МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический университет»

(ТвГТУ)

Реферат

на тему: «Обобщенная структурная схема типовой электронно- вычислительной машины»

по дисциплине "Культорология''

Выполнил:

Панкова Т. А.

Группа:

Б.ИСТ.РВС.20.35

Проверил:

Соболева Н. А.

2021

---

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3

Структурная организация ЭВМ. Принципы Неймана…………………...4

Заключение………………………………………………………………....9

Список литературы……………………………………………………….10

Введение
ЭВМ (персональный компьютер (ПК)) – это универсальная вычислительная диалоговая система, реализованная на базе микропроцессорных средств, компактных внешних запоминающих устройств, способная выполнять последовательность операций над информацией определенной программы.

Структура – это совокупность функциональных элементов ЭВМ и связей между ними.

Модель структуры устанавливает состав, порядок и принципы взаимодействия основных функциональных частей ЭВМ.

Структура ЭВМ является одним из определяющих факторов их характеристик. Структура любой ЭВМ может быть представлена упрощенной функциональной схемой, которая включает в себя память, комбинационное АЛУ, устройство управления, устройства ввода-вывода.

Любую ЭВМ можно представить как сложный комплекс, состоящий из разнообразных электронных функциональных устройств, взаимодействующих между собой.

ЭВМ могут различаться конструктивным исполнением, быстродействием, а также точностью. Одинаковым будет набор основных устройств, но с различными характеристиками.

В настоящее время широко распространены однопроцессорные ЭВМ с многоядерным процессором.

Остановимся и рассмотрим структурную организацию ЭВМ, а также изучим основные принципы Неймана.
Структурная организация ЭВМ. Принципы Неймана

Обобщенная структурная схема ЭВМ включает пять основных функциональных блоков:

- устройство ввода (УВв),

- запоминающее устройство (ЗУ),

- арифметико-логическое устройство (АЛУ),

- устройство управления (УУ)

- устройство вывода информации (УВыв).

Чтобы понять назначение и взаимосвязь основных устройств ЭВМ, необходимо рассмотреть последовательность прохождения информации при ее обработке (рис. 1).

В основе организации вычислительного процесса на машине лежит принцип программного управления. Для решения задачи на ЭВМ необходимо составить программу.

Программа — определенная последовательность команд (инструкций), которая обеспечивает выполнение задачи.

---

Пользователь записывает программу на каком-либо алгоритмическом языке. Однако компьютер работает под управлением программы, переведенной с алгоритмического на машинный язык, который является собственным языком программирования машины.



Рис. 1. Обобщенная структурная схема ЭВМ неймановского типа

Программа, а также исходная информация вводятся с промежуточного машинного носителя (например, с магнитной ленты, перфокарты и т.п.) или напрямую с клавиатуры.

Информация, зафиксированная на машинных носителях, вводится в ЭВМ через устройство ввода, с помощью которого закодированная на носителе информация преобразуется в электрические сигналы и передается в запоминающее устройство.

Основной функцией запоминающих устройств (памяти ЭВМ) является хранение программ и данных, необходимых для решения задачи, а также промежуточных и окончательных результатов вычислений.

Пользователя ЭВМ интересуют прежде всего такие характеристики, как емкость памяти и ее быстродействие.

Емкость памяти определяется максимально возможным количеством кодов чисел и команд определенной разрядности, которые могут одновременно храниться в запоминающем устройстве.

Быстродействие памяти характеризуется временем, которое необходимо для поиска (выборки), записи или считывания данных {время доступа к памяти).

Эти две характеристики взаимопротиворечивы (увеличение емкости может привести к снижению быстродействия), поэтому для удовлетворения требований высокого быстродействия и большой емкости памяти в ЭВМ включается набор запоминающих устройств, построенных на различных физических принципах.

В ЭВМ всегда имеется не менее двух типов ЗУ: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешнее запоминающее устройство (ВЗУ).

Оперативное запоминающее устройство используется непосредственно при выполнении операций вычислительного процесса и имеет сравнительно небольшую емкость. Его главное достоинство — высокое быстродействие (время доступа — десятки и сотни наносекунд), которое достигается за счет прямого доступа к регистрам памяти. Это реализуется чисто электронным способом. Недостатки — относительно высокая стоимость и энергозависимость: при выключении ЭВМ все данные, хранящиеся в ОЗУ, пропадают.

