Что такое микропроцессор

Архитектура эвм.

Архитектурой ЭВМ называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист. Описание ЭВМ в виде логических (а не физических) элементов и их взаимодействия друг с другом освобождает пользователя от необходимости знания физической организации элементов ЭВМ.

Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ЭВМ: центрального процессора, ОЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств.

Наиболее распространены компьютеры с классической архитектурой (архитектура фон Неймана) – одно арифметико – логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд. Это однопроцессорная ЭВМ. . К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.

Рис. 2 Общая структура персонального компьютера с подсоединенными периферийными устройствами

Для работы компьютера, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программы и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера – клавиатура, диски и т.д., обычно эти устройства называют внешними (периферийными). Результаты работы программы также выводятся на внешние устройства – монитор, диски, принтер и т.д.

Таким образом для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Но этот обмен не происходит непосредственно между любым внешним устройством и оперативной памятью, в компьютере имеются целых два промежуточных звена:

Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором через системную магистраль передачи данных.

Контроллер (адаптер) – устройство, обеспечивающее сопряжение периферийных устройств с центральным процессором через системную магистраль, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Конструктивно контроллеры представляют собой печатные платы, которые имеют стандартный разъем для сопряжения с системной шиной с одной стороны, а с другой стороны – специфический разъем для связи с соответствующим устройством.

Видеоадаптер (адаптер монитора) — устройство, предназначенное для преобразования данных компьютера, подлежащих отображению на экране в видеосигнал, посылаемый монитору по кабелю. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видео­картой. Видеоадаптер взял на себя функции видеопроцессора и видеопамяти. Видеопамять – служит для хранения видеоинформации – двоичного кода изображения, выводимого на экран дисплея (информации о состоянии каждого пикселя графической сетки экрана). Видеопроцессор (дисплейный процессор) читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет видеомонитором (выводит информацию на экран дисплея)

За время существования персональных компьютеров сменилось несколько стандартов видеоадаптеров:

CRT-мониторы (электронно– лучевая трубка).

MDA(монохромный);

CGA (4 цвета);

EGA (16 цветов);

VGA (256 цветов).

LCD мониторы (жидкокристаллические)

Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров, представлена на рисунке.

Архитектура многопроцессорного компьютера

Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.

Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рисунке.

Что такое микропроцессор?

Архитектура компьютера — логическая организация, структура и ресурсы компьютера, которые может использовать программист. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера.

Архитектура включает:

— описание пользовательских возможностей программирования;

— описание системы команд и системы адресации;

— организацию памяти и т.д.

Архитектура микропроцессора

Что такое микропроцессор?

Ядром любой микропроцессорной системы является микропроцессор или просто процессор (от английского processor). Перевести на русский язык это слово правильнее всего как «обработчик», так как именно микропроцессор — это тот узел, блок, который производит всю обработку информации внутри микропроцессорной системы. Остальные узлы выполняют всего лишь вспомогательные функции: хранение информации, связи с внешними устройствами, связи с пользователем и т.д. Процессор выполняет арифметические функции (сложение, умножение и т.д.), логические функции (сдвиг, сравнение, маскирование кодов и т.д.), временное хранение кодов (во внутренних регистрах), пересылку кодов между узлами микропроцессорной системы и многое другое. Количество таких элементарных операций, выполняемых процессором, может достигать нескольких сотен. Процессор можно сравнить с мозгом системы. Но при этом надо учитывать, что все свои операции процессор выполняет последовательно, то есть одну за другой, по очереди. С одной стороны, последовательное выполнение операций — несомненное достоинство, так как позволяет с помощью всего одного процессора выполнять любые, самые сложные алгоритмы обработки информации. Но, с другой стороны, последовательное выполнение операций приводит к тому, что время выполнения алгоритма зависит от его сложности. Простые алгоритмы выполняются быстрее сложных. То есть микропроцессорная система (МПС) способна сделать все, но работает она не слишком быстро, ведь все информационные потоки приходится пропускать через один-единственный узел — микропроцессор (рис. 1). В традиционной цифровой системе можно легко организовать параллельную обработку всех потоков информации, правда, ценой усложнения схемы.

Итак, микропроцессор способен выполнять множество операций. Но откуда он узнает, какую операцию ему надо выполнять в данный момент? Именно это определяется управляющей информацией, программой. Программа представляет собой набор команд (инструкций), то есть цифровых кодов, расшифровав которые, процессор узнает, что ему надо делать. Программа от начала и до конца составляется человеком, программистом, а процессор выступает в роли послушного исполнителя этой программы, никакой инициативы он не проявляет. Поэтому сравнение процессора с мозгом не слишком корректно. Он всего лишь исполнитель того алгоритма, который заранее составил для него человек. Любое отклонение от этого алгоритма может быть вызвано только неисправностью процессора или каких-нибудь других узлов микропроцессорной системы.

