Глава 4. АРХИТЕКТУРА ЭВМ 3 страница

У нижнего торца защитного чех­­ла дискеты име­ет­­ся переключатель защиты от записи. В нижнем положении переключателя (как на рисунке 4.2) включается защита дискеты от записи. Это означает, что запись новой информации на дискету не­­возможна. Кроме того, невозмож­но уничтожить (стереть) уже име­ю­щуюся на дискете информацию. В верхнем положении переключателя защита от записи выключена, могут производиться как запись, так и стирание информации. Чтение информации с дискеты не за­­висит от положения переключателя, от того, включена защита от записи или нет. Защита от записи обычно включается для то­го, чтобы предотвратить случайное уничтожение хранящейся на дискете важ­­ной информации, а так­же для защиты от компьютерных вирусов(см. ни­же).

Для работы с дискетами в компьютере предусмотрены устройства, кото­рые на­зываются дисководами гибких магнитных дисков или FDD (floppy disk drive — при­вод[1] флоппи дисков). На передней панели дисковода име­ется щель, в которую вставляется дискета, при этом шторка отодвигается и открывает доступ головкам чтения/за­пи­си к рабочим поверхностям дискеты. Головки чтения/записи мо­гут перемещаться вдоль радиуса диска от его внешней границы к центру и назад (рис. 4.3). Сама пластинка вращается со скоростью порядка 300 оборотов в минуту. Таким образом, и чтение, и запись информации можно произвести в любом месте рабочих поверхностей дис­кеты.

Для ориентации дискеты предусмотрен ко­­сой срез одного из углов верхнего торца защитного чехла. Кроме того, на лицевой повер­­хности чехла, на стороне противоположной срезу, имеется стрелка, на­п­рав­ленная к верхнему торцу (рис.4.2). Таким образом, можно определить ориентацию дискеты перед ее помещением в дисковод. Дискета должна располагаться верхним тор­­цом к щели дисковода, при этом срез чехла должен быть справа. Если дискета ориентирована правильно, то на лицевой поверхности слева око­ло верхнего торца видна стрелка, направленная к дисководу. Для того что­­бы вставить дискету в дисковод, надо аккуратно прод­ви­­нуть ее в щель дисковода до упора (защелкивания). Чтобы ее вынуть, следует нажать на кнопку, расположенную ниже щели дис­ко­во­да.

Если при продвижении дискеты внутрь дисковода ощущается сопротивление, то ни в коем случае нельзя применять силу. Это означает, что дискета вставляется неправильно. Необходимо вынуть ее и проверить правильность ориентации.

Рис. 4.3. Дорожки и сектора на рабочих поверхностях дискеты

При работе с дискетами важно соблюдать ряд правил обращения с ними. Эти правила не сложны, а их соблюдение га­­рантирует сохранность информации. Вот эти правила:

* дискеты нельзя сгибать;

* защитный чехол дискеты нельзя вскрывать;

* дискеты следует беречь от попадания влаги;

* дискеты нельзя нагревать;

* дискеты нужно оберегать от воздействия электромагнитных полей;

* нельзя касаться рабочих поверхностей дискеты;

* вставлять дискету в прорезь дисковода нужно аккуратно, без перекосов и нажима;

* дискеты лучше всего хранить в фирменных конвертах, коробках или спе­циальных контейнерах.

Обсудим немного более подробно хранение информации на дисках. На рабочие поверхности дискет наносятся концентрические до­­рож­ки (рис. 4.3). Количество дорожек на рабочей поверхности дискеты зависит от разных факторов: от диаметра, материала, из которого изготовлен магнитный слой, и т.д. Все дорожки каждой из поверхностей пронумерованы, ну­­мерация дорожек так же, как и нумерация рабочих поверхностей, начинается с нуля. Каждая дорожка дискеты со­с­то­ит из некоторого количества участков — секторов.В стандартном случае сектор имеет объем 512 байт. Таким образом, общий объем дискеты можно найти, умножив 512 байт на количество рабочих поверхно­стей, затем на количество дорожек на рабочей поверхности и секторов на дорожке. Фактически в настоящее время используются только два стандарта. Стандарт, в котором предусмотрено использование 2 рабочих поверхностей на пластине, на каждой поверхности выделяется 80 дорожек, и на каждой дорожке размещается 18 секторов. Объем дискеты в этом случае равен 512 байт´2´80´18, что составляет 1 474 560 байт или 1 440 Кбайт или 1,4 Мбайт. Во втором стандарте на одной дорожке размещается 36 секторов и, следовательно, объем дискеты возрастает в 2 раза до 2,8 Мбайт. На практике не совсем точно указывают, что объем трехдюймовой дискеты равен 1,44 Мбайт (или, соответственно 2,88 Мбайт).

