Общие сведения о конструкции ЭВМ

1.

Выполнил: Петров Глеб

2.

Электронно-вычислительная
машина (ЭВМ) – это
электронное устройство,
которое предназначено для
ввода, обработки, выдачи и
хранения информации и в
котором вычислительный
процесс управляется
программой.

3.

Вычислительная машина
АВМ – аналоговая вычислительная машина, обрабатывает
данные, представленные в аналоговой форме.
Предназначены для решения простых уравнений или системы
уравнений.

4.

ЦВМ
–
цифровая
вычислительная
машина,
обрабатывает данные, представленные в цифровой или
двоичной форме.
ГВМ
–
гибридная
вычислительная
машина,
обрабатывает данные, представленные как в цифровой
так и в аналоговой форме. Такие системы нашли
использование при исследовании атомных реакторов.

5.

Классические принципы построения
ЭВМ были предложены в работе
А. Беркса, Г. Голдстайна и
Д. фон Неймана
«Предварительное
рассмотрение логической
конструкции электронного
вычислительного
устройства».

6.

7.

Обычно выделяют следующие наиболее
важные идеи этой работы:
• состав основных компонентов
вычислительной машины;
• принцип двоичного кодирования;
• принцип адресности памяти;
• принцип иерархической организации
памяти;
• принцип хранимой программы;
• принцип программного управления.

8.

ЭВМ должна состоять из нескольких блоков, каждый из которых
выполняет вполне определённую функцию. Эти блоки есть и в
сегодняшних компьютерах:

9.

арифметико-логическое устройство (АЛУ), в котором выполняется обработка
данных;
устройство управления (УУ), обеспечивающее выполнение программы и
организующее согласованное взаимодействие всех узлов машины; сейчас АЛУ и
УУ изготавливают в виде единой интегральной схемы – микропроцессора;
память – устройство для хранения программ и данных; память обычно делится на
внутреннюю (для временного хранения данных во время обработки) и внешнюю
(для длительного хранения между сеансами обработки);
устройства ввода, преобразующие входные данные в форму, доступную
компьютеру;
устройства вывода, преобразующие результаты работы ЭВМ в форму, удобную для
восприятия человеком.

10.

Принцип двоичного кодирования. Устройства для
хранения двоичной информации и методы ее
обработки наиболее просты и дешевы. Поскольку в
ЭВМ используется
двоичная система, необходимо переводить данные из
десятичной формы в двоичную (при вводе) и наоборот
(при выводе результатов).
В истории известен пример успешной реализации
троичной ЭВМ «Сетунь» (1959 год, руководитель
проекта Н. П. Брусенцов), но он так и остался
оригинальным эпизодом и не оказал влияния на
эволюцию вычислительной техники.

11.

12.

Принцип адресности памяти. Оперативная
память машины состоит из отдельных битов.
Для записи или считывания группы соседних
битов объединяется в ячейки памяти, каждая
из которых имеет свой адрес (номер).
Нумерацию ячеек принято начинать с нуля.

13.

Ячейка – это минимально возможный
считываемый из памяти объем данных.
Процессору в произвольный момент времени
доступна любая ячейка.

14.

Принцип иерархической организации памяти.
К памяти компьютера предъявляется два
противоречивых требования: ее объем должен быть
как можно больше, а скорость работы – как можно
выше. Но существенное увеличение объема памяти
неизбежно приводит к уменьшению скорости ее
работы.
Чтобы преодолеть противоречие между объемом
памяти и ее быстродействием, используют несколько
различных видов памяти, связанных друг с другом.

15.

Принцип хранимой программы. Поскольку
команды программы и данные по форме
представления стали одинаковыми, их можно
хранить в единой памяти
вместе с данными. Не существует
принципиальной разницы между двоичными
кодами машинной команды, числа, символа и
т.д.

16.

Принцип программного управления. Любая
обработка данных в вычислительной машине
происходит по программе. Принцип
программного управления определяет наиболее
общий механизм автоматического выполнения
программы.

17.

В литературе общие принципы построения
конкретного семейства компьютеров называют
архитектурой.
Архитектура – это общая схема построения
компьютера с учетом взаимных связей между
аппаратными и программными средствами.

18.

Архитектура компьютеров, построенных на
принципах фон Неймана называется
классической архитектурой или пристонской
архитектурой.
Одновременно в Гарвардском университете
появились компьютеры, в которых было
предложено разделить память для команд и
память для данных. Такая архитектура
называется Гарвардской и применяется в
компьютерах, которые используются в
управлении техническими системами.