  играют роль каналов ввода-вывода. ¬ качестве особых устройств следует выделить таймер Ц устройство измерени€ времени и контроллер пр€мого доступа к пам€ти ( ѕƒ) Ц устройство, обеспечивающее доступ к ќѕ, мину€ процессор.

—пособ формировани€ структуры ѕ  €вл€етс€ достаточно логичным и естественным стандартом дл€ данного класса Ё¬ћ.

÷ентральное место в структуре ѕ  занимает шина. Ўина Ц это общий канал св€зи, используемый дл€ обмена информацией между устройствами компьютера. ¬ первых ѕ  она была представлена просто набором проводников, предназначенных дл€ передачи данных, адресов, питани€ и сигналов управлени€. ѕо мере развити€ вычислительной техники, усложнени€ структуры компьютеров, увеличени€ быстродействи€ устройств и объемов пересылаемых данных, насыщени€ периферии разнообразными устройствами, в том числе и мультимедийными, единственна€ шина уже не могла обеспечить эффективной работы.

¬ современных ѕ  канал взаимодействи€ устройств компьютера представлен объединением большого количества шин, работающих в соответствии со старыми и новыми стандартами. —охранение старых стандартов обеспечивает совместимость, то есть возможность работы с традиционными устройствами, подключаемыми к COM- и LPT-портам.

ќрганизацию согласованной работы шин и устройств выполн€ют микросхемы системной логики, называемые чипсетом (Chipset).

Ѕольшинство наборов микросхем системной логики имеют €рко выраженную иерархическую структуру построени€, отвечающую уровн€м высокоскоростных и низкоскоростных устройств ввода-вывода данных. ƒл€ последних микропроцессоров Pentium используетс€ так называема€ Hub-структура чипсета. ѕри этом слово Ђhubї можно в равной степени понимать как коммутатор (устройство дл€ соединени€ отдельных входов с определенными выходами) или концентратор (устройство, согласующее высокоскоростные каналы с менее скоростными).

¬ структуре чипсета за работу высокоскоростных устройств €дра компьютера отвечает North Bridge, NB Ц северный мост (в некоторых наборах, например Intel 820, его называют Memory Controller Hub, MCH Ц контроллер пам€ти, он же и графический контроллер дл€ управлени€ видеосистемой через ускоренный графический порт Accelerated Graphics Port, AGP).  аналы передачи данных между процессором или двум€ процессорами, видеопам€тью и оперативной пам€тью имеют пропускную способность более 1 √байт/с.

Ќизкоскоростными устройствами ввода-вывода данных управл€ет South Bridge, SB (южный мост). ¬ наборе Intel 820 он называетс€ I/O Controller Hub Ц контроллер, обслуживающий низкоскоростные устройства ввода-вывода. »менно этот порт согласовывает стандарты обмена данными по различным шинам.

»стори€ развити€ вычислительной техники показала, что самым узким местом Ё¬ћ €вл€етс€ св€зь Ђпроцессор-пам€тьї. Ѕыстродействие пам€ти во многом определ€ет общую скорость последовательных вычислений. ѕоэтому мощность самых новейших микропроцессоров используетс€ лишь на 25-30 %.

— точки зрени€ пользовател€, желательно иметь в Ё¬ћ оперативную пам€ть большой емкости и высокого быстродействи€. ќднако одноуровневое построение пам€ти не позвол€ет одновременно удовлетворить этим двум противоречивым требовани€м.

ѕоэтому пам€ть современных Ё¬ћ строитс€ по многоуровневому, пирамидальному принципу.

¬ составе процессоров имеетс€ сверхоперативное запоминающее устройство небольшой емкости, образованное несколькими дес€тками регистров с быстрым временем доступа, составл€ющим один такт процессора (наносекунды, нс). «десь обычно хран€тс€ данные, непосредственно участвующие в обработке.

—ледующий уровень образует кэш-пам€ть, или пам€ть блокнотного типа. ќна представл€ет собой буферное запоминающее устройство, предназначенное дл€ хранени€ активных страниц объемом дес€тки и сотни  байт.  эш-пам€ть, как более быстродействующа€, предназначаетс€ дл€ ускорени€ выборки команд программы и обрабатываемых данных. «десь возможна ассоциативна€ выборка данных.

ќсновной объем программ пользователей и данных к ним размещаетс€ в оперативном запоминающем устройстве (емкость Ц миллионы машинных слов, врем€ выборки Ц до 20 тактов процессора).

„асть машинных программ и наиболее часто используемых констант, обеспечивающих автоматическое управление вычислени€ми, может размещатьс€ в посто€нном запоминающем устройстве (ѕ«”).

Ќа более низких уровн€х иерархии наход€тс€ внешние запоминающие устройства на магнитных носител€х: на жестких и гибких магнитных дисках, магнитных лентах, магнитооптических дисках и др. »х отличает более низкое быстродействие и очень больша€ емкость.

ќрганизаци€ заблаговременного обмена информационными потоками между «” различных уровней при децентрализованном управлении ими позвол€ет рассматривать иерархию пам€ти как абстрактную единую виртуальную (кажущуюс€) пам€ть. —огласованна€ работа всех уровней обеспечиваетс€ под управлением программ операционной системы. ѕользователь имеет возможность работы с пам€тью, намного превышающей емкость ќ«”.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 3422 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

„то разум человека может постигнуть и во что он может поверить, того он способен достичь © Ќаполеон ’илл
==> читать все изречени€...

691 - | 615 -


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

√ен: 0.013 с.