Сектор на диске в процессе чтения/записи информации играет примерно такую же роль, как и байт в оперативной памяти.

Чтение и запись ин­формации на диски осуществляются не отдельными байтами, как в опера­тивной памяти, а сразу целым сектором.

Сектора дорожки также ну­­меруются, но их нумерация начинается с единицы. Таким образом, чтобы однозначно указать какой–либо сектор на диске, нужно указать три чис­­ла: номер рабочей поверхности, номер дорожки на ней и но­мер сектора на дорожке. Этот набор из трёх номеров называется физичес­ким адресом сектора. Первый сектор, расположенный на нулевой дорожке нулевой поверхнос­­ти любого диска, принято называть начальным, стартовым или boot-се­к­тором (boot — ботинок). Он играет особую роль в работе персональных ЭВМ. В ча­ст­­нос­ти, он содержит исчерпывающую характеристику самого диска: ко­ли­чество рабочих поверхностей на диске, количество дорожек на одной по­вер­хности и количество секторов на одной дорожке.

Завод–изготовитель иногда поставляет в продажу дискеты без секторов и до­рожек. Поэтому записать что-либо на такую дискету невозможно, и перед использо­ва­ни­ем ее необходимо подготовить к работе. Подготовка диске­ты к работе выполняется специальными программами и называется форматированием, инициализациейили размет­кой. Если дискета продается уже готовой к работе, размеченной, то на упаковке дискеты и на ее защитном чехле стоит маркировка «DOS FORMATTED».

Дискеты являются сменными носителями ин­формации. Это значит, что за счет смены дискет в дисководах на такие но­­сители можно записать неограниченно много информации, хотя объем каж­­дой отдельно взятой дискеты относительно мал. С помощью дискет удобно переносить относительно небольшие порции информации с одного компьютера на другой. Таким образом, дискеты можно представлять себе как своеобразный «портфель», в котором переносят самые разные документы, фотографии, чертежи, звуко– и видеозаписи.

В последнее время в состав ПЭВМ обычно включаются устройства для работы с оптическими (ла­­зер­ными) дисками, CD (Com­pact Diskкомпакт-диски) или CD–ROM (Compact Disk Read Only Memo­ry — память только для чтения на ком­пакт-дисках), которые имеют диаметр 5,25 дюйма (133 миллиметра). Оптические диски так же, как и гибкие, относятся к сменным носителям информации. Информация записывается на диск в цифровой форме в виде углублений и пиков, расположенных внутри концентрических дорожек. Этот рельеф наносится на диск при его изготовлении механическим путем. Отсюда следует основной недостаток компакт–дисков — невозможность за­писывать на них новую информацию. Можно только считывать то, что за­писано на диски на заводе–изготовителе. Считывание информации происходит с помощью лазерного луча, который с огромной скоростью пробегает вдоль дорожек единственной рабочей поверхности диска. Собственно по способу считывания информации диски и называются оптическими или лазерными. К несомненным достоинствам CD мож­но отнести: довольно низкую стоимость самих дисков, относительно боль­шую емкость — порядка 600–800 Мбайт, а также их надежность и долговечность, которые значительно превосходят соответствующие характеристики гибких дисков. Дисковод для опти­ческих дисков называют лазерным проигрывателемили так же, как и используемый диск, — CD–ROM. При включении в состав персонального компьютера CD–ROM приобретает права од­но­го из сменных дисковых устройств и соответствующее обозначение «А: » или «В: » или любое другое свободное название.

