Базовый курс. 2 страница

Команды процессора реализуются аппаратно, т.е. заданы при изготовлении процессора.

Каждая команда процессора имеет свой код, т.е. число, которое необходимо загрузить в специальную ячейку (регистр) процессора, для того, чтобы команда выполнилась. Большинство команд выполняются над данными и без данных теряют смысл. Например, чтобы сложить 2 числа A и B, нужно загрузить в один из регистров код команды сложения, но в другие регистры при этом должны быть загружены сами числа A и B, иначе команда сложения не будет иметь смысла.

Любой метод компьютерной обработки данных состоит из элементарных методов, т.е. из команд процессора. Однако, как было сказано, многие команды без данных теряют смысл, поэтому при построении сложного метода обработки данных часть данных встраивается в метод.

Такой сложный метод обработки данных, построенный из команд процессора и частично – из встроенных данных, называется компьютерной программой.

Если компьютерная программа записана и хранится на каком-либо носителе данных (на жестком диске, сменном носителе и т.п.), то он ничем не отличается от простого набора данных, т.к. записанные коды команд – данные. Но любая программа обладает одной особенностью – ее можно активизировать (запустить). Для этого программу нужно сначала загрузить в оперативную память компьютера, а затем загрузить в регистр процессора адрес первой команды программы. После этого все команды программы начнут выполняться последовательно. Строгая последовательность выполнения команд программы может нарушаться специальными командами перехода. Это позволяет организовывать ветвление по условию, циклическое многократное выполнение некоторых блоков в программе и в результате – реализовывать алгоритмы любой степени сложности.

Отметим, что, строго говоря, программой следует считать метод, построенный только из элементарных команд, и использующий данные в качестве обрабатываемого материала. Однако современное развитие информационных технологий приводит к тому, что все труднее разделить данные и методы их обработки. Они срастаются в единое целое, формируя единые структуры – информационные объекты (о них мы поговорим в следующей теме).

Глава 1.5. Информационные объекты. Свойства и примеры

Понятие информации является одним из самых сложных и фундаментальных понятий в современной науке. Существующие в настоящее время подходы к трактовке этого понятия можно разбить на 3 большие группы.

1) Технократический или энтропийный подход, которого придерживались родоначальники кибернетики и информатики К.Шеннон, Д. фон Нейман и Н. Винер заключается в отождествлении информации с данными. При этом игнорируется субъективный компонент информации, связанный с разными результатами обработки одних и тех же данных разными методами. Недостатки такого подхода обсуждались в предыдущей теме.

2) Прямо противоположный – гуманитарный подход к трактовке понятия информации был сделан представителями гуманитарных областей знаний – историками, обществоведами и т.д. С точки зрения такого подхода информация – это сведения, которые могут быть использованы человеком. Такой подход ставит во главу угла субъективную ценность информации. Одни и те же сведения могут иметь разную ценность для разных субъектов. Недостатки такого подхода заключаются в том, что, во-первых, теряется объективная составляющая информации, во-вторых, теряется какая-либо возможность измерить или количественно оценить информацию, в третьих, становятся необъяснимы информационные процессы, которые происходили не только без участия человека, но и задолго до его появления, например, процессы формирования и накопления генетической информации в биологических организмах.

3) Агностический подход, объявляющий информацию фундаментальной категорией, которая не требует определения и не может быть определена. Такой подход, по сути, приводит к отказу от анализа проблемы. Хотя он отражает важную часть истины – действительно понятие информации – одно из самых фундаментальных в современной системе знаний.

Эти три подхода отражают только часть истины. Более адекватное и продуктивное определение понятия информации можно дать, используя понятие информационного объекта.

Для введения этого понятия сделаем несколько замечаний.

Во-первых, окружающий нас мир состоит из объектов, и мы без труда можем отличить один из них от другого. Например, мы вряд ли перепутаем стол со стулом или компьютер с настольной лампой. Это означает, что объекты реального мира обладают свойством качественной определенности.

Во-вторых, мы ничего бы не узнали о каком-либо объекте и не смогли бы отличить один объект от другого, если бы каждый объект не обладал свойствами. Свойствами стола являются его цвет, размеры, форма, масса и т.д.

