Архитектура ЭВМ

1. АРХИТЕКТУРА ЭВМ

2. Содержание

Понятие архитектуры ЭВМ
Структурная схема ЭВМ
Основные устройства ЭВМ
Основные виды памяти
Принципы Джона фон Неймана
Магистрально- модульный принцип

3. Понятие архитектуры ЭВМ

Архитектура — это
описание
устройства и
принципов работы
компьютера,
достаточное для
пользователя

4.

Что общего между компьютером и человеком?
По принципам устройства компьютер – это модель человека,
работающего с информацией.
ФУНКЦИЯ
Хранение
информации
ЧЕЛОВЕК
память
Обработка
информации
мозг
Приём
информации
органы чувств
Передача
информации
нервы
КОМПЬЮТЕР
устройства памяти
процессор
устройства ввода
провода

5.

Структурная схема ЭВМ 1-го поколения

6. Основные устройства ЭВМ

1. Устройство ввода служит для ввода информации в память ЭВМ (клавиатура,
мышка)
2. Память служит для хранения информации (винчестер, флэшка)
3. АЛУ служит для выполнения арифметических и логических операций
4. Устройство вывода служит для вывода информации из памяти ЭВМ (монитор,
принтер)
5.Устройство управления служит для управления согласованной работой всех
устройств ЭВМ и для управления процессом решения задачи
Процессор = АЛУ+АЛУ+ вспомогательные устройства
Микропроцессор- это тот же процессор, конструктивно выполненный на одной БИС
или СБИС.

7. Основные виды памяти

Память
Внутренняяя
Постоянное
запоминающее
устройство (ПЗУ)
Оперативное
запоминающее
устройство (ОЗУ)
Внешняя (ВЗУ)
Сверхоперативное
запоминающее
устройство
(СОЗУ(кэш))
Накопители на
перфолентах,
перфокартах, дисках,
дискетах, флэшках,
Внутренняя память находится на материнской плате.
Внешняя память находится вне материнской платы.

8. Основные виды памяти

1. ПЗУ служит для постоянного хранения информации (хранит программы управления
работой ЭВМ)
У человека аналог этой память- наследственная память. После выключения ЭВМ
информация в ПЗУ не стирается.
2. ОЗУ служит для временного хранения информации (хранит информацию о решении
конкретных задач во время включения ЭВМ)
У человека аналог этой память- это память, хранящая информацию о житейском опыте
человека. После выключения ЭВМ информация в ОЗУ стирается.
3. СОЗУ служит для мгновенного хранения информации (хранит ту команду, которую
ЭВМ выполняет в данный момент)
У человека аналог этой память- это память «в одно ухо влетело, в другое вылетело».
После выключения ЭВМ информация в СОЗУ стирается.
4. ВЗУ служит для длительного хранения большого количества информации. После
выключения ЭВМ информация в ВЗУ не стирается.
У человека аналог этой память- это книги, тетради, плакаты, флешки.

9.

Внутренняя память компьютера
ПЗУ
ОЗУ
СОЗУ (кэш-память)

10.

Внутренняя память компьютера
0 или 1
БИТ
Двоичная
кодировка
Байты
Биты
0
0
1
0
1
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
2
1
0
1
1
0
1
1
0
3
0
0
1
0
1
1
0
0
........
Дискретность
• Внутренняя
память
состоит из частиц –
битов
Адресуемость
• Байт
памяти – наименьшая адресуемая часть
внутренней памяти ( 1 байт = 8 бит )
• Все байты пронумерованы, начиная от 0
• В
одном
бите
памяти хранится один
бит информации
• Номер байта – адрес байта памяти
• Процессор обращается к памяти по адресам

11.

Внешняя память компьютера
Магнитная
Стриммеры
НГМД
Оптическая
Дисководы
НМЖД
CD
DVD
ROM
Только чтение
R
Однократная запись
RW
Перезаписываемые
носители
Электронная
USB Card Readers
Карты
памяти
Flash Drive USB
Накопители

12. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАМЯТИ

1. Емкость – максимальный
объем информации,
«вмещающийся» в различные
устройства памяти;
2. Скорость обращения к
информации;
3. Способ доступа к
информации – прямой или
последовательный;

13. Процессор

14.

ПРИНЦИПЫ
ДЖОНА фон НЕЙМАНА
Американский математик фон Нейман в 1946 году
сформулировал основные принципы устройства и работы ЭВМ:
Состав устройств ЭВМ
Ввод
Данные и программы хранятся
в общей памяти ЭВМ
ПАМЯТЬ
Вывод
ПРОЦЕССОР
Данные и программы
хранятся в памяти ЭВМ
в виде двоичного кода
• внутренняя
память
компьютера
состоит из частиц – битов
Запись/чтение информации
в/из память, производится
по адресам
• наименьшая
адресуемая
часть
внутренней памяти – 1 байт ( 8 бит )
• в одном бите памяти хранится один
бит информации
• все байты пронумерованы
• номер байта – адрес байта памяти

15.

Принцип программного управления компьютером
Между устройствами компьютера циркулирует информация.
данные
– это информация, которая
обрабатывается
компьютером автоматически
в соответствии с программой.
Декларативные знания
«Я знаю, что…»
программы
- это описание
последовательности действий,
которые должен выполнить компьютер
для решения задачи обработки данных.
Процедурные знания
«Я знаю, как…»
ПРИМЕР. Вычислить объем параллелепипеда.
Дано: а, b, c – длина ребер
Решение: V=a*b*c

16.

КОМПЬЮТЕР ЯВЛЯЕТСЯ ЛИШЬ ФОРМАЛЬНЫМ
ИСПОЛНИТЕЛЕМ ПРОГРАММЫ,
ТАК КАК РАБОТАЕТ ПО ПРОГРАММАМ,
СОЗДАННЫМ ЧЕЛОВЕКОМ,
НЕ ПОНИМАЯ, ПОЧЕМУ НАДО РЕШАТЬ ИМЕННО
ТАК.

17. Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Магистральномодульный принцип
построения
компьютера
Магистраль (системная шина) –
это набор электронных линий,
связывающих воедино
процессор, память и
периферийные устройства.
Магистраль состоит их трех
шин:
• Шина данных (по ней будут
переданы данные);
• Шина адреса (на ней
устанавливается адрес

18. Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Модульность позволяет пользователю самому
комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и
производить при необходимости её модернизацию.
К магистрали подключаются процессор и оперативная
память, а также периферийные устройства ввода, вывода
и хранения информации.

19. Магистрально-модульный принцип построения

Процессор
Оперативная память
Шина данных 8-64 бит
Шина адреса 16-64 бит
Шина управления
Устройства
ввода
Магистраль
Устройства
вывода
Долговременная память
Сетевые
устройства

20. Структурная схема ЭВМ 4-го поколения

Оперативная память
Процессор
Магистраль (шина данных, шина адреса, шина управления)
Устройства
Устройства
Устройства
ввода:
Долговременна
я
память:
вывода:
клавиатура
НГМД
монитор
передачи/приём
а
сетевая плата
мышь
НЖМД
принтер
модем
трекбол
СD-RОМ
акустические
микрофон
DVD-RОМ
колонки
сканер
Флэшпамять
плоттер
цифровая
камера
джойстик
МАТЕРИНСКАЯ
ПЛАТА