Типова структура ЕОМ.

Покоління ЕОМ.

В 1949р. створена перша ЕОМ на лампах. В 1951 році була створена перша промислова ЕОМ (Univac I). У цьому ж році з'явилася й у СРСР Київ у Глушкова перша ЕОМ. Це були машини першого покоління.

Друге покоління - на транзисторах і напівпровідниках (Промінь, Дніпро, Мінськ).

В 1959р. винайшли інтегральні схеми.

В 1965р. був створений перший мінікомп’ютер. (У СРСР – М6000, М40-30, БЕСМ, машини ряду ЕС). Мінікомп’ютери вже не були цілком призначені для обробки даних і вирішення завдань; їх почали включати як складові частини в системи, що вимагали швидкого прийняття рішень, - системи реального часу.

З появою в 1971р. мікропроцесорів почалася ера програмувальної логіки.

Мікропроцесор – це програмувальний логічний пристрій, виготовлений по БІС-технології. В конструкцію мікропроцесора закладена велика гнучкість. Сам по собі він не може вирішити те або інше конкретне завдання. Щоб вирішити завдання, його потрібно запрограмувати й з'єднати з іншими пристроями. У їхнє число входять пам'ять і пристрої вводу/виводу.

У загальному випадку, деяка сукупність з'єднаних один з одним системних пристроїв, що включає мікропроцесор, пам'ять і пристрої вводу/виводу, націлена на виконання деякої чітко визначеної функції, називається мікропроцесорною системою або мікроЕОМ.

Типова структура ЕОМ.

Типова ЕОМ включає п'ять функціональних блоків: пристрій вводу, пам'ять, арифметичний пристрій, пристрій керування й пристрій виводу.

Рис. 1.1. Принцип організації ЕОМ

Апаратура здатна виконувати тільки обмежений набір елементарних операцій. Всі інші функціональні можливості ЕОМ досягаються програмним шляхом.

Програма – це певним чином організована сукупність елементарних машинних операцій, що називаються командами, за допомогою яких здійснюється обробка інформації й даних.

Програма й дані спочатку накопичуються в пам'яті, куди вони надходять через пристрій вводу. Потім окремі команди програми одна за одною автоматично надходять у пристрій керування, який їх розшифровує й виконує. Для виконання операції зазвичай потрібно, щоб дані надійшли в арифметичний пристрій, що містить всі необхідні для їхньої обробки електронні схеми. В процесі обчислень або після їхнього завершення отримані результати направляються в пристрій виводу. Разом арифметичний пристрій і пристрій керування називаються центральним процесорним пристроєм (ЦПП) або центральнимпроцесором (ЦП). Центральний процесор виготовлений у вигляді БІС, і є мікропроцесор.

Пам'ять

Запам'ятовування й зберігання великих обсягів інформації відбувається в пам'яті, точніше в запам'ятовуючому пристрої. ЗП підрозділяються на підблоки, що називаються регістрами, кожний з яких здатний зберігати одне машинне слово. Група двійкових цифр, що оброблюються одночасно, називається машинним словом, а число двійкових цифр, що становлять слово, називається довжиною слова. Типові мікроЕОМ мають довжину слова 4, 8, 12, 16 двійкових розрядів. Через особливу поширеність слово довжиною 8 біт має спеціальну назву – байт.

Кожний регістр у ЗП, або комірка пам'яті має свою адресу. Адреса – це просто ціле число, що однозначно ідентифікує комірку. Слово, що зберігається в комірці, називають вмістом цієї комірки.

Арифметичний пристрій (АП)

Обробка даних здійснюється головним чином в АП. Ця обробка містить у собі як арифметичні, так і логічні операції - вони дуже елементарні (скласти два числа, відняти, порівняти, зсунути одне відносно одного, інвертувати, логічно помножити, виключити АБО).

Головний регістр в АП – акумулятор.

Є в АП кілька робочих регістрів для короткочасного зберігання результатів обчислення.

АП містить також признакові біти – прапорці. Прапорці містять інформацію, що характеризує стан процесора й результати порівняння чисел. Стан прапорців разом з іншою важливою інформацією про стан ЕОМ зберігається в спеціальному регістрі – слові стану програми (PSW – program status word).

Пристрій керування (ПК)

ПК керує роботою ЕОМ. Він автоматично, послідовно по одній, одержує команди з пам'яті, декодує кожну з них і генерує необхідні для її виконання сигнали.

В ПК знаходиться програмний лічильник для вказівки адреси чергової команди. При одержанні в ПК команди, вміст лічильника автоматично збільшується на 1.

Команди, що потрапляють в ПК, записуються в регістрі команд. Кожна команда містить код операції, дані або адресу. Код операції - це сукупність двійкових цифр, які однозначно визначають операцію, що виконується в процесі інтерпретації команди. Адресна частина команди (якщо вона присутня) вказує на комірки (наприклад, у пам'яті), до яких потрібно звернутися, виконуючи команду.

Необхідно адресу комірки розрізняти з її вмістом і не плутати ці поняття.

Наступна функція ПК – це синхронізація роботи окремих блоків ЕОМ. Вона здійснюється за допомогою тактового генератора. Обробка команди займає кілька періодів тактового генератора. В загальному випадку, команда в ЕОМ спочатку вибирається з пам'яті, потім декодується, а потім виконується. Вибірка, декодування й виконання розпадаються на кілька часових інтервалів. Кожний із цих інтервалів, що включає один або кілька періодів тактового генератора, являє собою так званий машинний цикл. Загальний час, необхідний для вибірки, декодування й виконання команди, утворює командний цикл, або цикл виконання команди.

Пристрій вводу/виводу (ПВВ)

Через пристрій вводу/виводу здійснюється контакт ЕОМ із зовнішнім світом. Вони є буферами для перетворення інформації з тих мов, рівнів і тих швидкостей, на яких працює ЕОМ, до тих, які сприймає людина або інша пов'язана з ЕОМ система. ПВВ являє собою периферійні пристрої ЕОМ. Точки контакту між ПВВ і ЕОМ називаються портами вводу/виводу.