Számítógépes mint rendszer 1

2. A szerkezet a számítógép és annak alapvető kölcsönhatások eszközök

2.1. Klasszikus alapjai épület egy számítógép

Alapjai épületek elektronikus számítógépekre a modern értelemben vett rakták a 30-as évek - 40-es évek A múlt század angol matematikus Alan Turing és az amerikai magyar származású John (János) Neumann.

2.2. Építészet klasszikus számítógépes

1946-ban Neumann János bemutatott munka, amely megteremtette az alapot a számítástechnika fejlődése.

Neumann alapállás.

1. Gép elektronikus elemekkel nem működik a tízes és a kettes számrendszer.
2. A program legyen található, az egyik a blokkok a gép - a tárolóeszköz (memória), megfelelő kapacitással és a vonatkozó mintavevő árak, és a felvétel a program parancsok.
3. Program, valamint a szám, amelyhez a készülék működik, akkor a bináris kódot. Így a formáját illetően a csapat és az azonos típusú. Ez vezet a következő fontos következményekkel jár:
   • közbenső számítások eredményei, állandók, és más számokat lehet helyezni az ugyanezen memória a program;
   • számszerű formában felvételi program lehetővé teszi a gép végre műveleteket értékek vannak kódolva program utasításait.
4. Nehézségek fizikai megvalósítása a memóriát, a sebesség, amely megfelel a sebesség logikai áramkörök igényel hierarchikus memória szervezése.
5. Aritmetikai gép berendezés alapján szerkesztettük rendszerek, amelyek végre egy összeadási művelet. Létrehozása speciális egységeket a számítás egyéb műveletek kivitelezhetetlen.
6. A gép az elvet követi, párhuzamos számítástechnikai eljárás (műveletek szavak elő egyszerre minden soraiban).

Az általános szerkezet egy klasszikus számítógépes

Számítógép épített elvei szerint meghatározott Neumann, áll a következő blokkok (Fig.2.4) memória. aritmetikai logikai egység és a vezérlő eszköz is lehet dolgozni külső eszközök és a távirányító.

Ábra. 2.4. A szerkezet egy klasszikus számítógépes

Operatív memória (RAM) - a nagy sebességű memória eszközt, hogy működik közvetlenül a AC és CU.

A koncepció gumiabroncs tesz mást jelent, ha figyelembe vesszük a különböző kérdésekben. A legegyszerűbb esetben a kifejezés azt jelenti, számos busz vezetékek párhuzamosan fektetik. amelyek továbbítása bináris adatokat. Ebben az esetben minden egyes huzal halad egy kicsit. Ellenőrzésre számítógépes struktúra fogalmát használva - rendszerbusz (figyelembe véve a szerkezet a MP mikroprocesszor jelzik belső busz).

Algoritmus által írt felhasználói program, végre formájában gépi utasításokat. Vezetése alatt érti a teljes egészében a benyújtott adatok formájában bináris kódokat szükséges processzor számára a következő lépés. A kód parancs információkat tárolni a műtét típusa, megtalálni a feldolgozott adatokat és a tárolási helyét az eredmények kiemelt bizonyos szint (mező).

Ábra 2.5. utasítás formátum

A formátum a parancs nevét előre egyeztetett szerkezet mezőibői kód, amely lehetővé teszi a számítógép felismeri a komponensek a kódot.

A hossza az utasítás kódját mérjük gép szavakat.

A műveletek sorozata által végrehajtott gép képezi annak utasításkészletet. Az irányító rendszer gyakran meghatározza a hatékonyságát a területen, és a számítógép-használat. Ahhoz, hogy a rendszer számítógépes parancsok teszik igényeket minimális és funkcionális teljesség. A legtöbb algoritmus lehet megvalósítani egy kis sor alapvető parancsokat. Azonban az utasításkészlet teljesnek kell lennie, azaz tartalmazzák az összes olyan parancsot, amely szükséges az értelmezés algoritmus gépi kódban.

Számítógépes munka elveinek szerkezetére Neumann

Befejezése után ezt a műveletet, ami által meghatározott állapotát nyilvántartás csatolt SchK egység (1), és a következő órajelciklusban a RAM-ból van kiválasztva a következő parancsot annak érdekében, program szám RAM sejtek, és akkor ez a folyamat ismétlődik.

Jellemzői hardver és szoftver információfeldolgozás folyamatirányítás

A jellemző a hagyományos digitális rendszer abban a tényben rejlik, hogy az algoritmusok feldolgozására és tárolására információ van mereven rögzítve vannak az áramkörök a rendszer. Azaz, a variáció ezen algoritmusok csak akkor lehetséges, szerkezetének megváltoztatásával a rendszer, cserélje ki az elektronikus alkatrészek a rendszerben, és / vagy a kapcsolat közöttük. Ez a digitális rendszert gyakran nevezik rendszer a „kemény logika”. Bármely rendszer a „kemény logika” szükségszerűen egy speciális rendszer, hangolt kizárólag egy feladatot, vagy (ritkábban) néhány rokonok, korábban ismert problémák.

Ez megvan a maga előnye:

- Speciális rendszer soha nincs hardverredundancia, azaz minden elem kell dolgozni „teljes erővel”.

