Архитектура ЭВМ Лекция 2 © Бауров А.Ю., 2010 г.

Что понимают под архитектурой? Логическая и Конструктивная организация ресурсов, которые могут быть выделены процессу обработки данных в определенный момент времени. Включает в себя методы преобразования информации в данные, методы их хранения и обработки, а также принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

Конструктивная архитектура Открытая – все устройства преимущественно выпускаются отдельно, разными фирмами («открытые спецификации» IBM PC) Закрытая - все устройства преимущественно выпускаются одной фирмой по «закрытым спецификациям» (пример, Apple Macintosh)

Сравнение архитектур Закрытая Все устройства разрабатываются по одним (единым) стандартам интерфейсов одной фирмы Открытая Стандарты вырабатываются в результате конкуренции и соглашений на открытом рынке Интерфейс (hardware interface) – способ взаимодействия устройства с устройством и соответствующие ему стандарты

Сравнение архитектур Закрытая Компьютер собирается по единым требованиям производителя (готовая модель) под конкретные цели покупателя (обработка графики, звука, видео и т.д.) Открытая Пользователь сам выбирает конфигурацию сборки компьютера для своих задач (офисных, учебных, игровых и т.д.) и из своих финансовых возможностей

Сравнение архитектур Закрытая ПО (ОС) поставляется вместе с компьютером и оптимизировано для работы на данном компьютере Открытая ПО (ОС) должно адаптироваться к различным конфигурациям компьютера Примерами таких ОС могут служить: Mac OS и Windows

Сравнение архитектур Закрытая Нет конфликтов устройств Для модернизации необходима покупка нового компьютера Цена новинки от 2-3 тысяч долларов Открытая Возможны конфликты устройств Возможна модернизация с ориентацией на новинки (до 1,5 лет) Цена новинки 1000$ Интерфейс (hardware interface) – способ взаимодействия устройства с устройством и соответствующие ему стандарты

Первые ПК (PC) Альтаир 8800 разработан компанией MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems), в Альбукерке (Нью-Мексико, США), в 1975 году на основе микропроцессора Intel 8080 MITS АльбукеркеНью-Мексико США1975микропроцессора Intel 8080 компьютер продавался в сборе за 621$ либо в виде набора деталей для сборки через журнал Popular Electronics за 439$ Popular Electronics

Первые ПК (PC) Apple I Был разработан Стивом Возняком для личного использования. У друга Возняка Стива Джобса появилась идея продавать компьютер.Стивом ВознякомСтива Джобса Компьютер появился в продаже в июле 1976 г. по цене в 666,66 доллара!доллара Apple I стал первым продуктом компании Apple Computer (теперь Apple Inc.),Apple Inc. продемонстрированом в апреле 1976 года в «клубе самодельных компьютеров»1976 в Пало-Альто, КалифорнияПало-АльтоКалифорния

Логическая архитектура Принципы Дж. фон Неймана –двоичная система счисления для представления данных и команд –последовательное программное управление –однородность и адресуемость памяти Артур БерксАртур Беркс, Герман Голдстайн, Джон фон НейманГерман ГолдстайнДжон фон Нейман «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства» Burks A.W., Goldstine H.H., Neumann J. Preliminary Discussion of the Logical Design of an Electronic Computing Instrument. Institute for Advanced Study, Princeton, N.J., July 1946

Логическая архитектура Магистрально-модульный принцип Все отдельные устройства в компьютере связаны единой системной шиной (System Bus) – набором электронных линий относительно: -Передачи данных (Data Bus) -Адресации памяти (Address Bus) - Сигналов управления (Control Bus)

Логическая архитектура Характеристики электронных устройств Разрядность – количество бит, обрабатываемых (передаваемых) устройством одновременно, например, разрядности шин: 8, 16, 32, 64 бита. Частота – число операций ввода-вывода (тактов) в единицу времени, измеряется в Герцах (Гц), кило (10 3 ) Гц, мега (10 6 ) Гц и гига (10 9 ) Гц.

Логическая архитектура Характеристики электронных устройств Полоса пропускания (Bandwidths or bit rate) = Разрядность × Частота (биты/сек, кб/сек, Мб/сек, Гб/сек) Пример: USB 2.0: Released in April 2000, Added higher maximum bandwidth of 480 Mbit/s (now called "Hi-Speed")

Конструктивная архитектура Системная плата – печатная плата, содержащая системную шину и устройство её управления – системный контроллер (микросхемы с программой управления шиной). Контроллер – устройство (или программа), осуществляющее управление потоками цифровой информации. Адаптер – устройство, осуществляющее перекодирование цифровой информации.

Логическая и конструктивная Архитектура ПК

Конструктивная архитектура Открытая архитектура: Системная плата (System or Motherboard) Платы расширения (Daughterboard) Процессор и память Закрытая архитектура: Платы All-in-One – все устройства смонтированы в одну плату. Принцип All-in-One используется и в открытой архитектуре для дешёвых ПК.

IBM PC IBM 5150 $2880 ($ $3005 ) разработан примерно за год c июля 1980 г и был представлен1980 г 12 августа12 августа 1981 г1981 г Процессор Intel 8088 с частотой 4.77 МГц, емкость ОЗУ от 16 до 256Кбайт. Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату в количестве 1 или 2 шт. Винчестера не было.Intel 8088ОЗУдисководыВинчестера

Производители и поставка Комплектующие (OEM 1 и Box Retail) Компьютеры: –Самосборка (Hand Made) –Дешевая сборка (магазин, рынок) –Brand Name Computers (HP/Compaq, Acer etc.) 1 Original equipment manufacturer