- •Московский государственный университет
- •Физическое представление обрабатываемой информации
- •Поколения эвм
- •Назначение эвм
- •Размеры и вычислительная мощность
- •Вопросы для самопроверки
- •Представление информации в эвм Понятие информации
- •Измерение количества информации.
- •Кодирование информации
- •Правила перевода смешанных чисел
- •Представление чисел в эвм
- •Алгебраическое представление двоичных чисел
- •Элементы двоичной арифметики
- •Особенности представления информации в эвм
- •Вопросы для самопроверки
- •Архитектура и структура эвм
- •Принципы фон Неймана
- •Основные блоки эвм:
- •Простейшие типы архитектур.
- •Центральный процессор
- •Оперативная память
- •Системная шина
- •Источник питания
- •Внешние устройства
- •Дополнительные интегральные микросхемы
- •Конструктивные элементы эвм (пк)
- •Функциональные характеристики эвм
- •Вопросы для самопроверки
Основные блоки эвм:
ЭВМ с классической архитектурой включает следующую иерархию устройств:
ЦУ
ЦП
УУ с интерфейсом процессора
АЛУ
Процессорная память
ОП
ВУ
Внутренний интерфейс
Простейшие типы архитектур.
Различают центральные (ЦУ) и внешние устройства (ВУ) и внутримашинный интерфейс (каналы связей КС).
Центральные устройства (ЦУ) – основная компонента ЭВМ, включает ЦП и ОП.
ЦПобеспечивает обработку информации и управление вычислительным процессом. Он выбирает из ОП команды и данные, записывает в неё данные, включает и отключает ВУ.
Основные блоки ЦП:
УУ с интерфейсом процессора (системой сопряжения и связи ЦП с другими устройствами ЭВМ
АЛУ
процессорная память (внутренний кэш)
ОП– временно хранит данные и программы в процессе выполнения вычислительных и логических операций
Для характеристик ЦУ используются следующие параметры:
Длина машинного слова (разрядность, адресность)
Система команд
Объём ОП
Быстродействие (тактовая частота ЦП, цикл записи/чтения ОП)
ВУпредназначены для организации эффективного взаимодействия с внешней средой – пользователями, объектами управления, другими ЭВМ.
ВУ подразделяются на такие группы:
Устройства хранения данных (накопители)
Устройства ввода данных
Устройства вывода данных
Для специализированныхЭВМ (управление ракетами, связью) устройствами ввода могут быть датчики (расстояния, давления и т.д.), а устройствами вывода - манипуляторы (пневмо- и гидроприводы рулей, вентилей и т.д.). в универсальных ЭВМ внешними устройствами являются принтеры, плоттеры, терминалы и т.д.
Внутренний интерфейс (Каналы связей)выполняют сопряжение центральных узлов ЭВМ с ВУ.
Все вышеупомянутые элементы ЭВМ физически реализованы на следующих схемных элементах и узлах:
Память – обычно использует возможности и свойства триггера
Счётчик (регистр) адреса команд - схемный узел «счётчик»
Сумматор – полный сумматор или полусумматор
Дешифратор (например, команд) – также здесь используется
Можно выделить 3 основных типа архитектур ЭВМ: «звезда»,иерархическаяимагистральная.
Рис. 8. Типы архитектур ЭВМ: а)«Звезда»
б)иерархическая
в)магистральная
В ЭВМ 1-го и 2-го поколения (архитектура «звезда») ЦУ соединено непосредственно с ВУ и управляет их работой.
Рис. 9. Структурная схема ЭВМ 1-го и 2-го поколения , «звезда».
Классическая архитектура включает одно АЛУ, через которое проходит поток данных, и одно УУ, через которое проходит программа. Это однопроцессорный компьютер.
При иерархической архитектуре (3-е поколение) ЦУ соединено с каналами ввода/вывода (КВВ) (периферийными процессорами), которые управляют контроллерами, к которым подключены различные внешние устройства. Такую архитектуру имеют ЭВМ системы IBM360/370 и ЕС ЭВМ.
Рис. 10. Структурная схема ЭВМ 3-го поколения (иерархическая архитектура).
При магистральной архитектуре (общая шина) один или несколько процессоров и блоки ОП взаимодействуют между собой и с контроллерами ВУ через внутренний канал, общий для всех устройств. Так реализованы ПК типа IBMPCиDEC. Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнёздами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали делятся на шину адреса, шину данных и шину управления.
Рис. 11. Структурная схема ПК (магистральная архитектура)
Рис. 5.12. Структурная схема ПК – пример магистральной архитектуры.
Рассмотрим кратко основные блоки ЭВМ