Структура компьютера и принцип программного управления

Практические основы информатики

Техническим инструментом реализации различных задач информатики является компьютерная техника. Основу ее составляет компьютер.

Компьютер – это сложное техническое устройство, предназначенное для автоматической обработки больших объемов информации.

Под архитектурой компьютера понимается совокупность сведений об основных устройствах компьютера и их назначении, о способах представления программ и данных в машине, об особенностях ее организации и функционировании.

Основные принципы устройства вычислительной машины были сформулированы в 1945 году американским математиком Джоном фон Нэйманом, которые сводились к тому, что каждая вычислительная машина должна состоять из:

- а р и ф м е т и ч е с к о г о и л о г и ч е с к о г о у с т р о й с т в а (АЛУ), которое должно выполнять арифметические и логические операции;

– у с т р о й с т в а у п р а в л е н и я (УУ), которое должно читать команды (инструкции) программы и организовывать их выполнение;

– з а п о м и н а ю щ е г о у с т р о й с т в а (ЗУ), или п а м я т и, которое должно хранить данные и программу;

– в н е ш н и х у с т р о й с т в для ввода, вывода и хранения информации.

Все современные компьютеры строятся на этих принципах. На рис 1.1 приведена функциональная схема компьютера. В соответствии с представленной схемой все компьютеры имеют запоминающее устройство, состоящее из двух видов памяти:

– в н е ш н е й памяти (ВП),

– о п е р а т и в н о г о запоминающего устройства (ОЗУ) иначе называемого оперативной памятью.

Внешняя память предназначена для длительного хранения информации (месяцы, годы и более). Оперативная память хранит только текущую информацию, то есть ту информацию, которая используется во время работы компьютера. При его отключении информация в оперативной памяти теряется.

Устройство управления (УУ) и арифметическо-логическое устройство (АЛУ) выполняется в виде единой интегральной схемы называемой центральным процессором (ЦП). Кроме того, в каждом компьютере имеются устройства ввода и вывода информации, которая поступает с ее носителей (НИ) или передается на них. Компьютер – это автоматическое вычислительное устройство, которое выполняет различные вычислительные операции в соответствии с программой их вычислений. В этом случае программа помещается в оперативную память и хранится в ней в течение выполнения вычислений. Ввод и вывод информации осуществляется с помощью специальных устройств, которые называются каналами ввода и вывода. Исходная и выводимая информация помещается на специальных устройствах (диски, ленты и др.), называемых носителями информации (НИ).