Невозможность выполнения записи при использовании CD–ROM, то есть су­щест­вен­ный недостаток этих устройств, была устранена в дисках WORM(Write On­ce/Read Many — однократная запись, множественное считывание), которые имеют и бо­лее распространенное название CD–R(Compact Disk Recordable — записываемый компакт-диск). На диски этого типа можно записать информацию как и на обычную гибкую дискету, — прямо на компьютере, но только один раз. Чтение может производиться произвольное количество раз. Диски CD–R относят к магнитооптическим устройствам, так как запись информации осуществляется магнитным способом, а считывание — оптическим. Для использования этой технологии требуются специальные диски и дисководы, которые стоят дороже обычных CD–ROM. Однако возможность даже однократной записи на компакт–диск объемом 600–800 Мбайт представляет собой замечательную возможность создания высоконадежных и компактных архивов боль­шой емкости, которые значительно превосходят по удобству использования архивы на магнитных лентах и, тем более, на гибких дисках.

Относительно недавно появились дисководы, позволяющие выполнять многократную перезапись на компакт-диски. Для этого требуются диски нового типа CD–RW(Compact Disk ReWriteable — перезаписыемые компакт-диски), которые также относятся к магнитооптическим устройствам. По своим размерам, объему и внешнему виду диски CD–RW ничем не отличаются от дисков CD–R и CD-ROM. Надежность этой технологии, а также стоимость дисковода и дисков пока еще оставляют желать лучшего. По-видимому, эти недостатки в ближайшее время будут устранены, и CD–RW постепенно вытеснят другие типы внешних запоминающих устройств аналогичной емкости.

Правила обращения с дисководами CD-ROM, CD-R и CD-RW и оптическими дис­ка­­ми достаточно просты и естественны: не следует допускать падений, ударов, толчков и вибрации дисководов, особенно во время записи на диск. Не допускается попадание воды или других жидкостей внутрь дисковода. Запрещается ставить какие-либо предметы на выдвинутый лоток дисковода. Не рекомендуется прикасаться к рабочей поверхности диска пальцами, держать диск следует за края. Не допускается нанесение каких-либо надписей карандашом или авторучкой на обеих поверхностях диска. Даже царапина на стороне этикетки (нерабочей поверхности диска) может привести к потере данных. Не допускается использование наклеек на нерабочей стороне, они нарушают центровку диска, что приводит к сильной вибрации при его вращении в дисководе и сбоям при чтении и тем более записи на компакт–диск. Категорически запрещается гнуть диски. Хранить компакт-диски рекомендуется только в специальных футлярах, это защитит их рабочую поверхность от пыли, грязи, царапин и других повреждений. Не допускается воздействие на компакт–диск прямых солнечных лучей, рекомендуется избегать хранения диска в теплой и влажной среде.

Рекомендуется регулярно чистить компакт-диски с помощью мягкой тряпочки, смоченной в воде или специальной жидкости для чистки компакт-дисков. Протирать диск следует по прямой линии от середины к краю. Дугообразные движения при этом не рекомендуются, так как дугообразные царапины приведут к потере данных. Компакт-диск перед установкой в дисковод необходимо полностью высушить.

Рассмотренные выше оптические и магнитооптические диски имеют объем 600-800 Мбайт, что, в принципе, не очень много по уровню современных требований к внеш­ним запоминающим устройствам. Поэтому были разработаны способы записи ин­фор­мации, которые позволяют при том же самом диаметре диска 5,25 дюйма размес­тить на нем гораздо больше данных и программ. Такие диски называются DVD(Di­gi­tal Versatile Disk — цифровой универсальный диск). Запись информации на диски DVD производится на нескольких слоях, которые размещаются на одной и той же рабочей поверхности. Кроме того, для записи используется упоминавшийся выше мультимедий­ный формат MPEG–2, поэтому объем дисков достигает 17 Гбайт. В настоящее время используются в основном DVD–ROM, хотя уже появились однократно записываемые DVD–R.