Все команды, выполняемые процессором, образуют систему команд процессора. Структура и объем системы команд процессора определяют его быстродействие, гибкость, удобство использования. Всего команд у процессора может быть от нескольких десятков до нескольких сотен. Система команд может быть рассчитана на узкий круг решаемых задач (у специализированных процессоров) или на максимально широкий круг задач (у универсальных процессоров). Коды команд могут иметь различное количество разрядов (занимать от одного до нескольких байт). Каждая команда имеет свое время выполнения, поэтому время выполнения всей программы зависит не только от количества команд в программе, но и от того, какие именно команды используются.

Дата добавления: 2016-10-18 ; просмотров: 2574 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ОБОБЩАЮЩЕЕ ПОВТОРЕНИЕ

Компьютер
(computer – «вычислитель») то программно управляемое электронное устройство, предназначенное для обработки, хранения и передачи информации.

Термины «компьютер» и «электронно-вычислительная машин – ЭВМ» являются синонимами, хотя в настоящее время название «ЭВМ» почти вытеснено из бытового употребления.

Принципы фон Неймана:
1. Принцип программного управления.
   Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
2. Принцип однородности памяти.
   Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
3. Принцип адресности.
   Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Основные компоненты компьютера.
Фон Нейман описал, каким должен быть компьютер, чтобы он был универсальным и удобным средством для обработки информации. Он прежде всего должен иметь следующие устройства:
• арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции;
• устройство управления, которое организует процесс выполнения программ (вместе АЛУ и УУ составляют процессор);
• запоминающее устройство для хранения программ и данных;
• внешние устройства для ввода-вывода информации.

Архитектура компьютера включает:
• описание пользовательских возможностей программирования;
• описание системы команд и системы адресации;
• организацию памяти и т.д.

Основные виды архитектур компьютера:
• классическая архитектура компьютера (архитектура фон Неймана) – архитектура компьютера, предусматривающая:
  • одно арифметико-логическое устройство, через которое проходит поток данных;
  • одно устройство управления, через которое проходит поток команд;

  ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА

  Программное обеспечение
  ПО, SoftWare, soft совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.

  Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы, наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечением.

  Архитектура ПК — логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист

  Обсуждая возможности компьютеров имеют в виду, как правило, техническое (hardware), программное (software) и интеллектуальное (brainware) обеспечение.

  Основные блоки ПК и их назначение:

  Центральный процессор, оперативное запоминающее устройство, накопители на жестких магнитных дисках, накопители на гибких магнитных дисках, блок питания, внутренний канал обмена данных, электронные схемы (контроллеры), монитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер, джойстик, графопостроитель (плоттер), дигитайзер, сетевой адаптер, модемы, музыкальная приставка.

  Архитектура компьютера

  Архитектура компьютера — логическая организация, структура и ресурсы компьютера, которые может использовать программист. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера. Архитектура включает: — описание пользовательских возможностей программирования; — описание системы команд и системы адресации; — организацию памяти и т.д.

  Объектно-ориентированные языки, пользовательские интерфейсы и ОС были популярной темой среди компьютерных энтузиастов во второй половине 80-х годов. Объекты вдруг стали рекламироваться в качестве панацеи от всех проблем в программировании. Однако объекты — это не есть что-то новое. Впервые они появились в конце 60-х в языках программирования, таких как Симула, ко­торые разрабатывались в основном для создания программ моделирования. Подобные программы моделируют поведение объектов реального мира. Таким образом, объектно-ориентированное программирование, которое обеспечивает способ представления и манипулирования как физическими, так и абстрактными объектами, является естественным подходом в данной области.

  Архитектура компьютера. Архитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист. — презентация

  2 Архитектурой компьютера называется ее логическая организация, структура и ресурсы, которые может использовать программист.

  3 Персональный компьютер состоит из следующих 1)основных блоков: 2)основная память 3)процессор 4)периферийные устройства Все блоки связаны между собой системной магистралью (шиной). Можно сначала прочитать про то или иное устройство, а затем продолжить чтение с этого места.

  5 Основа вычислительной машины — процессор. В нем расположены арифметико-логическое устройство — АЛУ, устройство управления — УУ и регистры для временного хранения информации. АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое и т.д. Данные процессор считывает из ОЗУ (оперативной памяти) компьютера, туда же он пересылает результат действия над этими данными. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей ЭВМ. Важнейшими характеристиками процессора являются:

  6 Важнейшими характеристиками процессора являются: Разрядность Тактовая частота Адресное пространство

  8 Основная память — это устройство для хранения информации. Она состоит из оперативного и постоянного запоминающего устройств. Оперативное запоминающее устройство называется ОЗУ, постоянное запоминающее устройство ПЗУ. ПЗУ энергонезависимая память. В ПЗУ находятся: Программа управления работой самого процессора Программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью Программы запуска и остановки ЭВМ Программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков (POST Power On SelfTest) Информация о том, где на диске находится операционная система.

  10 Разберем схему работы в общем случае на примере команды чтения из памяти. процессор устанавливает на шине адреса адрес ячейки памяти, которую хочет прочитать на шине управления процессор выставляет сигнал чтения и сигнал готовности заметив сигнал готовности, все устройства проверяют, не стоит ли на шине адреса их адрес память «замечает», что выставлен ее адрес память читает адрес память выставляет на шине данных требуемую информацию память выставляет на шине управления сигнал готовности процессор читает данные с шины данных