Тема: Архитектура современных ЭВМ.



Архитектура современных ЭВМ — это функционально взаимо- увязанная система аппаратно-программных средств, доступных пользователю для решения его задач и реализации принципов ор- ганизации процессов обработки данных.

Базовый принцип построения всех современных ЭВМ — прог- раммное управление. Современные ЭВМ по принципу организа- ции вычислительного процесса подразделяются на ЭВМ параллель- ного и последовательного действия.

ЭВМ параллельного действия содержат два и более процессора и подразделяются:

■ на матричные ЭВМ, содержащие несколько простых одинако- вых процессоров, выполняющих одну и ту же команду, но над разными потоками операндов (одиночный поток команд и мно- жественный поток данных);

■ конвейерные ЭВМ, состоящие из цепочки последовательно сое- диненных однотипных процессоров; информация на выходе одного является входной для другого и т.д. (множественный по- ток команд и одиночный поток данных).

Архитектура с параллельной организацией вычислительного процесса обеспечивает высокую производительность и надеж- ность, однако из-за сложности построения и трудностей програм- мирования обычно применяется в специализированных суперЭВМ единичного производства.

ЭВМ последовательного действия с классической архитекту- рой, описанной фон Нейманом, как правило, состоят из одного цен- трального процессора (ЦП).

Связь ЦП с функциональными узлами и устройствами ЭВМ осу- ществляется по системной магистрали, доступ к которой происхо- дит в режиме разделения времени.

Системная магистраль — это сгруппированные в шины линии связи: обмена данными и командами, передачи адресов, сигналов управления и контроля.

Шина — это комплект из трех типов линий разной разрядности и производительности: управления, адреса и данных. Основной ха- рактеристикой любой шины является полоса пропускания (ско- рость передачи информации), которая определяется ее разрядно- стью и частотой обмена.

Шина данных служит для передачи команд и данных в обоих на- правлениях и является основной шиной, количество разрядов (ли- ний связи) которой определяет разрядность системной магистрали, т. е. скорость и эффективность информационного обмена между всеми устройствами ЭВМ.

Шина адреса служит для передачи и определения адреса устрой- ства, с которым в данный момент необходимо обменяться инфор- мацией, и может быть однонаправленной или двунаправленной.

Шина адреса обусловливает максимально возможный объем до- ступной оперативной памяти.

Шина управления — вспомогательная шина, предназначенная для синхронизации работы процессора (и других активных устройств) с памятью и устройствами ввода-вывода.

Основу ЭВМ образуют центральный процессор и системная па- мять. Централышй процессор в настоящее время — это сверхболь- шая интегральная схема с микропрограммным управлением.

Системная память, которую следует рассматривать в контек- сте выполнения процессором его задач, включает в себя сверхопе- ративное запоминающее устройство, кэш-память, оперативное запоминающее устройство и постоянное запоминающее устрой- ство.

Сверхоперативное запоминающее устройство представлено несколькими регистрами в ЦП с очень малым време- нем доступа (единицы наносекунд), в которых хранятся данные и микрокоманды, непосредственно используемые в работе АДУ и УУ процессора.

Кэш-память, предназначенная для ускорения выборки ко- манд и данных, работает на опережающую загрузку команд и дан-

ных, которые вскоре могут потребоваться процессору при выпол- нении текущей программы.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для загрузки и текущего хранения фрагментов опе- рационной системы, пользовательских программ, их переменных и результатов работы.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначено для записи и постоянного хранения конфигурации, различных настроек, тестовых программ и программ начальной за- грузки ЭВМ.

Внешние запоминающие устройства (на гибких и жестких магнитных дисках, магнитных лентах, оптических дисках и т.д.) находятся на последнем уровне иерархии памяти и предназ- начены для долговременного хранения программ и информации.

Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса. В качестве адресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ.

Любая программа современных ЭВМ формируется из системы команд, которая содержит следующие основные группы:

■ команды пересылки данных и загрузки адресов;

■ арифметические команды и команды сравнения;

■ логические команды;

■ команды сдвига;

■ команды ввода-вывода и т. д.

В каждой команде имеются поле кода операции и поле адресов операндов.

 


Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1619; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!