В-третьих, свойства объектов не равноценны. Можно выделить простые свойства, которые выражаются числом (например, длина, ширина, масса) и более сложные свойства, которые сами являются объектами. Например, столешница и ножки являются с одной стороны свойствами стола, а с другой они являются объектами и имеют свои свойства (свои размеры, форму, массу и т.д.).

Из сказанного следует, что любой объект можно представить в виде иерархии его свойств: выделить сначала основные свойства, которые сами являются объектами, затем рассмотреть свойства этих свойств и т. д., пока не дойдем до элементарных свойств, представляемых числами.

Представление объекта в виде иерархии его свойств будем называть информационным образом объекта.

Аналогично мы можем определить информационный образ процесса.

Информационный образ объекта или процесса допускает четкое алгоритмическое описание и поэтому может быть реализован при помощи компьютерных программ и данных. В этом случае можно говорить, что информация об объекте реализована в виде компьютерной модели. Получение, передача и изменение такой модели – это соответственно получение, передача и преобразование информации.

Отметим теперь, что можно создать объект, похожий на информационный образ реального объекта, но не являющийся таковым. Например, документ Microsoft Word похож на информационный образ реальной книги, но может не иметь никакого реального прототипа. Окно программы в Windows не имеет реального прототипа, но строится по тем же принципам, что и информационный образ реального объекта.

Все объекты такого типа мы будем называть информационными объектами. Любая компьютерная информация существует в виде тех или иных информационных объектов.

Теперь мы можем дать следующее определение информации.

1) Информация существует в виде информационных объектов.

2) Информационный объект включает данные и из методы обработки этих данных.

3) Информационный объект имеет, как правило, иерархическую структуру.

4) Информационный объект может быть информационным образом реального объекта или процесса. В этом случае он представляет иерархию свойств реального объекта.

Запись любого информационного объекта на любом носителе информации представляет собой совокупность данных, т.е. набор бит или байт. В этом смысле можно говорить, что на носителе записана некоторая информация. Однако в действительности информация существует только во время реализации методов, которые заложены в объекте. Например, документ MS Word существует только во время обработки соответствующего файла программой Microsoft Word. То же самое можно сказать про электронную таблицу, про мультимедийный или графический документ – информационный объект возникает только в тот момент, когда файлы документов начинают обрабатываться соответствующими программами.

Главная цель дальнейшего изучения курса – знакомство с основными информационными объектами и изучение их свойств. Следует помнить, что все документы, программы, окна, ярлыки, меню, панели инструментов и т.д. – это все различные информационные объекты.

Перечислим некоторые основные свойства информации, сформулировав их как свойства информационных объектов.

1) Достоверность – степень соответствия информационного образа реального объекта или процесса своему прототипу.

2) Полнота – степень наполненности информационного объекта конкретными данными.

3) Адекватность – степень соответствия данных методам их обработки.

4) Избыточность. Если необходим информационный подобъект, но он является неотъемлемой частью большого информационного объекта, то передается весь объект. Так, например, чтобы осознать пару-тройку глубоких философских истин, нужно прочитать целую книгу.

5) Объективность/субъективность информации. Это свойство говорит о том, насколько одинаково информационный объект обрабатывается разными субъектами.

6) Доступность информации. Характеризует степень затрат, необходимых для получения данного информационного объекта.

7) Полезность информации. Характеризует степень необходимости информационного объекта для данного субъекта.

8) Актуальность информации. Характеризует степень полезности информации именно в данный момент времени.

Подводя итог данного раздела, можно дать следующую формулировку.

Основная задача информатики - изучение и разработка методов создания и изменения различных информационных объектов при помощи компьютерных средств.

Раздел 2. Компьютерные системы.
Аппаратная конфигурация ПК

Глава 2.1. История развития компьютерной техники.

2.1.1. От абака до первых ЭВМ.

Современные компьютеры – это результат многовековой эволюции развития вычислительных устройств. Перечислим основные этапы этого процесса.

Наиболее древним вычислительным устройством следует считать абак, появившийся в Азии в четвертом тысячелетии но н.э. Он представлял глиняную пластину с желобами, в которые раскладывались камни.

Более совершенное устройство, похожее на абак, появилось в России – это всем известные русские счеты.

В средневековой Европе вместо абака стали использовать разграфленные таблицы (table), которые обычно наносили на поверхность стола.

