Принципы работы вычислительной техники

Принцип адресуемости памяти.

Принцип однородности памяти.

Принцип использования двоичной системы для представления команд и данных.

Принцип программного управления.

Принцип физического разделения устройств хранения программ и данных от процессорного модуля.

Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ – это структура и принципы работы ЭВМ.

Основные принципы работы ЭВМ, которые не утратили своего значения до настоящего времени, были сформулированы в 1946 г. Джоном фон Нейманом, одним из разработчиков машины ENIAK.

В состав вычислительной машины (рис. 2.1) обязательно должны входить:

· АЛУ (арифметико-логическое устройство), которое предназначено для обработки информации с помощью арифметических и логических операций;

· УУ (устройство управления), которое организует процесс выполнения программ;

· ОП (основная, или, оперативная, память), которая состоит из ячеек и предназначена для хранения программ и данных;

· УВВ (устройства ввода и вывода), которые обеспечивают ввод и вывод данных.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ)

Устройство управления (УУ)

Память

Устройство ввода

Устройство вывода

Рис. 2.1

Структуру фон-неймановского типа имели ЭВМ первых двух поколений. В дальнейшем УУ и АЛУ конструктивно были объединены в одно устройство - процессор.

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности

Как программы, так и данные, хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. процессору в произвольный момент времен доступна любая ячейка. Время доступа к ячейке не должно зависеть от ее адреса.

Первым компьютером, в котором были реализованы основные особенности архитектуры фон Неймана, был «Марк 1» (Университет Манчестера, Великобритания, 1948 г.).

В последующем принципы архитектуры фон Неймана получили дальнейшее развитие. Появились новые виды архитектур, которые включали в свой состав несколько АЛУ и УУ (многопроцессорные архитектуры), новые принципы обработки данных, основанные на параллельных вычислениях, и принципы архитектуры открытых систем.

Термин вычислительная техника появился в начале 70-х гг. в связи с созданием новых технологий обработки данных для ЭВМ третьего поколения.

В основу этой технологии легла идея параллельных вычислений и коллективного использования вычислительных ресурсов.

В результате появились новые режимы работы ЭВМ: многопользовательский, многозадачный, многопроцессорный и сетевой. ЭВМ и программное обеспечение, поддерживающее коллективное использование вычислительных ресурсов, стали называть вычислительной системой.

Вычислительная система - это совокупность одного или нескольких компьютеров, программного обеспечения и периферийного оборудования.

Вычислительные системы, используемые для информационного обслуживания и управления, называются информационно-вычислительными системами.

Автоматизированные системы предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль в выполнении рутинных операций обработки данных отводится компьютеру. Именно этот класс систем соответствует современному представлению понятия «информационная система».