Структура современных компьютеров

Первые компьютеры использовали неймановскую архитектуру, базирующуюся на следующих основных принципах:

1) раздельные устройства управления и обработки данных;

2) последовательное выполнение машинных команд, объединенных в программу;

3) хранение команд программы и обрабатываемых ими данных в памяти организовано на одинаковых принципах;

4) адресная организация памяти.

Структура неймановской вычислительной машины приведена на рис. 12.

Рис. 11. Неймановская вычислительная машина

АЛУ – арифметико-логическое устройство, УУ – устройство управления, ПУ – периферийное устройство

Неймановская модель — это развитие теоретической модели вычислительной машины - машины Тьюринга. Она отличается тем, что использует многобитовые слова и АЛУ выполняет набор команд, реализующих все арифметические и логические операции. В настоящее время эта структура — ядро большинства компьютеров. Однако, многие решения, основанные на параллелизме и конвейерном принципе обработки, дополняют неймановскую архитектуру.

Общая структура современных компьютеров может быть представлена в виде рис. 13. Она содержит три основных подсистемы:

a) центрального процессора;

b) памяти;

c) внешних устройств (запоминающих и ввода-вывода).

Рис. 13. Общая структура современных компьютеров

FSB – системная шина “front-side bus”, BSB – системная шина “back-side bus, AGP – параллельная шина видеоадаптера, PCI-E – последовательная шина видеоадаптера, VGA- аналоговый интерфейс монитора, DVI, HDMI, DisplayPort – цифровые интерфейсы подключения мониторов или TV, Кэш L2 (L3) - кэш-память второго или третьего уровня, PCI – параллельная шина подключения периферийных устройств ПУ, – базовая система ввода-вывода; LPC, SPI – последовательные интерфейсы связи с микросхемой BIOS; ОП – оперативная память

Рассмотрим структуру и особенности работы каждой подсистемы. Для тех, у кого объектом исследования будет вычислительная система или ее подсистема, это необходимо знать. Тем же, кто будет использовать ВС как инструмент для исследования, такая информация также будет полезна.