Идея первого автоматического вычислительного устройства принадлежит гениальному итальянцу Леонардо да Винчи (1452-1519). В его дневниках был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13-разрядные десятичные числа.

В 1641-1642 гг. французский ученый Блез Паскаль, на основе зубчатых колес создает действующую суммирующую машину («паскалину»), способную складывать шести- и восьмиразрядные десятичные числа. Было создано примерно 50 образцов машин.

В 1673 г. немецкий математик и философ Г.В. Лейбниц (1646-1717) создал первый механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления.

Чарльз Беббидж (1791-1871) в 1836-1848 годах разработал проект «аналитической машины», которая явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в современных ЭВМ, пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода. Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса. Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах (пробивками), на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления.

Живший в те же годы, – Джордж Буль (1815-1864) разработал алгебру логики (алгебра Буля) нашедшую применение, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления.

В 1936 году выдающийся математик Алан Тьюринг опубликовал статью «О вычислимых числах», в которой предложил схему абстрактной математической машины (машины Тьюринга), позволяющей решать самые разнообразные теоретические вопросы информатики. Во время Второй мировой войны Тьюринг принял участие в разработке первых в мире вычислительных устройств на электронных лампах. Эти работы проводились в режиме строжайшей секретности, поэтому об их результатах стало известно значительно позже. Была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина «Колоссус» на электронных лампах (2000 ламп). Одновременно А. Тьюринг совместно с Г. Уэлчманом и Г. Кином создал дешифровочную машину «Бомба» для расшифровки секретных радиограмм немецких радиостанций.

После войны А. Тьюринг принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. В память об А. Тьюринге установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики

В 1937г. немецкий математик (тогда еще студент) Конрад Цузе (1910-1985) ничего не знавший о машине Беббиджа, разработал механическую машину Z1 с использованием двоичной системы счисления. Через год он ее усовершенствовал, создав машину Z2, в которой вместо механического арифметического устройства было применено устройство на телефонных реле. Наконец, в 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает первую в мире полностью релейную цифровую вычислительную машину Z3, содержащую около 2000 реле. Во время Второй мировой войны К. Цузе создал две специализированные релейные машины S1 и S2 военного назначения – для расчета крыльев самолетов-снарядов и для управления этими снарядами.

В 1944г. в США ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, объем памяти) она была близка к Z3. В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа, в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г. Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа.

В 1945 г. в Пенсильванском университете в США была завершена работа по созданию первой вычислительной машины на электронных лампах для управления артиллерийскими орудиями. Руководил работами физик Джон Мочли (1907-1986). Устройство, названное ЭНИАК, содержало 20 тысяч электронных ламп, его размеры составляли 26 м в длину, 6 м в высоту, вес 35 тонн, производительность устройства в 1000 раз превышала производительность МАРК‑1.

В 1945 г. в процессе разработки на основе ЭНИАК более совершенного устройства ЭДВАК к работам в Пенсильванском университете подключился выдающийся математик Джон фон Нейман (1903-1957), который сформулировал в отчете по ЭДВАК (июнь 1946 г.) основные принципы построения электронных вычислительных машин, получившие название архитектуры фон Неймана.

Создание ЭДВАК и формулировку принципов фон Неймана в 1946 г. принято считать началом эры электронной вычислительной техники, т.к. все последующие вычислительные устройства состояли из электронных элементов и строились в соответствии с архитектурой фон Неймана. Эти устройства стали называться электронно-вычислительными машинами (ЭВМ) или компьютерами.

Первая в СССР и континентальной Европе вычислительная машина – МЭСМ (малая электронно-счетная машина) была разработана в Киеве, в Институте электротехники, под руководством и при непосредственном участии академика С. А. Лебедева в 1951 г.

МЭСМ имела скорость 50 операций в секунду, содержала 6000 электронных ламп и занимала несколько комнат.

2.1.2. Поколения ЭВМ.

После 1946г. начался процесс развития электронной вычислительной техники. Для характеристики этого процесса принято выделять поколения ЭВМ. Деление компьютерной техники на поколения весьма условно, но хорошо помогает проследить процесс ее развития.