По-видимому, можно предположить, что в недалеком будущем в качестве сменных носителей информации будут использоваться все три группы дисков — гибкие трехдюймовые дискеты, а также многократно записываемые пятидюймовые CD–RW и DVD–RW, которые должны удов­летворять различным уровням требований к объему дисков: несколько Мбайт, сотни Мбайт и десятки Гбайт.

По сравнению с магнитными, оптическими и магнитооптическими дисками, магнитные ленты, которые также относятся к группе сменных носителей, являются очень дешевым средством хранения информации. Принцип за­пи­си информации на магнитную ленту в компьютерах ничем не отличает­ся от используемого в быто­вых кассетных магнитофонах. Существенным недостатком использования магнитных лент для хранения информации является большое время обмена с лентой, которое обусловлено, в основном, необходимостью перемотки ленты для достижения участка, на котором находятся нужные данные или программы. Поэтому ча­ще всего запись на магнитную ленту используется с целью архивного дублирования важной информации с жесткого диска на случай его неожиданной по­ломки. Ана­логичное дублирование на гибкие диски обходится значительно до­ро­же. С появлением CD–R, а тем более CD–RW и DVD необходимость в использовании магнитных лент как архивных носителей исчезает. Устройство для за­писи информации на магнитную ленту в персо­нальных компьютерах называется стример.Это устройство обычно не входит в стандартный комплект персональных компьютеров.

Кроме сменных дисковых устройств в состав персональных компьютеров, как правило, включа­ет­ся постоянный, несъёмный диск. Обычно его называют жестким магнитным диском — ЖМД, HDD(Hard Disk Drive — привод жесткого диска), или винчестерским(от Winchester — разновидность винтовки, двустволка) диском.Доступ к жесткому диску без раз­бора корпуса компьютера невозможен. В связи с тем, что жесткий диск является несменным, в отличие от переносного «портфеля» — гибкого диска, его можно представлять себе как стационарный шкаф для хранения документации.

Винчестерский диск на самом деле является пакетом дисков, который состоит из нескольких (2–10) жестких металлических пластин — дисков, закрепленных на общей оси и жестко соединенных с механизмом вращения дисковода. Вся группа дисков размещена в герметичном корпусе, из которо­го откачивается воздух. Такая конст­рукция позволяет значительно увеличить плотность записи информации и, следовательно, увеличить объём диска. Совре­менные винчестерские диски имеют объём от сотен Мбайт до несколь­ких десятков Гбайт. По-видимому, в ближайшее время это показатель возрастет до сотен Гбайт. Заметим, что отмеченная выше аналогия дискета — «портфель», а жесткий диск — «шкаф» совершенно правильно передает соотношение объемов у этих устройств, объем стационарного «шкафа» — жесткого несъемного диска — во много раз больше объема переносного «портфеля» — гибкой съемной дискеты.

Все диски пакета вращаются одновре­менно. Причем особенности конструкции винчестерских дисков позволяют существенно увеличить не только объем, но и скорость вращения всего пакета дисков (в настоящее время — 5400–7200 оборотов в минуту), а, следовательно, и скорость передачи информации.

Обмен данными для жестких дисков организуется так же, как и для гибких дис­кет, с помощью с помощью одной головки чтения/записи на одну рабочую поверхность. Рабочие поверхности винчестерского диска, так же и как рабочие поверхности у гибкого диска, состоят из дорожек и сек­торов. Для повышения скорости выполнения операций чтения и записи на жестких дисках несколько подряд расположенных секторов одной и той же дорожки объединяют в группы, которые называют кластерами (cluster — группа). Обмен информацией, то есть либо чтение, либо запись, для любого диска всегда осуществляется отдельными кластерами, а не отдельными секторами. Кластер всегда состоит из целого числа секторов — одного, двух, четырех, восьми и т.д. Конкретное количество секторов, входящих в кластер, зависит от используемых аппаратуры и программ. В частности, кластер на гибких дисках объемом 1,44 Мбайта состоит из одного сектора, а на дисках объемом 2,88 Мбайта — из двух секторов. Кластеры на современных жестких дисках состоят из 32, 64 и более секторов.

