Архитектура компьютера

Компьютер – Универс. многфункц. электр. программно-упр. устр-во для хранения, обр. и передачи инф-ии.

Под архитект. компьютера понимаестся совокупность его харак-к. Это общ. опис. структ. и функций ЭВМ, принципа работы и системы и сист. команд процессора.

Осн. комп. арх-ры:

- Процессор

- Внутр. (осн.) память

- Внешняя память

- Устр. ввода

- Устр. вывода.

КОМПЬЮТЕР

АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

А. О.:

- Системный блок

- устр-ва ввода-вывода

С. Б. –корпус, в кот. устанавл. гл. компоненты компьютера

- Печатные платы

- Механич. устр-ва.

ОЗУ Память ПЗУ

Процессор ВЗУ

ВВОД ВЫВОД

Процессор – программно-упр. электр. устр-во, предназн. для обр. инф-ии и упр. всей работой компьютера.

Сист. магистраль (шина) – канал связи между разл. устр. компьютера. Сост из трёх шин:

- Шина адреса

- Шина данных

- Шина управления

Процессор:

УУ – устр. управления (предназн. для упр. всеми частями компьютера.

АЛУ – арифметико-логическое устр-во (предн. для работы с данными)

Регистры – внутр. память процессора.

Хар-ки процессора:

- Разрядность

- Тактовая частота

Разрядность: длина ячейки для информации, которую может обработать процессор в ед. времени.

Такт. частота: скорость работы процессора.

Устройство управления. Управл. осуществл. с помощью имп. сигн. посылаемых УУ на соотв. входы управляемых компонентов. Управление машиной осущ. с помощью дешифр. команд (преобраз. двоичн. код в единичн. сикнал)

Код Операции

Дешифратор

УУ .

управляющие сигналы

АЛУ – вычисл. инструмент процессора

Данные

Алу

Результат

Через 2 входа в АЛУ пост. данные , рез-ты обработки которых через 1 выход передаются дальше. Кроме данных на АЛУ пост. сигналы – преобр. коды операторов программы. Они указывают что нужно делать с этими данными.

Осн. Устр. в АЛУ является сумматор, который фактически вып. все арифм. операции.

Регистры – весьма важный эл-т процессора, предн. для хранения инф-ии в виде дв. числа или кода. Регистры – внутр. память процессора.

Регистры устройства управления

Регистр – счётчик команд.

Для соблюдения алг. ршения необх., чтобы команды вып. в строго опр. порядке. За собл. этого порядка следит регистр – счётчик команд. Его содержимым является адрес ячейки памяти, где находится команда. Р-р - счётчик команд всегда указывает на следующую команду, а не на ту, которая выполняется в данный момент.

Р-р команд.

Выбр. из памяти команда пост. по шине данных в р-р команд, после чего начинается её вып. Первым этапом является дешифрация.

Р-р адреса.

Для того, чтобы выбрать из памяти очер. команду, содержание счётчика команд передаётся пошине в р-р адреса.

Р-р указатель стека.

Стек – специально организованное опер. запомин. устр-во, блок хранения которого сост. из ячеек, соед друг с другом в цепочку.

Процессор берёт на себя осущ. вызовов подпрограмм и возврата в прерванную программу. Эти ф-ии он выполняет с помощью стека и спец. регистра. В этом р-ре хранится адрес стека, откуда произошёл вызов в подпрограмму.

Р-ры общего назначения (РОН)

Не имеют никакого функц. зн-я и исп. программистами по своему усм.

Регистры арифметико-логического устройства

Р-р аккумулятор.

Явл. промеж. памятью при вып. арифметических и логических операций. Из 2^х данных, пост. в АЛУ 1 хранится в аккумуляторе. Рез-т операции тоже помещ. в акк.

Промеж. память для пересылки данных из 1 чати проц. в др.

Сам изм. свои данные (инвертирует) Переводит в «0» разряды, сдвигает их - и -

Буферные регистры.

При пост. данных в АЛУ они сначала накапл. в буф. р-рах, тем самым осв. шина для прохожд. др. данных

Р-р состояния.