К первому поколению обычно относят машины, созданные в с 1946 г. до середины 50-х годов 20 века. Основу их схем составляли электронные лампы. Эти компьютеры были огромными и очень дорогими машинами, приобрести их могли только крупные корпорации и правительства. Быстродействие их составляло 10-20 тысяч операций в секунду. Программу для такой машины было необходимо подготовить в виде последовательности кодов команд процессора, поэтому разработка и отладка программ были очень трудоемкими, длительными процессами, доступными только высококвалифицированным математикам. Отечественные машины первого поколения: МЭСМ, Стрела, Урал, М-20.

Второе поколение компьютерной техники – машины, сконструированные с середины 50-х до середины -60-х годов 20 века. Электронные лампы в этих машинах постепенно вытесняются полупроводниковыми элементами – транзисторами, которые значительно меньше по объему, потребляют в сотни раз меньше энергии и, следовательно, позволяют значительно увеличить вычислительную мощность, существенно уменьшив габариты и энергопотребление. Быстродействие – до сотен тысяч операций в секунду, ёмкость памяти – до нескольких килобайт. Появились так называемые языки высокого уровня, значительно облегчающие процесс составления и отладки программ. Для перевода программ, написанных на языках высокого уровня, в набор команд процессора появились специальные программы-трансляторы. Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Появились мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы. Пример отечественной ЭВМ второго поколения – БЭСМ-6.

Машины третьего поколения созданы с середины 60-х до середины 70-x годов. Это семейства машин с единой архитектурой, поэтому, программы, разработанные для одной из таких машин, могли запускаться и на других (программная совместимость). На смену отдельным транзисторам в этих машинах приходят интегральные схемы (микросхемы, чипы), каждая из которых включает до нескольких тысяч транзисторов. Это позволило на порядок по сравнению с ЭВМ второго поколения увеличить вычислительную мощность, уменьшив габариты и энергопотребление. Машины третьего поколения имеют развитые операционныесистемы. Они способны работать в мультизадачном режиме, т.е. одновременно выполнять нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система. Примеры машин третьего поколения – семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Ёмкость оперативной памяти достигает нескольких мегабайт.

Четвёртое и последующие поколения характеризуется, в первую очередь, возрастанием степени интеграции микросхем, т.е. количества транзисторов в единице объема. Четко разделить эти компьютеры на поколения не представляется возможным, т. к. появляется огромное количество различных их типов. Это и многопроцессорные суперкомпьютеры, и универсальные персональные компьютеры, и графические станции, и сетевые серверы и т.д. Классификацию современных компьютеров мы рассмотрим в следующей теме.

Глава 2.2. Современные компьютерные системы.

Вначале сделаем несколько терминологических замечаний.

Слова «ЭВМ» и «компьютер» - синонимы. Однако в русском языке сначала появилось слово «ЭВМ» и только значительно позже (примерно в 80-х годах 20 века) слово «компьютер». В соответствии с этим компьютерами мы будем называть только современные устройства, а для более ранних машин использовать аббревиатуру «ЭВМ».

Любое устройство, способное хранить и/или обрабатывать данные будем называть информационным устройством. Основной вид информационных устройств – это, безусловно, компьютеры. Но, например, принтер, маршрутизатор, хаб, сотовый телефон, цифровой фотоаппарат или стиральная машина с программным управлением также являются информационными устройствами.

Любую систему, состоящую из связанных между собой информационных устройств и включающую хотя бы один компьютер, будем называть компьютерной системой.

2.2.1.Классификация компьютерных систем.

Основными техническими характеристиками компьютера являются его быстродействие и объем оперативной памяти. Также очень важной характеристикой является объем постоянной внешней памяти.

Объем памяти, как мы выяснили, измеряется в единицах, производных от байта (МБ, ГБ, ТБ). Быстродействие же определяется количеством элементарных операций, совершаемых компьютером в единицу времени. При этом рассматриваются наиболее трудоемкие элементарные операции, так называемые операции с плавающей точкой, - сложение или умножение чисел, имеющих дробную часть. Для характеристики быстродействия используются специальные единицы – мегафлоп (МФлп – миллион операций с плавающей точкой в секунду), гигафлоп (ГФлп – миллиард операций с плавающей точкой в секунду), терафлоп (ТФлп – триллион операций с плавающей точкой в секунду). Например, быстродействие 10 ТФлп означает, что компьютер способен сложить или перемножить 10 триллионов пар нецелых чисел за одну секунду.

