Общая часть (часть 2) (2015) (by Кибитова) (1161598), страница 12
Текст из файла (страница 12)
20):),,составкомпьютера,т.е.устройства,скоторымивыполняемаяпрограммаможетсостав Рис.компьютера,т.е.устройства,скоторымивыполняемаяпрограммаможет20. Структура компьютера фон Неймана.Оперативное запоминающее31устройство (ОЗУ), или основнаяпамять, —.осуществлятьосуществлятьобменобменданными.данными.устройство хранения данных, в котором находится исполняемая в данный момент ,,— основнойПроцессор,или центральныйцентральныйпроцессор(ЦП),—компонентПроцессор,или—основнойкомпонентпрограмма.
То ОЗУесть оперативнаяпамять – процессорэто свойствовсё-такисистемное,а некомпьютера,обеспечивающийобеспечивающий выполнениевыполнение программ, процессор координируетработукомпьютера,координируетработу.Устройствотехнологическое(т.е. на основе чего сделанопрограмм,это устройство – на тойже элементнойбазеустройств ии оперативнойоперативной памяти.памяти. ПроцессорПроцессор состоитизарифметиковнешнихустройствсостоитиз представлятьсяарифметико- ,3.внешнихможносделатьустройство для храненияинформации,ноонобудетввода-выводаЦПлогическогоустройстваустройства(АЛУ)(АЛУ)ииустройстваустройства управленияуправления(УУ).
УстройствоуправлениялогическогоУстройствоуправлениясистеме не какоперативная память,а как внешнее устройство; тогдакак программабудет ,обеспечиваетпоследовательнуюпоследовательную выборкувыборку команд,команд, составляющих программу,изобеспечиваетпрограмму,из памяти,памяти,исполняться из оперативной памяти). R1,выделениеиианализанализкодакодаоперации,операции,получениеполучение значенийзначений R2отвыделениеоперандов. ВВ зависимостизависимостиоткодакодаВнешнееоперациикомандавыполняетсялибовустройствеуправления(обычноэтомогутбыть,операции команда выполняется либо в устройстве управления (обычно это могут бытьустройствокомандыпередачиуправления),либокод операцииоперации, идлякомандыуправления),либокоди операндыоперанды передаютсяпередаютсядляРис.передачи20.Структуракомпьютера фон, Неймана.S.выполнениявАЛУ.Послечеговыбираетсяизпамятиследующаякомандапрограммывыполнения в АЛУ. После чего выбирается из памяти следующая командапрограммыииAccumulatorт.д.Всистемекомандпроцессорапредусмотренысредствадлявзаимодействият.д.
В системе команд процессораА,предусмотрены средства для взаимодействия ссОЗУвнешнимиустройствами.устройствами.внешними31Устройство. неСовременныекомпьютерыкомпьютеры попо многиммногим показателямпоказателямСовременныене соответствуютсоответствуют принципампринципамввода-выводафонНеймана.Неймана.Во-первых,Во-первых,принциппринцип двоичногодвоичного ЦПкодирования информациифонкодированияинформации нарушается,нарушается,тактаккаквмиреесть,покрайнеймере,одинпримериспользованиятроичнойсистемыкак в мире есть, по крайней мере, один пример использования троичной системыПроцессор, или центральный процессор (ЦП), — основной компоненткомпьютера, обеспечивающий выполнение программ, процессор координирует работу,внешних устройств и оперативной памяти.Процессор состоит из арифметико,логического.
устройства (АЛУ) и устройства управления(УУ). Устройство управленияобеспечивает , последовательную выборку команд, составляющихпрограмму, из памяти,выделение и анализ кода операции, получениезначений операндов. В зависимости от кода,операции команда выполняется либо в устройстве управления (обычно это могут быть«». .,команды передачи управления), либо код операции и операнды передаются длявыполнения в АЛУ. После чего выбирается из памяти следующая команда программы ит.д. В системе команд процессора предусмотрены средства ,для взаимодействия свнешними устройствами.. Современные компьютеры по многим показателям не соответствуютпринципам,фон Неймана.
