Функциональная схема компьютера Энциклопедия учителя информатики Газета «Первое сентября» - презентация

1 Функциональная схема компьютера Энциклопедия учителя информатики Газета «Первое сентября»

2 Cодержанием теоретического курса должны стать именно функциональные блоки процессор, память всевозможных видов, накопители на дисках различной природы и т.д. вне зависимости от того, где и на каких платах они смонтированы сегодня или будут устанавливаться завтра.

3 Чарльз Бэббидж Впервые над устройством автоматической машины, способной работать без вмешательства человека по заранее составленной программе, более полутора столетий назад задумался гениальный английский ученый Чарльз Бэббидж.

4 Разностная машина По мысли изобретателя, его аналитическая машина должна была состоять из следующих частей: склад для хранения чисел; мельница для производства арифметических действий над числами; устройство, определяющее последовательность выполнения операций машины (Бэббидж не дал ему специального названия; сейчас такое устройство называется устройством управления), и устройства ввода и вывода данных.

5 Cтрогое обоснование Более строгое обоснование функционального устройства машины было дано в классической статье Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства. В ней убедительно показано, что для построения вычислительного автомата он должен содержать вполне определенный набор функциональных узлов.

6 Необходимые узлы Таким образом, первые ЭВМ проектировались из самых необходимых узлов, существование которых является наиболее естественным и необходимым. А самым замечательным является то, что современные компьютеры сохранили такую же самую структуру.

7 Строение современных компьютеров Строение современных компьютеров, которые состоят из следующих функциональных частей: устройство, в котором производятся операции по обработке всех видов информации; в современной терминологии оно называется арифметико- логическим устройством (АЛУ); устройство, обеспечивающее организацию выполнения программы обработки информации и согласованное взаимодействие всех узлов машины в ходе этого процесса, устройство управления (УУ); АЛУ и УУ в настоящее время удается выполнить в виде единой интегральной схемы, которая называется микропроцессором; устройство, предназначенное для хранения исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки информации, а также, что очень важно, самой программы обработки информации; данное устройство принято называть памятью; существуют различные виды памяти, в том числе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешняя память на магнитных или оптических дисках; разнообразные устройства, способные преобразовывать информацию в форму, доступную компьютеру, устройства ввода; устройства, преобразующие результаты работы в доступную человеку форму, устройства вывода.

8 ЭВМ первого и второго поколений Несмотря на то что большинство компьютеров по-прежнему построено согласно классическим идеям, определенные особенности в построении функциональной схемы ЭВМ различных поколений все же имеются. Речь идет о механизме взаимодействия блоков. В ЭВМ первого и второго поколений информационным центром машины был процессор (см. рисунок а). Все информационные потоки проходили через него, и управление всеми процессами также принадлежало этому блоку. Такая структура вела к неэффективному функционированию машины, особенно когда программа в ходе своей работы требовала частого обращения к внешним устройствам

9 Четвертое поколение Для преодоления данной трудности процессор следовало освободить от наиболее медленных функций ввода/вывода и передать их специализированным процессорам обмена контроллерам. В четвертом поколении появилась технологическая возможность собирать схемы управления в едином кристалле, и появились микроконтроллеры

10 Магистральная структура Другой особенностью функциональной организации современных ЭВМ является наличие информационной магистрали, которая служит для передачи информации от одних узлов машины к другим. Благодаря магистральной структуре конфигурация ПК может быть легко расширена путем присоединения к шине новых устройств. Еще одним новшеством шинной архитектуры является возможность обмена данными между отдельными устройствами без непосредственного участия центрального процессора. Поскольку в новой схеме большая информационная нагрузка приходится на шину, в реальном компьютере делается несколько шин: устройства, быстродействие которых для вычислительной системы критично (например, ОЗУ или графический адаптер), получают отдельные шины.