Можно, конечно, проводить классификацию компьютерной техники по основным техническим характеристикам, но, из-за того, что технологии производства компьютеров развиваются с очень большой скоростью, такая классификация очень быстро устаревает. Поэтому, положим в основу классификации такие нетехнические характеристики как назначение, условия эксплуатации, характер использования и стоимость.

С точки зрения назначения и условий эксплуатации компьютерные системы можно разделить на 2 больших класса

· универсальные;

· специальные.

Специальные компьютеры и компьютерные системы служат для решения конкретного узкого класса задач или даже одной задачи. Многие из них функционируют в особых условиях эксплуатации. Специальные компьютеры управляют технологическими установками, работают в операционных или машинах скорой помощи, на ракетах, самолётах и вертолётах (бортовые компьютеры), вблизи высоковольтных линий передач или в зоне действия радаров, радиопередатчиков, под водой на глубине, в условиях пыли, грязи, вибраций, взрывоопасных газов и т.п. Проводить классификацию более подробную классификацию специальных компьютерных систем мы не будем.

Универсальные компьютеры предназначены для решения широкого класса задач при нормальных условиях эксплуатации. Типичным примером универсального компьютера является настольный персональный компьютер (ПК), с которым мы будем подробно знакомиться. Рассмотрим классификацию универсальных компьютеров на основе характера использования и стоимости. С этой точки зрения можно выделить 3 класса универсальных компьютеров.

1. Суперкомпьютеры – это компьютеры максимальной вычислительной мощности стоимостью от нескольких сотен тысяч долларов до десятков миллионов долларов, предназначенные для решения эксклюзивных задач, например, моделирования и расчета сложных технических устройств, научных исследований, управления сверхбольшими базами данных, моделирования и прогноза погоды, сложного видеомонтажа и т.д. Практически все суперкомпьютеры – это многопроцессорные системы, включающие от нескольких десятков до сотен тысяч процессоров. На сегодняшний день (март 2006г.) наибольшее количество процессоров – 130 тыс. имеет суперкомпьютер Blue Gene/L фирмы IBM. Он же является и рекордсменом по быстродействию (около 300 ТФлп). Список из 500 наиболее быстродействующих компьютеров можно найти в Интернете по адресу http://www.top500.org. Суперкомпьютеры можно разделить на несколько типов.

1.1. Мэйнфреймы – большие машины, обладающие очень высокой надежностью и устойчивостью работы в многопользовательском режиме. Типичными представителями мэйнфреймов являются, машины, выпускающиеся фирмой IBM на протяжении 40 лет - IBM S/360, IBM S/390, z Series. Последний из этой линейки – компьютер z9 заявлен к выпуску весной 2006г. Количество процессоров в мэйнфреймах, как правило, не превосходит нескольких десятков. Мэйнфреймы используются в качестве многопользовательских станций, мощных и высокоэффективных серверов, или мощных вычислительных станций для решения сложных научных и технических задач. Иногда майнфреймы не относят к суперкомпьютерам, выделяя в отдельный класс. Стоимость майнфреймов колеблется от ста тысяч до 1-2 миллионов долларов.

1.2. Кластерные системы – это системы, состоящие из большого количества автономных блоков. Каждый блок кластерной системы имеет процессор, оперативную память, систему ввода и вывода данных и является, по сути, отдельным компьютером. Быстродействие кластерной системы обеспечивается за счет параллельной работы всех блоков. Кластерные системы – наиболее простой и гибкий способ построения мощных компьютерных систем из готовых стандартных узлов. По этой технологии можно построить суперкомпьютер, соединив несколько сотен стандартных узлов ПК высокопроизводительными шинами.