Внешнее запоминающее устройство предназначено для хранения промежуточных результатов,

---

участков программ и массивов, исходных данных, не уместившихся в ОЗУ; ВЗУ обладает сравнительно невысокой скоростью работы (время доступа — микросекунды, десятые доли секунды и даже десятки секунд). При этом емкость памяти практически не ограничена. Этот вид памяти может обеспечивать прямой доступ (магнитный диск) или последовательный доступ (магнитная лента) к данным. В любом случае реализация доступа является не чисто электронной, а электронно-механической, поэтому быстродействие во много раз ниже, чем у ОЗУ; ВЗУ является энергонезависимым устройством.

Кроме ОЗУ и ВЗУ в ЭВМ используются и другие виды памяти, в частности постоянная память (ПЗУ) — часть основной памяти, размещаемая в электронном устройстве, обеспечивающем постоянное хранение данных. В этом случае вместе с преимуществами оперативной памяти (быстродействие, прямой доступ), обеспечивается одно из важнейших преимуществ внешней памяти — энергонезависимость.

Преобразование информации происходит в арифметико-логическом устройстве (АЛУ), которое выполняет арифметические операции (например, сложение и умножение) и логические операции (сравнение, инверсия).

Устройства вывода представляют результаты обработки данных либо в удобной форме для визуального восприятия человеком — печатают на бумаге или отображают на дисплее, либо в форме, удобной для передачи на другие устройства, — на машинных носителях, по линиям связи. Результаты решения задачи передаются в УВыв из оперативной памяти.

Часто совокупность устройств ввода и вывода принято называть устройствами ввода-вывода (УВвВыв). Это связано с тем, что некоторые устройства, например дисплеи, телетайпы, могут применяться как для ввода, так и для вывода данных.

Согласование работы описанных устройств осуществляет устройство управления (УУ). Оно реализует программный принцип управления на основе хранимой в памяти машины программы, контролирует взаимодействие между различными устройствами и блоками вычислительной машины, определяет последовательность операций в соответствии с заданным преобразованием данных в процессе решения задачи.

Совокупность устройств ЭВМ, включающая устройство управления, арифметико-логическое устройство, внутреннюю регистровую память, принято называть центральным процессором.

---

Упрощенная схема вычислительного процесса может быть описана следующим образом (см. рис. 1.5). По указанию УУ управляющая информация (команда) считывается из оперативного запоминающего устройства, передается в УУ и расшифровывается. Она определяет, какая операция и над какими данными должна выполняться в АЛУ. Получив соответствующие числа и адреса, ОЗУ выдает требуемые числа в АЛУ, где они преобразуются. Результаты обработки пересылаются в ОЗУ на хранение. Окончательная результатная информация из ОЗУ с помощью устройств вывода поступает на дисплей, печатающее устройство, на машинный носитель или для передачи по линиям связи.

Принципы устройства и работы вычислительных машин описанного выше типа были впервые описаны группой американских ученых — разработчиков одной из первых в мире ЭВМ «ЭНИАК» — на основе критического анализа результатов функционирования машины.

Главным теоретиком проекта был Джон фон Нейман, поэтому такой тип ЭВМ получил название «машины с неймановской архитектурой». Эти принципы следующие: ЭВМ должна создаваться на электронной основе и работать в двоичной системе счисления. В состав ЭВМ должны входить АЛУ, центральное устройство управления, запоминающие устройства (в том числе ОЗУ для данных и команд и связанное с ним ВЗУ большой емкости), устройства ввода данных и вывода результатов. Программа для ЭВМ хранится в оперативной памяти машины вместе с данными (принцип хранимой программы). Время доступа к ячейке памяти не зависит от ее номера (принцип прямого доступа к памяти). В системе команд должны быть команды условной и безусловной передачи управления.

Рассмотренные принципы были реализованы практически во всех компьютерах 60-х — 80-х годов. И в настоящее время большинство компьютеров, в том числе и персональные, имеет «неймановскую» архитектуру. 

Заключение


Очевидно, что конструкция современной ЭВМ много сложнее рассмотренной здесь конструкции. На структурной схеме не изображены тактовый генератор, который подключен к процессору, адаптеры (или контроллеры), включенные между системной шиной и каждым устройством ввода- вывода, и друтие блоки. Однако выбранный уровень детализации достаточен для понимания общего принципа работы ЭВМ.

Приведенный вид структурной схемы ЭВМ является фон- неймановской структурой, названной так в честь американского ученого венгерского происхождения фон Неймана.

---

Смотрите также файлы

• Программа дисциплины Психология массовых коммуникаций Направление подготовки.doc

• Производство работ при реконструкции крыш и кровель.pdf

• Очистка воздухоочистителя двигателя д260.docx

• Блім Медиасауаттылы жне аржылы сауаттылы Педагогті Т. А..doc

• Практическое задание Общая психология. Хохлова Л. В История развития психологии.docx