Обобщенная структурная схема ЭВМ

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.

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Под архитектурой ЭВМ понимают ее логическую организацию, состав и назначение ее функциональных средств, принципы кодирования и т. п., — все то, что однозначно определяет процесс обработки информации на данной ЭВМ.

ЭВМ, построенные в соответствии с принципами фон Неймана, называют фоннеймановскими, или компьютерами фоннеймановской (классической) архитектуры.

Структура ЭВМ — совокупность элементов компьютера и связей между ними.

Все устройства ЭВМ соединены линиями связи, по которым передаются информационные и управляющие сигналы, а синхронизация процессов передачи осуществляется при помощи тактовых импульсов, вырабатываемых генератором тактовых импульсов (ГТИ).

Устройство управления и арифметико-логическое устройство 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 (центральный процессор, ЦП) — программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации, управление им и координацию работы всех устройств компьютера.

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

Память ЭВМ, или ЗУ, обеспечивает хранение команд и данных. Это устройство состоит из блоков одинакового размера — ячеек памяти, предназначенных для хранения одного слова информации. В свою очередь, ячейка памяти включает в себя элементы памяти, состояние каждого из которых соответствует одной двоичной цифре

(О или 1). Совокупность нолей и единиц, хранящихся в элементах одной ячейки, представляет собой содержимое этой ячейки памяти.

Ячейки нумеруются числами, называемыми адресом ячеек. Запись в память слова осуществляется подачей на шину адреса памяти сигналов, соответствующих адресу ячейки, в которую надо поместить записываемое слово, и подачей самого слова на шину записи. Память устроена так, что заданное слово будет передано в ячейку с указанным адресом для хранения, причем в любой момент, обратившись к памяти, можно получить содержимое хранимого там слова. Для этого в память посылается адрес, определяющий местоположение требуемого слова, и она выдает по шине чтения копию слова.

При считывании содержимое ячейки остается без изменения, так что, один раз записав слово, можно сколько угодно раз получать его копии. Это аналогично записи информации на магнитофонную ленту. Запись можно прослушивать с ленты (читать с ленты) сколько угодно раз, но если на ее место записать другую информацию, то первая будет стерта. Однако время доступа к информации на магнитной ленте зависит от того, где записана эта информация (иногда надо перемотать почти всю ленту, чтобы найти нужную запись), тогда как время доступа к любой ячейке памяти всегда примерно одинаково (не зависит от ее номера)