Хранит инф. о состоянии процессора и вып. им программы в данн. момент времени.

Контролирует результат операции, вып. в АЛУ. Для этого он выставляет единицу в след. разряды:

- Разряд переноса. («С») Единица в этом разряде указ. на то, что вып. опер-я закончилась переносом единицы в старший разряд.

- Отриц. разряд. («N»)Единица в этом разр. показ, что рез-т оп-ии – отр. число.

- Нулевой разряд. («Z») Единица в этом разряде показывает, что во всех разрядах рез-т = 0.

Запомин. эл-том в любом р-ре явл. триггер, который может наход. в одном из 2^х состояний. Одно – запомин. двоичн. нуля, другое – единицы. Число триггеров в регистре наз. его разрядностью.

Внутр. память обл 2^мя осн. св-вами:

- Дискретность,

- адресуемость

Дискретность – состоит из некоторых частиц. (битов)Память – упорядоченная последовательность двоичн. разрядов (битов)

Эта последовательность делится на группы по восемь разрядов.

Информация в памяти хранится в ячейке. Ячейка памяти – группа посл. байтов внутр. памяти компьютера. Она вмещает в себя информ., доступн. для обр. одной команды процессора. Сод. ячейки наз. машинным словом. Ячейка имеет 2 характеристики:

- Адрес

- Содержимое

Адрес: числ. значение, индивид. опред. местополож. ячейки в памяти.

Содерж. Тоже числ. значение, хран. в этой ячейке.

ОЗУ.

В процессе6 вып. опер. именно из неё процессор берёт данные для обр. и в неё зап. рез-т. При выкл. компьютера её содерж. стирается.

ПЗУ.

Предназн. для хранения небольших, но очень важных прогр. для комп.

Видеопамять: Хранит код изобр. вывод. на дисплей.

Кэш-память: хранит наиболее часто используемые участки опер. памяти.

Между любым устр. и ОЗУ имеются 2 промеж. звена:

- Контроллер (адаптер) упр. внешн. устр-вом

- Сист. магистраль(общая шина) канал связи.

Систю. шина сод. 3 магистрали:

- Маг. данных

- Маг. адреса

- Ман. упр-я

Маг. данных предн. для перед. и приёма данных. Двунаправлена.

Маг. Адреса предн. для передачи цифр. адреса яч. памяти или внешн. устр-ва. Однонаправлена.

Маг. упр. предн. для перед. сигн. упр-я, кот. сопр. любую передачу адреся или данных. Двунаправлена.

Каждая команда предст. собой посл. дв. разр. и содержит код опер, которую надо выполнить по данной команде, инф. об операндах и о там, куда следует помест. рез-т.

Операнд – эл-т инф, участв. в вып. операции.

Формат команды: совок. сведений, которые задают её длину, состав, назначение, и взаимное располож. её частей. Чати команды наз полями.

Команды бывают адресными и безадресными. Безадр: в формате нет инф. об адресах операндов.

Адресная: один или более её адр. расп. в осн. памяти комп.

- одно-

- двух-

- трёхадресные

в зав-сти от кол-ва полей.

Готовая к вып. прогр. сост из посл. команд, задающих порядок действий компьютера. Кроме того программа сод. исходн. данные, а также исп. ячейки памяти для запомин. промеж. и кон. рез-тов.

Перед вып. прогр. загр. в некоторую обл-ть осн. памяти. Перед запуском прогр. проц. сообщ. адрес 1 команды, с которой надо начинать вып. команды, затем посл. выполн. след. действия:

1) Извл. из осн. памяти команды, адрес которой наход. в сч. команд.

2) Расшифровка

3) Если нужно обр. в память, то это происходит и операнды извл. из памяти.

4) Вып. опер с кодом, залож. в данной команде (если р-т опер. не надо помещать в память, то проц. переход. к действ. 6)

5) Сохр. рез-та в памяти

6) Выч. адреса след. команды и запомин. его в счётчике команд. переход к действию 1.