Каждое из дисковых устройств, включенных в комплект персонального компьютера, имеет свое собственное обозначение, которое состоит из одной буквы английского алфавита и двоеточия. Обычно в состав компьютера включают один дисковод для гибких дисков, которые всегда обозначаются как «А:». Жесткий диск, независимо от наличия или отсутствия дисковода для гибких дисков, всегда принято на­зывать «С:».

В принципе в состав компьютера можно включить нес­колько жестких дисков. Но на практике персональный компьютер чаще все­го ос­нащен только одним винчестерским диском. Для удобства органи­зации работы с данными предусмот­рена возмож­ность имитировать наличие в составе компьютера нескольких жестких дисков, разделив реально включенный в со­став компьютера диск на ряд участков, каждый из которых ведет себя как самостоя­тельный диск. Такие участки реального диска принято называть «ло­ги­че­с­кими дисками». Суммарный объём логических дисков ра­вен объёму реального исходного диска. Выбор конкретных объёмов ло­ги­че­ских дисков достаточно произволен. Если, скажем, в компьютере име­ет­ся жесткий диск объёмом 520 Мбайт, то возможны следующие ва­ри­ан­ты: один диск на 520 Мбайт, два диска, один, скажем, на 50, а вто­рой на 470 Мбайт, или два диска по 260 Мбайт каждый, или любые другие ва­рианты, дающие в сумме 520. Можно организовать три, четыре и т.д. логических дис­ка. Если в составе компьютера имеются дополнительные реальные или логические жесткие диски или дисководы для CD–ROM или DVD, то для их обозначения используются следующие по алфавиту буквы английского алфавита — «D:», «Е:», «F:» и т.д.

ПРОЦЕССОР. Следующая после хранения информации основная функция компьютера — обработка данных, осуществляемая по заранее заданной человеком программе. Эта функция выполняется устройством, которое называется процессор(process—обрабатывать), центральным процессором, а в персональных компьютерах еще и микропроцессором.

Процессором называется основное устройство компьютера, которое обеспечивает зада­ва­­емую программой обработку данных.

Основная функция процессора скла­дывается из двух компонент — собст­венно действия по обработке данных и управление последовательно­стью выполнения таких действий. Процессор вычислительной машины «уме­ет» выполнять определенный набор простейших, элементарных дейст­вий по обработке информации. Например, он может выполнить сложение, вычитание, умножение, деление двух чисел, закрепить за какой-ни­будь рассматриваемой величиной ее новое текущее значение, увеличить те­кущее значение величины на единицу, сравнить одно число с другим чис­лом, один символ текста с другим символом и выяснить, совпадают они или нет, и т.д. Весь набор действий, которые могут быть выполнены процессором, на­зывается системой командданного про­цессора.

Процессоры разных ма­шин обладают различными системами команд. Система команд процессора фактически определяет модель компьютера.

Например, возможности входящего в состав обычного микро­калькулятора «процессора» очень ограни­чены. Его система команд состоит из небольшого количества команд. Так, у самого простого арифметического каль­кулятора система команд состоит из четырех — пяти команд: вычисление суммы, разности, про­изведения и частного от деления двух чисел. А в так называемых инженерных микрокаль­ку­ляторах система команд шире, с их помощью можно выполнять доста­точно слож­ные инженерные расчёты — вычислять логарифмы, синусы, за­поминать одно или несколько чисел, участвующих в вычислениях, и т.д. Процессоры современных персональных компьютеров обладают сис­темой команд, содержащей свыше 1000 различных команд.

