Состав и структура персональных ЭВМ и вычислительных систем

1.

2.

Состав и структура персональных ЭВМ и
вычислительных систем

3.

Вычислительные архитектуры

4.

принстонская и гарвардская архитектуры
В 30-х годах прошлого века военное ведомство США поручило Гарвардскому и
Принстонскому университетам разработать электромеханическую вычислительную
систему для военно-морской артиллерии. Результатом усилий этих университетов
стали две концепции построения вычислительных систем, которые определили
развитие мировой вычислительной техники почти на 100 лет вперед. Это
гарвардская и принстонская (более известная как фон Неймановская) архитектуры.
Их основное отличие заключалось в том, что архитектура фон Неймана
использовала единую память (общую шину данных), а гарвардская предполагала
наличие нескольких шин (в оригинале две: шина данных и шина команд).
Преимущества машины фон Неймана оценили сразу, поскольку в ней содержалось
значительно меньше проводников между арифметико-логическим устройством
(АЛУ) и областью памяти, и на долгие годы она стала эталоном для создания ВС.
Именно фон-неймановская архитектура с подачи Джона Кока являлась
прародителем процессоров RISC (Reduced Instruction Set Computer – вычисления с
сокращенным набором команд).

5. Принципы фон Неймана(1945г.)

1.
2.
3.
4.
Принцип программного управления
Принцип однородности памяти
Принцип адресности
Принцип двоичного кодирования -согласно этому принципу, вся информация,
как данные, так и команды, кодируются двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации
представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат. Последовательность битов в
формате, имеющая определенный смысл, называется полем. В числовой информации обычно
выделяют поле знака и поле значащих разрядов. В формате команды можно выделить два поля:
поле кода операции и поле адресов.

6. Принципы фон Неймана(2000 –е годы)

1. Оперативная память(ОП) организована как совокупность
машинных слов(МС) фиксированной длины или разрядности
2. ОП образует единое адресное пространство, адреса МС
возрастают от младших к старшим
3. В ОП размещаются как данные, так и программы
4. Команды выполняются в естественной последовательности(по
возрастанию адресов в ОП), пока не встретиться команда
управления(перехода), в результате которой естественная
последовательность нарушиться
5. ЦП может произвольно обращаться к любым адресам в ОП для
выборки и записи в МС чисел и команд

7. Функциональные блоки

Центральное устройство(ЦУ) включает ЦП(CPU) и ОП(RAM)
Арифметико-логическое устройство(АЛУ)
Внешние устройства(ВУ)
Интерфейсы(каналы связи)

8.

Машина фон Неймана состоит из запоминающего устройства (памяти)
- ЗУ, арифметико-логического устройства - АЛУ, устройства управления
– УУ, а также устройств ввода и вывода.
Программы и данные вводятся в ЗУ из устройства ввода через АЛУ.
Результаты выводятся из АЛУ в ЗУ или устройство вывода.
УУ управляет всеми частями компьютера. От УУ на другие устройства
поступают сигналы «что делать», а от других устройств УУ получает
информацию об их состоянии.
УУ содержит специальный регистр (ячейку), который называется
«Счетчик команд». После загрузки программы и данных в память в
счетчик команд записывается адрес первой команды программы. УУ
считывает из памяти содержимое ячейки памяти, адрес которой
находится в счетчике команд, и помещает его в специальное
устройство — «Регистр команд».

9. Архитектура «звезда»

Оперативная
память
Процессор
Внешнее
устройство

10. Иерархическая архитектура ЭВМ

Оперативная
память
Процессор
Канальный
процессор
Контроллер
Внешнее
устройство
Канальный
процессор
Контроллер
Внешнее
устройство
Внешнее
устройство

11. Магистральная архитектура ЭВМ

Оперативная
память
Процессор
…
Оперативная
память
Процессор
Магистраль(общая шина)
Контроллер
Внешнее
устройство
Контроллер
…
Контроллер
Контроллер

12. Общая структура ПК- архитектура Triton 430 TX

Audio
Процессор
Pentium
Шина ISA
CD-ROM
Host Bus
Шина ввода-вывода
процессора
КЭШпамять
L2
KBD
НЖМД
BIOS
Мост PSI-ISA
Контроллер
периферии
«South
Bridge»
Usb
1
Usb
2
Universal Serial Bus
System Management
Bus
Сист.
Контролл
ер «North
Bridge»
Основная
память
Шина PSI