Во-первых, принцип двоичного кодирования информации нарушается, такРКкак в мире есть, по крайней мере, один пример использования троичной системы(instruction1R), её автор – Николай Петрович Брусенцов, которыйсчисления.Этоregisterмашина —Сетунь,.РАпрограммного управления вработает у нас на факультете.Во-вторых, принципсовременных компьютерах тоже( нарушен, так как он декларирует последовательнуюобработку иIPвыборинформации,а подавляющее большинство компьютеров начинает— instructionpointer),обрабатывать команды «с забеганием» вперёд, то есть во время выполнения текущейкоманды последующие команды уже начинают выбираться (иногда эта работа может« принцип»пойти насмарку, например, в( случае ветвления по условию).
В-третьих,хранимой программы также на сегодняшний день нарушен – в подавляющем большинствеR).ОЗУ хранит команды и данные «немного по-разному».компьютеров Ниже мы рассмотримбазовыеструктурныеифункциональныеособенности,,,современных компьютеров, уделивособое внимание рассмотрению структурной:z := х + .организации компьютера как системы, объединяющей разнородные (по назначению иz — аппаратные компоненты , и работающей под управлением,1) РК, := <РА>;производительности);,операционнойсистемы. Рассмотримпростейшую систему (Рис.
21). В оперативной2) находитсяРА := РА+; последовательно(памяти, 1;).исполняемаяпрограмма (т.е. все команды и данные3),.выбираются из ОП). Соответственно, ЦП обеспечивает выборку, анализРК и исполнение команд. Скорость обработки информации в процессоре, скорость доступа к данным, ,размещенным в оперативной памяти, и скорость обмена данными с внешними. .,устройствамиЦПмогут отличаться друг от друга на порядки.
И если в системе не будут«»,R1 R2.кэш II уровняпредусмотренысредства,компенсирующиеэтотдисбаланс,тоитоговая.,«элементом,»активноАЛУУУ определяться наименее производительнымОперативнаяпроизводительностьбудетпамять() системы. Мы будем смотреть R1используемымв ,работена архитектуруименно с позицийR2,,– где этипамять.системыпроблемы возникают Sи .как эти проблемы в системе разрешаются.регистровая,,Итоговая производительность вычислительнойсистемы во многом определяетсяшина данныхS,кэшнаI уровнярешениямиуровнях аппаратуры и операционнойсистемы, которые ,позволяютz 1.минимизироватьпоследствия дисбаланса в производительности,как., аппаратных,, так и,Rl,R2S—,,программных компонентов.Рассмотрим теперьхарактеристики каждого из ,компонентовПАМ —®—.
, подробнее,компьютера.( ,, . . ® = +).ШИНАR 1 := ПАМ [х ] ; Р2:=ПАМ[у];,,Сетевая карта<А>,(S: = R1®R2;ПАМ [А],Устройства.,ввода-вывода,ПАМ[г] :=S;)., Внешнее запоминающее,устройствоRl := <х>;R2 := <у>; S := R1®R2;. <z> := S;,32Рис. 21. Базоваяархитектура современных компьютеров.,,. 1.
2.1, , 1.2.2 Оперативное запоминающееустройство(«»(tag),,: ),.,«», Оперативноезапоминающее устройство (RAM — .Random-Access Memory, память, с произвольным,доступом) – это устройство для храненияданных, в котором находится исполняемая,,,программа.ОЗУ еще называют.
основной памятью,или оперативной18,, компьютером, поступают в процессорпамятью. Командыпрограммы, исполняемые.исключительно из ОЗУ. Таким образом, основным назначениемоперативной памяти.является хранение программы, которая выполняетсяв настоящее время компьютером.Оперативная память состоит из ячеек памяти.