Указание процессору на выполнение одного из элемен­тар­ных действий называется машин­­ной командой.Кон­кретная после­до­вательность машинных команд, которая обеспечивает необходимую об­ра­бот­ку информации, образует программу, записанную на уровне машин­но­го языка. Машинные команды, а, следовательно, и любая их последовательность, образующая ту или иную программу, так же как и любая другая ин­фор­мация в ЭВМ, определенным образом кодируются последовательно­стя­ми двоичных цифр. Например, действие закрепления единичного значения за какой-либо величиной (i:=1), которое встретилось в рассмотренном во второй главе алгоритме, может быть за­дано машинной командой с кодом 1011 0001 000 0001₂ (B101₁₆). А встретившееся там же действие увеличения текущего значения ве­ли­чи­ны на единицу (i:=i+1) может быть записано в виде команды с машинным кодом 1111 1110 1100 0001₂ (FE С1₁₆). Конкретные последовательности таких кодов как раз и образуют программы в их «естественном» машинном виде. Это именно тот способ записи программ, который «понимается» процессором. Программы, представленные именно в таком виде выполняются процессором компьютера. Все остальные способы записи программ являются промежуточными, или вспомогательными.

Оказывается, что решение любой сколь угодно сложной задачи по обра­ботке данных (если она может быть решена в принципе) складывается из таких простейших действий, которые могут быть заданы машинными ко­мандами. Нужно только до мельчайших подробностей, до уровня машин­ных команд, разработать алгоритм решения задачи. Другими словами, нуж­но определить, в какой последовательности и над какими данными про­цессор должен выполнять команды. Именно в форме ма­шин­ных команд вынуждены были писать свои программы программисты, ра­ботавшие с машинами первого поколения. Затем были разработаны спе­ци­аль­ные алгоритмические языки, такие как Фортран, Алгол-60, Паскаль, Си и целый ряд других. Алгоритмы решения задач по обработке данных на этих языках записываются в более привычном для человека виде, в тер­ми­нах спе­циально подобранных слов и обозначений, которые обеспечивают ал­горитму все необходимые для него свойства (однозначность, ко­неч­ность и т.д.). Алгоритм, записанный на одном из алгоритмических языков, так­же называется программой. Затем специальные программы — транс­ля­то­ры(tran­­slate — переводить) — осуществляют автоматический перевод тек­ста алгоритма на ма­шинный язык, на уровень двоичных кодов. По­лу­чен­ная таким образом машин­ная программа может быть уже выполнена про­цессором. Как мы уже отмечали ранее, разработку алгоритмов решения за­дач и запись их на уровне алгоритмического языка осуществляют вы­со­ко­квалифицирован­ные специалисты в области информатики, возможно, в тес­ном контакте со специалистами в той области, для которой раз­ра­ба­ты­ва­ется программа.

Для ускорения выполнения машинных команд в процессоре предусмот­рен еще один вид памяти — регистровый. Регистр — это устройст­во для кратковременного хранения информации в процессе ее обработ­ки. Еще раз обращаем внимание на то, что регистры входят в состав процессора, а не образуют отдельное устройство. Регистр может хранить один или несколько символов, число, код ма­шинной команды, какой-нибудь адрес оперативной памяти. Регистры пред­ставляют собой самый быстродействующий вид памяти, но процессор имеет всего один – два десятка регистров.

Схема выполнения программы процессором довольно проста. Процессор по очереди (начиная с первой) выбирает (читает) из оперативной па­мя­ти машинные команды, из которых состоит программа. Напоминаем, что программа, кото­рую нужно выполнить, дол­­жна находиться в оперативной памяти! Прочи­тав очередную команду, процессор по ее коду определяет, какое именно дей­ствие должно быть выполнено (сло­жение, умножение, сравнение и т.д.) и где взять данные, которые должны быть обработаны (над которыми до­лж­но быть выполнено заданное действие). Затем указанные данные счи­тываются из оперативной или регистровой памяти и над ними выполня­ется нужное действие. Далее процессор, если это определено в команде, записывает результат обработки назад в оперативную или регистровую память. После чего цикл выполнения команды повторяется — вновь считывание очередной команды из оперативной памяти, ее расшифровка, выполнение действий, за­пись результата и т.д. Этот цикл работы процессора выполняется до об­наружения в программе специальной команды, предписывающей ему прек­ращение действий.

