3. Архитектура компьютера
Прежде всего под архитектурой компьютера понимают методологию сборки как компьютеров в целом, так и отдельных комплектующих в частности.
Это некий стандарт, некая единая концепция, используя которую, многие производители комплектующих — от транзисторов до готовых плат — могут взаимодействовать между собой, создавая значительные и даже прорывные технологические новинки.
Классический вариант архитектуры
Она основана на принципах Неймана, которые рассмотрены в предыдущем разделе. Основные элементы классической архитектуры компьютера:
- логико-арифметический блок;
- блок управления;
- блок внешней памяти;
- блок оперативной памяти;
- блок ввода-вывода данных.
Современная архитектура компьютера
Архитектура компьютера, на котором ты сейчас работаешь на нашем сайте, основана на классической архитектуре, но при этом имеет значительное отличие. Это отличие — центральный процессор. Он объединил в себе блок управления и логико-арифметический блок. Также современная архитектура использует так называемые контроллеры. Они стали необходимы для обмена информацией внутри компьютера, когда из центрального процессора убрали функцию ввода-вывода.
Архитектура IBM
IBM — один из старейших в мире производителей компьютеров. Они первыми разработали «стандартную» архитектуру. Они сделали её открытой, то есть любой производитель компьютеров может сам решать, какую «начинку» сделать своему продукту. При этом аналоги комплектующих разных производителей также будут взаимозаменяемы. Это позволяет посредством замены элементов на более современные модернизировать однажды купленный компьютер много лет подряд.
Программное обеспечение на архитектуре от IBM
Первое и главное, что позволяет архитектура IBM, — это возможность работать под самыми разнообразными операционными системами. Это следствие открытости архитектуры.
Нет никакой разницы, какую ОС и какой версии ты поставишь — Linux или Windows, Unix или OS/\(2\) — они одинаково успешно запустятся и будут выполнять свои функции. А ты сможешь на них работать. И всё это не требует какого-либо согласования с производителями отдельных комплектующих или компьютера в целом.
Внутренняя архитектура компьютера
Теперь давай рассмотрим, что же именно содержится внутри той машины, за которой ты сейчас работаешь. Вне зависимости от того, какого вида твой компьютер — десктоп, неттоп, моноблок или ноутбук, — внутренняя архитектура будет одной и той же (за малыми и редкими исключениями).
Итак, мы знаем, что наш компьютер должен обрабатывать ту информацию, которую получает от внешних устройств. Эта обработка происходит в центральном процессоре. Процессор посредством контроллеров обменивается информацией с другими устройствами. Эти контроллеры и процессор размещаются на одной большой плате. Она называется материнской. Для обработки специализированной информации — аудио, видео — создают отдельные процессоры и платы. Такие платы также крепятся на материнскую.
Понятно, что все эти устройства должны как-то взаимодействовать с центральным процессором. Для такого взаимодействия используется асинхронная связь.
Асинхронная связь — такой вид передачи данных, который происходит через неопределённые промежутки времени и при котором за один сеанс передаётся один символ.
Все устройства — и внешние, и внутренние — «общаются» друг с другом и с центральным процессором посредством контроллеров, системной шины и портов (например, USB).
Архитектура современных компьютеров
Архитектурой современного компьютера является схематическое изображение его структуры строения с указанием принципов работы комплектующих, входящих в его состав.
Понятие архитектуры компьютера
Определение
Архитектура компьютера — это ряд неких правил производства электронной системы вычисления, а также базовые способности и отличительные черты ее технологий.
Архитектурой персонального компьютера обычно пользуются в качестве инструмента для отработки стандартов. Другими словами, компьютерную систему по такому стандарту реально воплотить на основе сформированных схематических решений и технологий.
Под термином «архитектура компьютера» также понимают методологию сборки компьютеров и их составляющих. Таким образом, архитектура, разработанная определённой компанией, является её интеллектуальной собственностью и может быть применена только ею, являясь инструментом её конкурентоспособности. Но, невзирая на это, различными брендами используется общая концепция, объединяющая основные базовые характеристики разных моделей компьютеров, что делает их комплектующие универсальными.
Применение единой архитектуры персональных компьютеров дает возможность фирмам по производству компьютеров тесно взаимодействовать друг с другом для создания и совершенствования различных компонентов и используемых технологий. Совмещение разных концепций в одно архитектурное решение дает возможность распространяться определенным моделям персональных компьютеров на рынке, позволяет различным компаниям спроектировать пакеты программ, которые в любом случае подойдут для персонального компьютера.
Сложно разобраться самому?
Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям
Тип задания
Узнать стоимость
это быстро и бесплатно
Классический вариант архитектуры компьютера
Первоначальный состав архитектуры компьютера был предложен ученым Нейманом, который был известным математиком. Он изложил основные принципы конструирования персональных компьютеров, учитывая их логическую структуру. Эта методология, которую предложил Нейман, взята за основу классической архитектуры персонального компьютера. В его состав должны входить следующие основные элементы:
- логико-арифметический блок;
- управленческий блок;
- блок устройства внешней памяти;
- блок оперативной памяти;
- блок ввода-вывода данных.
В соответствии с этой структурой, должен быть соблюден определенный порядок работы элементов компьютера. Изначально производится загрузка информации в память компьютера из программы, что выполняется. Для ввода данных используются внешние устройства компьютера. После этого блок управления переносит эти данные из блока памяти в блок обработки информации. Обработка происходит с помощью различных элементов компьютера.
Современный вариант архитектуры компьютера
Архитектура современного компьютера, хоть и отличается от классического, но основана на его базе. Определяющей отличительной чертой современного персонального компьютера является наличие у него центрального процессора, который по сути есть соединением блока управления и логико-арифметического блога в единую систему.
Ранее такое соединение было практически невозможным из-за массивного размера микросхем. На сегодняшний день развитие позволило повысить степень интеграции микросхем. Стало возможным ранее невозможное, то есть помещение широкого набора функций в небольшую по размеру деталь. Архитектурой сегодняшнего персонального компьютера также предусматривается использование контроллеров. Необходимость их использования вызвана тем, что роль процессора, как основного устройства, что выполняет функцию обмена информацией с внешними устройствами, изменилась. Функция ввода-вывода информации была убрана из процессора, благодаря новым микросхемам. Была произведена разработка различных каналов обмена информацией, а также наборов микросхем, получивших позже название контроллеров.
Не нашли то, что искали?
Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям
Архитектура персонального компьютера
Архитектурой ПК (персонального компьютера) принято называть совокупность структуры, отражающей состав и обслуживающее ПО. Структурой называется комплекс функциональных систем ПК и их связующих элементов.
Особенности архитектуры являются определяющими факторами при рассмотрении принципов действия ПК, программно-информационных связей и последовательности соединения всех узлов логики компьютера. К узлам логики относят: ОЗУ (оперативная память), ЦП (центральный процессор), внешнее устройство памяти (жесткий диск), графический модуль (видеокарта), периферийные модули. Основным, принципиальным элементом архитектуры любого ПК, являются блоки программного управления.
Классическая архитектура фон Неймана
Группа ученых, в составе которой были американцы Г.Голдштейн, Дж. фон Нейман и А. Беркс, в 1946 году провели колоссальную работу по разработке новых принципов и архитектуры ЭВМ. Работа математиков легла в основу при создании компьютеров первого и второго поколений. Принципы фон Неймана были сохранены, хоть и существенно видоизменились, во время работ по созданию машин следующих поколений.
Основные принципы фон Неймана:
Интеграция методов двоичного счисления позволила упростить работу устройств и сделать ее выполнение гораздо быстрее, чем это было при использовании десятичной системы.
Программное управление ПК
Функционал ПК зависит от исправной работы программного обеспечения. Программа, управляющая компьютерной системой представляет собой набор последовательно исполняющихся команд. Проблема низких показателей быстродействия, актуальная для ранних ПК, была решена интеграцией модуля памяти, применяемого для записи программных данных. Кодированные в двоичной системе данные и командные коды, расположены в пронумерованных адресных блоках. Возможность быстрого доступа к адресной ячейки сделало возможной работу в переменных программных средах.
Условный переход при исполнении программы
По умолчанию программные компоненты имеют последовательную модель исполнения, но существует возможность реализации перехода к любому месту кода. Главным преимуществом подобного механизма стало превращение программного продукта из постоянной величины в изменяемую, аппаратная же часть осталась статичной и достаточно простой.
Фон Нейман предложил собственную структура персонального компьютера (рис. 1).
В состав ПК предложенного математиком входили:
- Устройство памяти или ЗУ;
- Устройство исполнения арифметико-логических задач или АЛУ;
- Управляющее устройство (УУ) задействованное в работе по координации работы узловых элементов ПК;
- Периферийные устройства ввода/вывода.
В данной модели ПК любой тип данных вводится в устройство запоминания опосредованно через АЛУ посредствам устройств ввода/вывода. Программные команды фиксируются последовательно в блоках памяти, тогда как обрабатываемые данные записываются в блоках произвольно.
