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 — вс 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.
Сочетание Ctrl + --> это прыжок на начало следующего слова. Сочетание Ctrl + Del это удалить часть слова от курсора до пробела. Если курсор стоит перед 1 буквой - удалится всё слово. 1) Нажимаем 2 раза Ctrl + --> и попадаем на скобку "(". 2) Нажимаем 6 раз Ctrl + Del и удаляем: скобку "(", 4 слова в скобках, и скобку ")". 3) Получили "словможно". Теперь нужно нажать пробел, чтобы разделить слова: "слов можно" ответ: 3) 1 клавишу и 8 сочетаний. Как вы за компьютером работаете, если MS Word не знаете?
Когда мы копируем рисунок в буфер, то он определенного размера. Создадим второго слона. Для этого надо выполнить все 4 команды: 1,2,3,4. Второй слон стал на 80% меньше первого. Создадим третьего слона. Если мы сейчас снова вставим слона из буфера (команда 3), то вставится первый слон, и команду 4 придется делать 2 раза, чтобы он стал на 80% меньше, чем второй слон. Поэтому для третьего слона нужно выделить второго и опять проделать все 4 команды: 1,2,3,4. Чтобы получить еще 6 слонов, нужно эти команды повторить 6 раз. ответ: В) повторить (1,2,3,4; 6)
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 — вс 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.