Процессоры вычислительных машин характеризуются рядом параметров. Основными считаются: тактовая частота и длина машинного слова. Вкрат­це рассмотрим эти характеристики. Компьютер состоит из различных устройств, и для выполнения любой программы эти устройства должны работать со­гла­сованно. Можно провести аналогию между компьютером и оркестром, со­стоящим из ряда музыкальных инструментов. Для того чтобы оркестр смог исполнить какую–либо мелодию, музыканты должны играть син­хрон­но друг с другом. В оркестре функцию синхронизации игры музыкантов вы­полняет дирижер, который в определенном ритме делает взмахи ди­ри­жер­ской палочкой. Точно такую же роль играет в компьютере генератор та­ктовых импульсов, который с определенной частотой вырабатывает специальные сигналы — тактовые импульсы, поступающие на все остальные устройства ком­пь­ю­те­ра и таким образом синхронизирующие их работу.

Количество тактовых импульсов, вырабатываемых тактовым гене­ра­тором в секунду, называется тактовой частотой компьютера.

Тактовая частота различных процессоров, даже одной и той же модели, мо­жет изменяться в широких пределах. Процессор выполняет каждую ма­шин­ную команду программы за определенное число тактов. Скажем, опе­ра­ция сложения в ее простейшем варианте выполняется за два такта. А вот опе­рация деления может занять и 25 тактов. Таким образом, можно сде­лать следующий вывод: чем выше тактовая частота, тем быстрее работает ком­пьютер. В настоящее время персональные компьютеры работают с тактовыми частотами от нескольких сотен мегагерц (один мегагерц — это один миллион тактов в се­кун­ду) до нескольких гигагерц (один гигагерц — это один миллиард тактов в секунду). Как мы только что выяснили, скорость работы — бы­с­т­родействие — компьютера тесно связана с его тактовой частотой и оп­ределяется количеством команд (операций), выполняемых компьютером за одну секунду. Одновременно мы выяснили, что быстродействие зависит и от выполняющейся программы, от того, какие команды — сло­жения или, скажем, деления — в ней преобладают. Если взять программу, в которой имеются только команды типа сложения, выполняющиеся за два такта, тогда быстродействие процессора с тактовой частотой в 50 мегагерц оценивается в 25 миллионов операций в секунду. Если же преоблада­ют команды типа деления, то быстродействие будет равно только 2 мил­ли­онам операций в секунду. Поэтому быстродействие определяют на спе­ци­альных тестовых программах. Эта характеристика, в силу ее зависимости не только от процессора, но и от программы, в настоящее время ис­поль­зу­ет­ся все реже.

Вычислите­льная мощность компьютера определяется также количеством байт, которые могут быть одновременно обработаны процессором. Чем боль­ше это количество, тем больше информации в единицу времени может быть обработано.

Машинным словомназывается наибольшая группа байт, которая мо­жет быть обработана процессором за один машинный такт. Количество байт в машинном слове на­зы­вается длиной машинного слова.

Разные модели машин имеют машинные слова, содержащие различное чис­ло байт. Первые персональные компьютеры могли за такт переслать или обработать всего один байт — машинное слово состояло из одного байта. В настоящее время типичные длины машинных слов — 4 и 8 байтов. Длина машинного слова достаточно часто выступает в качестве ос­нов­ной характеристики архитектуры компьютера. Так, если машинное сло­во состоит из 1 байта, то есть из 8 битов, то говорят: «вось­ми­бит­ная архитектура», «восьмибитный компьютер». А если из 2 байтов, то есть из 16 битов, то говорят: «шест­над­цатибитная архитектура», «шестнадцатибитный компьютер» и т.д.

ШИНА.Выше мы выяснили, что во время выполнения программы про­цессор постоянно обращается в оперативную память. Он выбирает из оперативной памяти команды программы и обрабатываемые данные, а также записывает в па­мять результаты их обработки. Для передачи всей этой информации про­цессор и оперативная память соединяются между собой пучком (жгутом) прово­дов. По каждому проводу жгута передается только один бит информации. Кроме собственно передачи данных между оперативной памятью и процессором, для обе­спечения правильности этой передачи информацию нужно сопровождать некоторыми управляющими сигналами. Контроль над правильностью пе­редачи информации по проводам обеспечивают специальные электронные схемы.