Аппаратные средства хранения и обработки информации

Основным аппартным средством любой обработки информации является компьютер, который предназначен для обработки кодированной информации, приема, передачи и хранения ее под управлением соответствующих программ.

Передача и прием информации в компьютерах осуществляется через соответствующие порты, которые соединяют компьютер посредством определенных интерфейсов с его периферией (дисплей, клавиатура, принтер, сканер и т.д.) и с необходимой аппаратурой пользователя. Информация хранится в памяти компьютера.

Память компьютера - это функциональная его часть, предназначенная для запоминания и (или) выдачи различной информации, промежуточных и окончательных результатов обработки информации.

В памяти, в частности, находятся также программы решения определенных задач обработки информации. Вся информация в памяти компьютера представляется символами внутреннего алфавита.

Основными параметрами, характеризующими память, являются емкость памяти и время доступа к ней.

Для построения запоминающих устройств в качестве физических элементов используют электронные схемы, ферритовые магнитные материалы, магнитные ленты и диски, оптические диски и т.д. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) компьютера обычно формируется из электронных схем. В ОЗУ каждое информационное слово размещается в так называемой ячейке, которой присваивается определенный адрес. При отключении компьютера информация, записанная в ОЗУ, пропадает. При включении компьютера происходит автоматическая перегрузка операционной системы с соответст-вующего магнитного диска в ОЗУ. В памяти на магнитной ленте или на дисках информация группируется в файлы, имеющие определенные имена. Информация, записанная в памяти такого типа, сохраняется при отключении компьютера.

Обработку информации выполняет процессор, или микропроцессор (МП) компьютера, который управляет также всей аппаратурой компьютера в целом, включая внешнюю аппаратуру, подключенную к нему. В состав МП обычно входят следующие основные блоки (узлы):

- арифметическо-логическое устройство (АЛУ);

- ряд регистров, каждый из которых предназначен для хранения одного информационного слова;

- память (ПМП), в которой размещаются микропрограммы, управляющие функциями АЛУ и регистрами МП.

Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) - функциональная часть МП, выполняющая логические и арифметические действия, необходимые для обработки информации, хранящейся в памяти компьютера.

АЛУ может выполнять такие элементарные действия, как сравнение, сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиги вправо или влево, положительное или отрицательное приращение, инверсию и целый набор элементарных логических операций.

Функции АЛУ определяют архитектуру МП в целом.

Регистры МП участвуют в реализации всех функций МП, в частности функций его АЛУ. Почти все МП имеют шесть основных регистров: состояния, буферные, команд, адреса памяти или порта компьютера, счетчик команд и аккумулятор. Аккумулятор предназначен для хранения слова данных, посланного из АЛУ или памяти компьютера. Он является главным регистром МП при различных операций с данными. Большинство арифметических и логических операций осуществляются путем использования АЛУ и аккумулятора.

Структура микропрограмм определяет состав базовых команд ассемблера данного МП, каждой из которых транслятор ставит в соответствие определенный код (обычно в двоичной системе счисления). В свою очередь каждой команде, оператору языка программирования высокого уровня (Паскаль, Си, Фортан и т.д.) соответствующий компилятор или интерпретатор ставит в соответствие определенную группу команд ассемблера.

Когда МП извлекает по очередному адресу ячейки ОЗУ компьютера код команды ассемблера, то по этому коду активизируется соответствующая микропрограмма, которая в свою очередь генерирует последовательность кодов команд, управляюших микропроцессором в целом, в частности, арифметическо-логическим устройством и регистрами МП.

Таким образом упрощенно выглядит иерархическая структура управления работой компьютера. Следовательно, обработка информации программой любой сложности и любого характера сводится в итоге к выполнению соответствующей последовательности элементарных команд, выполняемых АЛУ микропроцессора. Программный ввод и вывод информации во всех случаях осуществляется "сквозь" МП, через его регистры.

Глава 2