Ячейка памяти — это устройство, висполняемая программа.программа. ОЗУОЗУ ещееще называютназывают основнойосновной памятью,памятью, илиили оперативнойоперативнойисполняемаяисполняемаяпрограмма. ОЗУеще называютосновной памятью,или оперативнойпамятью. КомандыКоманды программы,программы, исполняемыеисполняемые компьютером,компьютером,поступаютпоступаютвв впроцессорпроцессорпамятью.Командыпрограммы,исполняемыекомпьютером,поступаютпроцессорпамятью.исключительноизОЗУ.Такимобразом,основнымназначениемоперативнойпамятиисключительноизОЗУ.Такимобразом,основнымназначениемоперативнойпамятиРис.Рис.21. Базоваясовременных21. Базоваяархитектурасовременныхкомпьютеров.исключительноизархитектураОЗУ.Такимобразом,компьютеров.основнымназначением оперативной памятиявляетсяхранениепрограммы,котораявыполняетсявнастоящеевремякомпьютером.является хранениехранение программы,программы, котораякоторая выполняетсявыполняется вв настоящеенастоящее времявремя компьютером.компьютером.являетсяОперативнаяпамятьсостоитизячеекпамяти.Ячейкапамяти—этоустройство,вв вОперативнаяпамятьсостоитизячеекпамяти.Ячейкапамяти—этоустройство,Оперативнаяпамятьсостоитячеек памяти.Ячейкапамяти — этоустройство,информация,необходимаядля изосуществленияконтролязасостоятьцелостностьюи полейкорректностьюкоторомразмещаетсяинформация.Ячейкапамятиможетсостоятьиздвухполей(Рис.22).22).которомразмещаетсяинформация.Ячейкапамятиможетиздвух(Рис.22).1.2.2Оперативноезапоминающееустройство1.2.2Оперативноезапоминающееустройствокоторомразмещаетсяинформация.Ячейкапамятиможет состоятьиз двухполей(Рис.использованияданных,размещаемыхвсоответствующеммашинномслове.Впринципе Первоеполе—полемашинногослова,второе—полеслужебнойинформации(илиТЕГ).Первое полеполе —— полеполе машинногомашинного слова,слова, второевторое —— полеполе служебнойслужебной информацииинформации (или(или ТЕГ).ТЕГ).ПервоеТЭГможетотсутствовать.Рассмотримназначениекаждогоизэтихполей.Рассмотримназначениекаждогоизэтихполей.Оперативноезапоминающееустройство(RAM—Random-AccessMemory,памятьОперативноезапоминающееустройство(RAM—Random-AccessMemory,памятьРассмотримназначение полякаждогоиз этих полей.Использованиеслужебнойинформации(ТЭГа)можетосуществлятьсявс произвольнымдоступом)– этоустройствохраненияданных,в которомнаходитсяс произвольнымдоступом)– этоустройстводлядляхраненияданных,в которомнаходитсяследующих целях.исполняемаяпрограмма.называютосновнойпамятью,оперативнойисполняемаяпрограмма.ОЗУОЗУещеещеназываютосновнойпамятью,илиилиоперативнойКонтрольза целостностьюданных.Простейшаямодель– этопамятью.Командыпрограммы,исполняемыекомпьютером,поступаютвпроцессорпамятью.
Команды программы, исполняемые компьютером, поступают в процессородноразрядныйТЭГ,которыйиспользовалсядляконтролячётности.Содержимоеполяисключительноиз ОЗУ.Такимобразом,основнымназначениемоперативнойпамятиисключительноиз ОЗУ.Такимобразом,основнымназначениемоперативнойпамятиинформация, длянеобходимаядля осуществленияза целостностьюи корректностьюиспользуетсяконтрольногосуммирования контролякода, размещенногов машинномслове.являетсяхранениепрограммы,котораявыполняетсяв настоящеевремякомпьютером.являетсяхранениепрограммы,котораявыполняетсяв настоящеевремякомпьютером.использованияданных,информацииразмещаемыхв в машинноесоответствующеммашинном слове.В принципеПрикаждой записислово автоматическипроисходитОперативнаяпамятьсостоитячеекпамяти.Ячейкапамятиустройство,Оперативнаяпамятьсостоитиз изячеекпамяти.Ячейкапамяти— —это этоустройство,в вОшибка!Ошибка!Ошибка!контрольноесуммирование (количества единичек в записываемом коде) и формированиеТЭГ можетотсутствовать.которомразмещаетсяинформация.Ячейкапамятиможетсостоятьиз двухполей(Рис.22).которомразмещаетсяинформация.Ячейкапамятиможетсостоятьиздвухполей(Рис.22).содержимогополя служебнойинформацииинформации(бит чётности(ТЭГа)или нечётности).При чтении вИспользованиеполя служебнойможет осуществлятьсяПервоеполе—полемашинногослова,второе— полеслужебнойинформации(илиТЕГ).