Простейшая команда содержала в себе информацию об операции требующей выполнения и адресов памяти, хранящей данные требуемые для выполнения данной операции. Кроме этого в команде прописывались адреса блоков памяти доступных для сохранения результата выполнения команды. Арифметико-логическое устройство выводило обработанные данные в устройство запоминания или в выводное устройство. Существенным отличием систем подобного рода является форма данных удобная для сохранения и обработки, а также для восприятия человека при передачи на устройство вывода (печатающее устройство или монитор).
Устройство управление одного компьютера способно взаимодействовать с аналогичным компонентом другого ПК, получая и передавая информацию. Адрес первой команды ПК записывается в регистре УУ, регистрируясь счетчиком. После записи устройство управления осуществляет считывание памяти и перемещает содержимое заданной ячейки в командный регистр. Следующей операцией является определение командной операции и «выставление отметки» о ней в ячейке памяти, также регистрируются адреса и командные данные. В ходе текущих операций происходит контроль выполняемой команды.
Выполнение операции осуществляется аппаратная оснастка компьютера или АЛУ. По завершению выполнения команд значение счетчика увеличивается на единицу, что является сигналом для запуска следующей команды. При необходимости запуска команд без стандартной очередности, запускается команда переадресации, содержащая целевой адрес ячейки запуска управляющей команды.
Так и не нашли ответ на вопрос?
Просто напишите,с чем нужна помощь
Мне нужна помощь
Архитектура современных ПК
Современные компьютеры имеют магистрально-модульный тип архитектуры, то есть состоят из относительно самостоятельных компонентов, связанных между собой через ЦП.
Принцип модульности позволяет осуществлять произвольную комплектацию ПК устанавливая совместимые компоненты. Кроме этого современные ПК имеют возможность модернизации и улучшения. В данной системе функционирует магистральный тип обмена информацией. Для обеспечения взаимосвязи компонентов ПК используется магистральная шина, располагаемая на материнской плате в виде печатной платы. Преимуществом подобного вида ПК является возможность добавления или замены комплектующих.
Благодаря принципиальным переменам в архитектуре ПК произошло значительное повышение скорости обработки и обмена информации. Считываемая информация хранится в системной памяти, что позволяет работать напрямую с ЦП и значительно ускоряет работу ПК в целом. Максимум быстродействия ограничен скоростью обработки данных самой магистрали, чем выше данный показатель, тем выше скорость работы ПК в целом.
Для решения вопроса предпринято следующее:
-
Системная память напрямую (без буферов) подключается к шине, вместо магистрали, что избавляет ПК от проблем со скоростью обмена данных. Данное решение актуализировалось максимально с выходом высокопроизводительных ПК. Новшества привели к существенным изменением архитектуры и замене одношинных ПК трехшинными.
Лень читать?
Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут
Задать вопрос
Многопроцессорная архитектура ПК
Существуют компьютеры с несколькими процессорами, работающими параллельно. Такие ПК называются многопроцессорными и используются при необходимости обработать очень большой объем информации за максимально короткое время.
Многомашинная вычислительная система
В отличие от многопроцессорных ПК, имеющих единый канал оперативной памяти, в многомашинных ПК, каждому процессору доступен свой блок ОЗУ. Эффективность подобных систем проявляется при выполнении сложных задач, требующих работы специальной структуры с тем количеством ПК, сколько подзадач необходимо выполнить. Комплексы с несколькими процессорами или многомашинные системы значительно отличаются от «обычных» ПК по показателю быстродействия.
Архитектура с параллельными процессорами
Подобная система работает под управлением одного УУ, взаимодействующего с несколькими АЛУ. Подобный принцип позволяет обрабатывать большой объем информации в одном потоке. Актуален данный принцип только при выполнении однотипных задач с различным набором данных.
В настоящее время встречаются более сложные архитектурные решения, а также вариации ПК, в которых применяется несколько классических архитектурных принципов.
Архитектура современных компьютеров
Архитектура современных компьютеров — это схематичное представление структурного построения компьютеров и описание принципов работы составляющих их компонентов.
Под архитектурой компьютера понимается набор определённых правил реализации электронной вычислительной системы, а кроме того, основные отличия и особенности технологий, применённых в ней. Архитектуру персонального компьютера возможно использовать как инструмент для выработки стандартов. То есть компьютерные системы по этим стандартам возможно реализовать по сформированным схематическим решениям и технологиям.
