Логическая структура компьютера

В июне 1945 г. член группы Мочли и Экерта Джон фон Нейман подготовил отчет, озаглавленный «Предварительный доклад о машине «Эдвак»», в котором описана не только структура машины «Эдвак», но и общая логическая структура компьютера.

В этом отчете фон Нейман выделил и детально описал ключевые компоненты того, что ныне называют «архитектурой фон Неймана» современного компьютера. Чтобы компьютер был и эффективным, и универсальным инструментом, он должен включать следующие компоненты:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ);

· устройство управления (УУ);

· запоминающее устройство, или память;

· устройства ввода-вывода информации.

Логическая схема компьютера представлена на рис. 1.1.19 (сплошные линии показывают управляющие связи, прерывистые – информационные).

Рис. 1.1.19. Логическая схема компьютера

Арифметико-логическое устройство производит арифметические и логические преобразования над поступающими в него данными.

Устройство управления автоматически управляет процессом обработки информации, посылая всем другим устройствам сигналы, предписывающие им те или иные действия.

Совокупность АЛУ и УУ называют процессором.

Памятьхранит информацию, передаваемую из других устройств (в том числе устройств ввода) и выдает информацию другим устройствам компьютера, включая устройства вывода.

Устройства ввода и вывода служат для ввода данных в машину, вывода результатов и, при необходимости, управления процессом обработки информации.

Фон Нейман также отмечал, что компьютер должен работать с двоичными числами, быть электронным, а не механическим устройством и выполнять операции последовательно, одну за другой. Принципы, сформулированные фон Нейманом, стали общепринятыми только потому, что широко применялись все время; они были положены в основу как больших ЭВМ первых поколений, так и более поздних мини- и микро-ЭВМ.

1.1.4. Аппаратное и программное обеспечение компьютерной техники и их взаимодействие

Любой компьютер в процессе работы использует не только свои аппаратные компоненты, описанные выше в логической структуре компьютера и называемые аппаратным(или техническим) обеспечением ( hardware ), но и хранимыми в памяти или загружаемыми в память программами, называемыми программным обеспечением ( software ).

Средства программного обеспечения и аппаратные средства являются двумя основными компонентами современных компьютеров.

Программное обеспечение дополняет компьютер теми возможностями, которые трудно или экономически невыгодно реализовать чисто аппаратными средствами, а также выполняет роль посредника между пользователями и компьютером, создавая для пользователя необходимые удобства взаимодействия с компьютером.

Как правило, используемые программы предъявляют определенные требования к аппаратным средствам компьютера (например, требования к объему оперативной памяти и памяти на диске, наличию тех или иных устройств ввода-вывода). В свою очередь, большинство аппаратных средств (например, мышь, сканер или звуковая карта) требует при своем функционировании наличия в памяти компьютера определенных программ, называемых драйверами устройств.

В первом семестре на лекциях будут рассмотрены аппаратные средства компьютерной техники, а именно:

· представление данных и элементная база компьютера;

· компоненты компьютера;

· основные типы компьютеров;

· распределенные информационные системы.

На практических занятиях в первом семестре будут рассматриваться компоненты программного обеспечения компьютера: операционные системы, утилиты и прикладные программы, а также основы программирования на алгоритмических языках C и C++.

На лабораторных работах в первом семестре предусмотрено овладение навыками работы в среде операционных систем MS DOS и Windows, овладение навыками работы с системными утилитами и пакетами прикладных программ, а также обучение навыкам программирования на языках C и C++.

Основная литература в первом семестре:

1. С.О. Кравчук, В.О. Шонін. Основи комп'ютерної техніки. – К.:ІВЦ "Видавництво «Політехніка»": "Видавництво «Каравела»", 2005. – 344 с (по разделу 1).

2. Электронные конспекты практических занятий по разделам 2 и 3.

3. Методические указания к лабораторным работам в электронном виде.

4. Х. Дейтел, П. Дейтел. Как программировать на C. – М.: ЗАО «Издательство «Бином», 2000. – 1008 с.

5. С. Прата. Язык программирования С. Лекции и упражнения. – К.: Издательство «ДиаСофт», 2000. – 432 с.