- Specialized rendszer biztosítja a lehető legnagyobb sebességet, mert a sebesség az információ feldolgozó algoritmusok az abban meghatározott csupán az a sebesség az egyes logikai elemek és mindig maximális.

Ugyanakkor a legnagyobb hátránya a digitális rendszer a „kemény logika” az, hogy szükség van a tervezése és gyártása újra minden új feladat.

E hátrány kiküszöbölése, a szoftver rendszer épül. adaptálható bármilyen feladat megváltoztatása nélkül hardver struktúrát beiktatásával néhány további vezérlési információ - programot.

Ábra 2.6. Számítógépes munka elveinek szerkezetére Neumann

Egy fontos előnye ennek a rendszernek - sokoldalúság:

Ugyanakkor számos hátránya van:

1. Bármilyen sokoldalúság feltétlenül vezet a redundancia. A megoldás igényli a legnehezebb feladat sokkal több pénzt, mint a megoldás egyszerű és egyetemes a rendszer bonyolultsága olyannak kell lennie, hogy olyan megoldást, hogy a nagyon nehéz feladat, de az egyszerűbb megoldandó probléma, annál nagyobb a redundancia. A redundancia megnöveli a rendszer költségeit, csökkenti a megbízhatóságot, növeli az energiafogyasztást, stb
2. Sőt, a sokoldalúság általában vezet jelentős teljesítmény csökkenés.

Így levonhatjuk az alábbi következtetést. A rendszer a „kemény logika” Nos, ha a probléma a vizsgált nem változik hosszú ideig, amely előírja a legnagyobb teljesítményt, ahol az információ feldolgozó algoritmusok nagyon egyszerű. A sokoldalú, programozható rendszer jó, ha gyakran változik megoldható problémák, ahol a nagy sebesség nem túl fontos, ahol az információ feldolgozó algoritmusok összetett.

Jellemzői a megvalósítása a számítógépes berendezések

Ennek alapján a fenti elvek, kétféleképpen építési eszközök vezérlőjeleket (N): hardver és szoftver (firmware). Ipari műveletek a gép csökken elemi transzformációs adatok (átvitel információ csomópontok között a blokkok információ a csomópontok váltás, bitenkénti logikai műveletek, vizsgálati feltételek, stb), a logikai elemek, csomópontok és blokkolja hatása alatt funkcionális blokkok a vezérlőjelek (eszközök) kezelése. Elementary átalakítás felbonthatatlan be egyszerűbb, futás egy cikluson belül szinkron jeleket nevezzük mikro-műveleteket.

A hardver (kör) berendezések, amelyek mindegyike uop megfelel egy sor összekapcsolt logikai áramkörök. termelő specifikus funkcionális jelek bizonyos időpontokban, és így a számítógépes vezérlés egy hardvereszköz nevű számítógépes vezérlő logika merev. Ez a fogalom arra utal, hogy a rögzítés a szerkezet a komponensek kapcsolatokat számítógépes irányító rendszer és a gyakorlati lehetetlenségét bármilyen változás a rendszerben számítógépes parancsok után készült.

Egy szoftver (firmware) végrehajtását ellenőrző eszköz memóriájában szerepel utoljára. Minden számjegy a kimeneti kód megjelenését meghatározza egy meghatározott funkció vezérlő jel. Ezért minden egyes művelet társul mikrokód. Microcode és sorrendjét, azok végrehajtását (firmware) biztosítják bármilyen bonyolult művelet. A vezérlési mód sorrendben olvasás és értelmezése a mikroutasítások a memóriából, és a kódok segítségével generálni mikroutasítások funkcionális nazyvayutmikroprogrammnym vezérlőjeleket. Egy mikroszámítógép egy vezérlési eljárás - vagy firmware tárolt (rugalmas) vezérlő logika. Az Ön firmware követelményeket írjanak elő a funkcionális teljessége és minimalitását. Az első követelmény szükséges ahhoz, hogy a fejlesztés a firmware-t, mind a gép működését, és a második annak köszönhető, hogy a vágy, hogy csökkentse a használt eszközök.

Automatikus firmware folyamat számítógépet a probléma megoldására érjük alapján elve programot kontroll (PPU), amely fő jellemzője, és a következő:

1) Bármely művelet valósítja meg a készülék, egy szekvenciát az elemi műveletek - mikro;

2) a logikai körülményeket alkalmazunk, hogy ellenőrizzék a mikro-rendelési;

3) Az eljárás műveletek végrehajtása Az ismertetett berendezésben formájában az algoritmus képviselt formájában mikro-műveletek és logikai feltételek úgynevezett firmware;

4) A firmware visszaverő eszköz funkciók, szerkezete, és a működési eljárások időegység.

A csapat egy számítógép fut a sorrendben, amely tükrözi a helyzetüket az egymást követő memóriahelyek, kivéve feltétlen és feltételes ugrás, változtatni ebben a sorrendben. A parancsokat egy adott célra - nevezzük programot. PPU biztosítja a rugalmasságot, mikroprocesszoros rendszer, és lehetővé teszi a probléma orientációját számítógépek.

Power - az arány a munka idővel időtartama ebben az intervallumban.