Классическая архитектура ЭВМ

Архитектуройкомпьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти, т. е. все то, что однозначно определяет процесс обработки информации на данной ЭВМ.

Принципы построения ЭВМ предполагают, что компьютер должен иметь следующие устройства:

- арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;

- устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программы;

- запоминающее устройство (ЗУ), или память для хранения программ и данных;

- внешние устройства для ввода (устройства ввода) и вывода (устройства вывода) информации.

Все современные компьютеры обладают некоторыми общими и индивидуальными архитектурными свойствами. Индивидуальные свойства присущи только конкретной модели компьютера. Общие архитектурные свойства, наоборот, присущи некоторой, часто довольно большой группе компьютеров.

В настоящее время наибольшее распространение получили два типа архитектуры ЭВМ: принстонская (илифон Неймана по имени ученого фон Неймана.) и гарвардская. Обе они выделяют два основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.

Обобщенная структурная схема ЭВМ представлена на рисунке.

Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно».

Устройство управления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины, в нужные моменты времени, управляющие импульсы, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ.

Устройство управления и арифметико-логическое устройство (АЛУ) в современных компьютерах объединены в один блок — процессор, предназначенный для обработки данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций и программного управления работой устройств компьютера.

Процессор, построенный на одной или нескольких больших интегральных микросхемах, называют микропроцессором.

Для ускорения выполнения арифметических операций с плавающей точкой к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор.

Синхронизация процессов передачи информационных и управляющих сигналов осуществляется при помощи тактовых импульсов, вырабатываемых генератором тактовых импульсов (ГТИ).

Для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ЦП, имеется процессорная память (ПП), состоящая из специализированных ячеек памяти, называемых регистрами.

Регистр - совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления и выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Регистр характеризуется единственным числом: количеством битов, которые могут в нем храниться. Помещенная в регистр информация остается там до тех пор, пока она не будет заменена другой.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия.

Устройства вводаобеспечивают считывание информации с определенных носителей информации, и ее представление в форме электрических сигналов, воспринимаемых другими устройствами ЭВМ.

Устройства выводапредставляют собой результаты обработки информации в форме, удобной для визуального восприятия. При необходимости они обеспечивают запоминание результатов на носителях, с которых эти результаты могут быть снова введены в ЭВМ для дальнейшей обработки, или передачу результатов на исполнительные органы управляемого объекта.