1.3. Распределенные многопроцессорные системы – наиболее эффективный способ построения суперкомпьютера. Как и в кластерной системе, большое количество блоков, каждый из которых включает процессор и оперативную память, соединяются между собой с целью параллельной работы. Отличие от кластерной системы заключается в том, что блоки неоднородны и неравноправны, а связи между ними построены по сложной структурной схеме. Можно сказать, что отдельные процессоры и блоки памяти такой системы являются элементами построенного из них огромного суперпроцессора, способного совершать одновременно очень много операций. Именно по такой схеме построен рекордсмен быстродействия – суперкомпьютер Blue Gene/L

2. Средние компьютеры – это компьютеры стоимостью обычно в десятки тысяч долларов. Границы стоимостного диапазона средних компьютеров – от нескольких тысяч долларов до 100-200 тысяч. Большинство компьютеров этого класса используются как сетевые или файловые серверы в компьютерных сетях. Например, Web-серверы, на которых размещена информация в Интернете, – это в большинстве именно такие машины. Средние компьютеры также используются в качестве мощных графических станций, систем оцифровки звуковой и видеоинформации, систем видеомонтажа, а также в составе вычислительных комплексов для проведения научных и технических расчетов. Средние компьютеры, как правило, также являются многопроцессорными системами с количеством процессоров от 2-х до нескольких десятков.

3. Персональные компьютеры (ПК). Это наиболее массовый тип компьютеров стоимостью от 1-2 сотен долларов до нескольких тысяч долларов. В большинстве своем персональные компьютеры однопроцессорные, но есть и двухпроцессорные. Персональные компьютеры можно разделить на 3 класса.

3.1. Настольный компьютер (desktop). Это основной тип ПК, наиболее интересный и актуальный для массового пользователя. Именно устройство настольного ПК мы далее будем подробно изучать.

3.2. Переносной компьютер (notebook, ноутбук) значительно меньше настольного ПК по массе и размерам, имеет автономный источник питания и может всегда находиться при владельце. Вычислительная мощность ноутбука, как правило, ниже, чем у настольного ПК, а стоимость – существенно выше, чем у настольного ПК с близкими характеристиками.

3.3. Карманные компьютеры (КПК) – это самый молодой, но очень быстро развивающийся класс компьютеров стоимостью не более 1 тыс. долларов. Вычислительные ресурсы этих компьютеров невелики, но этот недостаток компенсируется возможностями Интернет-связи: при помощи КПК можно управлять любым другим компьютером, используя его ресурсы. По-видимому, в недалеком будущем КПК возьмут на себя функции сотовых телефонов и превратятся в универсальное мобильное средство связи, получения и обработки информации. После широкого распространения электронных денег КПК превратятся и в универсальное средство для платежей и управления финансами.

2.2.2 Архитектура компьютерной системы. Аппаратное и программное обеспечение.

Для общей характеристики компьютерной системы вводится понятие архитектуры.

Архитектура компьютера – это общее описание его структуры и функций, не включающее технические детали. К архитектуре компьютера относятся структура памяти, способы доступа к памяти и внешним устройствам, возможность изменения конфигурации, система команд процессора, форматы данных, организация интерфейса.

Основные принципы построения ЭВМ были сформулированы Д. фон Нейманом в 1946г. и с тех пор являются основой архитектуры всех компьютеров. Они включают следующие положения.

1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память (ОЗУ) и устройства ввода-вывода.

2. Данные, с которыми работает ЭВМ делится на два типа:

· набор команд по обработке данных (программы);

· данные подлежащие обработке.

3. И команды, и обрабатываемые данные на момент обработки находятся в ОЗУ.

4. Процессор последовательно выбирает команды из ОЗУ и выполняет эти команды, т.е. проводит необходимые арифметические и логические операции над данными.

5. Загрузка программ и данных в ОЗУ и выгрузка результатов осуществляется устройством ввода-вывода по команде процессора.

Все элементы аппаратуры, из которых состоит компьютерная система, а также способы соединения и взаимодействия этих элементов составляют аппаратную конфигурацию (аппаратное обеспечение) компьютерной системы. Можно изменить аппаратную конфигурацию, отсоединив какие-либо элементы и подключив новые. В современных компьютерах реализован принцип открытой архитектуры, позволяющий легко менять конфигурацию компьютерной системы и производить модернизацию компьютера. Суть этого принципа заключается в том, что все функционально-однотипные элементы аппаратуры должны быть взаимозаменяемыми. Реализация этого принципа в современных ПК дает возможность заменить, например, принтер, монитор, жесткий диск или любую другую часть компьютерной системы на другой аналогичный элемент.

Поиск по сайту: