Уровня детализации архитектуры ЭВМ

· Уровень «черного ящика».

На этом уровне ЭВМ рассматривается как устройство, способное хранить и обрабатывать информацию, а также обмениваться данными с внешним миром. ЭВМ представляется «черным ящиком», который может подключаться к коммуникационной сети и к которому могут подсоединяться периферийные устройства.

· Уровень общей архитектуры

Этот уровень предполагает представление ЭВМ в виде 4-х составляющих: центрального процессора (ЦП), основной памяти (ОП), устройства ввода-вывода (УВВ) и системы шин.

· Уровень детализации устройств второго уровня

· Уровень детализации устройств третьего уровня

 

Основные принципы построения ЭВМ, структура Дж. Фон Неймана

Принцип двоичного кодирования.
Вся информация (данные и команды) кодируются бинарными значениями; каждый тип информации представляет двоичной последовательностью и имеет свои формат.
Поле - последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл.
Принцип однородности памяти.
Команды и данные хранятся в одной памяти и внешне абсолютно неразличимы. Это позволяет проводить над командами операции как над числами и обеспечивает возможность получения команд какой-либо программы в результате исполнения другой программы.
Принцип адресности.
Основная память состоит из пронумерованных двоичными адресами ячеек, причем ЦП в произвольный момент времени имеет доступ к любой из них.
Принцип программного управления.
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из ряда команд, в свою очередь, каждая из которых предписывает некоторую операцию из доступного набора, реализуемого архитектурой ВМ.
Команды хранятся в памяти ВМ и выполняются в естественной последовательности, следуя порядку их расположения.

Архитектура ЭВМ фон Неймана - классическая однопроцессорная архитектура SISD
Single Instruction Single Data (stream) - "один поток команд, один поток данных", архитектура SISD (ОКОД).

Структурная схема ПК, назначение всех компонентов

Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.

Ядро ПК состоит из центрального процессора и основной памяти, состоящей из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ). ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных, например BIOS.

Клавиатура. Монитор, внешние запоминающие устройства, мышь, принтер и т.д. подключаются через контроллеры, адаптеры, карты, которые могут иметь свои процессоры и свою память, т.е. представляют собой специализированные процессоры.

Центральный процессор, основные характеристики

ЦП - электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера.

Основные характеристики:

- Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 и 64-разрядые процессоры;

- Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность;

- Наличие встроенного математического сопроцессора;

- Наличие и размер Кэш-памяти.

Материнская плата.

Материнская плата (системная плата) –сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (ПК).

Основные (несъемные) части: разъем процессора, микросхемы чипсета, загрузочный ПЗУ, контроллеры шин, интерфейсы ввода-вывода и периферийных устройств. ОЗУ в виде модулей памяти устанавливаются в специально предназначенные разъемы; в слоты расширения устанавливаются карты расширения. Периферийные устройства подключаются через специальные интерфейсы, которые называются аппаратными портами.