Архитектура ЭВМ. Лекция №1

1. Архитектура ЭВМ

Лекция №1
Архитектура ЭВМ

2.

Архитектура ЭВМ - совокупность общих принципов
организации аппаратно-программных средств и основных
их характеристик, определяющая функциональные
возможности ЭВМ при решении соответствующих типов
задач.

3.

Основные компоненты архитектуры ЭВМ

4.

Шина - линии связи, по которым данные передаются из
процессора в память и обратно:
• шину данных;
• шину адреса;
• шину управления;
• шину питания.
Внутримашинный системный интерфейс - вся система связей и
сопряжений узлов и блоков компьютера между собой.

5. Принципы работы компьютера:

• Принцип
двоичного
кодирования.
Вся
информация,
поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.
• Принцип программного управления. Программа состоит из
набора
команд,
которые
выполняются
процессором
автоматически
друг
за
другом
в
определенной
последовательности.
• Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся
в одной и той же памяти.
• Принцип адресности. Структурно основная память состоит из
пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент
времени доступна любая ячейка.

6. Необходимые устройства компьютера:

Арифметически-логическое
устройство
выполняет
арифметические и логические операции;
Устройство управления - организует процесс выполнения
программ;
Запоминающее устройство, или память для хранения
программ и данных;
Внешние устройства для ввода-вывода информации.

7. Виды архитектур

8. 1. Классическая архитектура

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) - одно
арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит
поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое
проходит поток команд.
ЭТО однопроцессорный компьютер

9. 2. Многопроцессорная архитектура

Многопроцессорная архитектура - наличие в компьютере
нескольких процессоров означает, что параллельно может быть
организовано много потоков данных и много потоков команд
(параллельно могут обрабатываться несколько фрагментов одной
задачи).

10. 3. Многомашинная вычислительная система

Многомашинная вычислительная система - здесь несколько
процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют
общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную).

11. 4. Архитектура с параллельными процессорами

Несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это
означает, что множество данных может обрабатываться по одной
программе – то есть по одному потоку команд.

12. 5. Открытая архитектура

В процессе эксплуатации возможно изменение базового состава
системы самим пользователем.

13. 6. Архитектуры закрытого типа (архитектура с фиксированным набором устройств):

Компьютер, выполненный по этой архитектуре, не имеет
возможности подключения дополнительных устройств, не
предусмотренных разработчиком.

14. 7. Архитектуры персональных компьютеров

• по разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-,
32-, 64-разрядные;
• по особенностям набора регистров, формата команд и
данных: CISC, RISC, VLIW;
• по
количеству
центральных
процессоров:
однопроцессорные,
многопроцессорные,
суперскалярные.

15. по особенностям набора регистров:

CISC – компьютер с полным набором команд,
RISC – компьютер с ограниченным набором команд,
VLIW – «очень длинная машинная команда». Одна инструкция
процессора содержит несколько операций, которые должны
выполняться параллельно.

16. Система команд в ЭВМ

• команды выполнения арифметических и логических операций;
• команды управления (команды условного и безусловного
перехода, команды обращения к подпрограмма);
• команды передачи данных (копируют информацию из одного
места в другое;
• команды ввода и вывода информации для обмена с внешними
устройствами.