Соединение различных концептуальных подходов в одном архитектурном решении, способствует распространению данной модели персонального компьютера на рынках, даёт возможность проектировать программное обеспечение разным компаниям, которое со сто процентной вероятностью подойдёт для него. Единая архитектура персонального компьютера фактически позволяет компьютерным фирмам плотно сотрудничать между собой с целью усовершенствования отдельных его технологий и компонентов.
Статья: Архитектура современных компьютеров
Поможем написать реферат за 48 часов
Под архитектурой можно также понимать комплекс методов сборки компьютера или его элементов, которые приняты в терминах отдельных брендов. В данном контексте, архитектура, выработанная компанией, принадлежит ей как интеллектуальная собственность и применяется исключительно ей, является инструментарием конкуренции на рынке. Но при этом технологические особенности различных брендов часто классифицируются как общая концепция, соединяющая в себе главные особенности, характеризующие разные модели компьютеров.
Архитектура компьютеров в классическом варианте
Главные принципы, по которым могли быть сконструированы персональные компьютеры согласно целевой логической структуре, были предложены Нейманом, известным учёным-математиком. Методические положения, предложенные Нейманом, являются классической архитектурой персонального компьютера. Компьютер должен иметь в своём составе следующие главные элементы:
- Блок логики и арифметики.
- Блок управления.
- Блок внешнего устройства памяти.
- Блок оперативной памяти.
- Блок ввода-вывода данных.
«Архитектура современных компьютеров» ��
Помощь эксперта по теме работы
Решение задач по учебе за 24 часа
Реферат по этой теме за 48 часов
Согласно этой структуре, работа отдельных элементов должна выполняться в строго определённом порядке. Прежде всего в память персонального компьютера загружается информация из выполняемой программы. Информационные данные могут быть введены при помощи внешних устройств. Далее блок управления берёт информацию из памяти компьютера и отправляет её на обработку. При обработке информации могут быть задействованы другие элементы компьютера.
Архитектура современных компьютеров
Замечание 1
Архитектура современных персональных компьютеров имеет отличия от классической, но в целом является её продолжением. Главным и основным отличием современных персональных компьютеров является объединение арифметического, логического блоков и блока управления в один элемент, который называется центральным процессором.
Это объединение произошло благодаря повышению степени интеграции микросхем и их развитию, что дало возможность поместить в маленькую по габаритам деталь обширный набор выполняемых процедур. Архитектура нынешних персональных компьютеров отличается также тем, что имеет в своём составе контроллеры. Их появление вызвано изменением роли процессора как главного устройства, выполняющего процедуру обмена информацией с внешними устройствами. Возможности новых микросхем позволили убрать ввод-вывод из функций процессора. Были разработаны разнообразные каналы обмена данными, а также наборы микросхем, которые в последствии получили название контроллеры.
Архитектура IBM
Фирма IBM спроектировала архитектуру персонального компьютера, которая стала по факту мировым стандартом. Её отличие заключается в полностью открытой структуре. То есть персональный компьютер согласно этому стандарту перестал являться законченным изделием от бренда. Фирма IBM не считается монополистом на компьютерном рынке, но это один из пионеров в плане выработки общепризнанной архитектуры. Пользователи или фирмы, которые собирают персональные компьютеры на базе IBM, имеют возможность самим определить набор элементов, включаемых в состав компьютера. Кроме того, есть возможность замены комплектации компьютера на более продвинутую. Очень быстрый прогресс технологий в компьютерной сфере дал возможность реализовать открытую архитектуру персональных компьютеров.
Структура программного обеспечения для компьютеров на базе архитектуры IBM
Главным критерием, по которому персональный компьютер можно отнести к платформе IBM, является возможность работы с различными операционными системами. И это тоже является следствием открытости данного архитектурного вида. Компьютеры, выполненные на платформе IBM, могут оснащаться операционными системами Windows, Linux в самых разных исполнениях, и, кроме этого, другими операционными системами, совместимыми с аппаратным обеспечением персональных компьютеров с данной архитектурой. Помимо программного обеспечения от известных брендов, на платформу IBM возможно ставить разные другие программы малоизвестных авторов, разработка и установка которых, как правило, не требует согласовывать их с компаниями, производящими аппаратные компоненты. В состав программных элементов, имеющихся во всех компьютерах на основе IBM, входит базовая система ввода-вывода, которая называется BIOS. Её назначение заключается в обеспечении выполнения главных аппаратных операций персонального компьютера независимо от типа установленной на компьютере операционной системы. Это тоже является признаком открытой архитектуры, разработчики BIOS весьма толерантно относятся к проектировщикам операционных систем и других программных продуктов. Да и сам факт выпуска BIOS под разными брендами тоже является признаком открытости.