Рис.22.Ячейкапамяти.Рис.22.Ячейкапамяти.Первоеполеполемашинногослова,второе— полеслужебнойинформации(илиТЕГ).Рис.22.Ячейкапамяти.данныхиз—машинногослова такжеавтоматическипроисходитконтрольноесуммированиеследующихцелях.Машинноеслово—полепрограммноизменяемойинформации.ВмашинномРассмотримназначениекаждогоизэтихполей.Машинноеслово—полепрограммноизменяемойинформации.ВмашинномРассмотримназначениекаждогоизэтихполей.слово— заполецелостностьюпрограммноизменяемойинформации.Вмодельмашинномкода, Машинноенаходящегосяв машинномслове, а затемполученныйкод контрольнойсуммыКонтрольданных.Простейшая–илисловемогутрасполагатьсямашинныекоманды(иличастимашинныхкоманд)словемогутрасполагатьсямашинныекоманды(иличастимашинныхкоманд)илиэтословемогутрасполагатьсямашинныекоманды(иличастимашинныхкоманд)илисравниваетсяскодом,размещеннымвполеслужебнойинформации.СовпадениекодоводноразрядныйТЭГ, которыйиспользовалсядляконтроля Машинноечётности.Содержимоеполяданные,которымиможетоперироватьпрограмма.словоимеетданные, оссстом,которымиможетоперироватьпрограмма.Машинноеслово имеетимеетданные,которымиможетоперироватьпрограмма.Машинноеслово говоритчто контрольногоданные,записанныев машинномслове,непотеряны.Несовпадениеиспользуетсядлясуммированиякода,размещенноговмашинномслове.фиксированныйдляданнойЭВМразмер.Обычноподразмероммашинногословафиксированныйдляданной ЭВМЭВМразмер.Обычно подподразмеромвмашинногомашинногослове,словафиксированныйдляданнойразмер.Обычноразмеромсловаговоритотом,чтопроизошелсбойвОЗУиинформация,находящаясямашинномПрикаждойзаписи двоичныхинформациив машинноеслововвавтоматическипроисходитпонимаетсяколичестворазрядов,размещаемыхмашинномслове.Когдапонимаетсяколичестводвоичныхразрядов,размещаемыхмашинномслове.Когдапонимаетсяколичестводвоичныхразрядов,размещаемыхв машинномслове.Когдапотеряна,вэтомслучаевпроцессорепроисходитпрерывание(прерываниябудутконтрольноесуммирование(количестваединичеквзаписываемомкоде)иформированиеиспользуютсятермины«16-тиразрядныйкомпьютер»,или«32-хразрядныйкомпьютер»,используютсятермины«16-тиразрядныйкомпьютер»,или«32-хразрядныйкомпьютер»,используютсятермины«16-тиразрядныйкомпьютер»,или«32-хразрядныйкомпьютер»,рассматриватьсянесколькопозднее).На Рис.23 чётностиизображенапамяти Прис 16-тисодержимогополяслужебнойинформации(битилиячейканечётности).чтенииили«64-хразрядныйкомпьютер»,этоозначает,чторечьидетоо компьютерах,компьютерах,или«64-хразрядныйкомпьютер»,этоозначает,чторечьидеткомпьютерах,или«64-хразрядныйкомпьютер»,этоозначает,чторечьидеторазрядныммашиннымсловомиодноразряднымполемТЕГа.КонтрольныйразрядОшибка!Ошибка!данныхиз23.машинногослова такжеавтоматическипроисходитконтрольноесуммированиеоперативнаяпамятькоторыхимеетмашинныесловаразмером16,32или6464разрядаразрядаоперативнаяпамятькоторыхимеетмашинныесловаразмером16,3232илииликорректное,разрядаоперативнаяпамятькоторыхимеетмашинныесловаразмером16,64Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
