|
|
Структура аппаратных средств ПЭВМ
Персональная ЭВМ–это комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматической обработки информации.
Рассмотрим структурную схему аппаратных средств ПЭВМ
Главным устройством в структуре ЭВМ является центральный процессор, выполняющий команды программ, загруженных в оперативную память (оперативное запоминающие устройство ОЗУ) или хранимых в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). ОЗУ и ПЗУ составляют основную память ПК. Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией между другими блоками машины. ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) информации (программ и данных), позволяет оперативно читать хранящуюся в нем информацию, изменять информацию в ПЗУ нельзя. ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе в текущий момент времени. ОЗУ обеспечивает прямой доступ к любой ячейки памяти по адресу. Для этого все ячейки ОЗУ пронумерованы от 0 до N-1(см. рис. 2.2). Адрес ячейки – это её порядковый номер в ОЗУ. N – это объём ОЗУ в байтах. Наименьшей адресуемой ячейкой памяти является байт.
Все ячейки ОЗУ равнодоступны во время работы ЭВМ. При выключении ПК информация, хранимая в ОЗУ, стирается (уничтожается), а информация, хранимая в ПЗУ, сохраняется. Данные в ПЗУ записывают один раз во время изготовления этого устройства. Взаимодействие между устройствами ПК осуществляется с помощью системы проводов и схем сопряжения, называемой общей или системной шиной. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: 1) между процессором и основной памятью; 2) между процессором и внешними устройствами; 3) между основной памятью и внешними устройствами (в режиме прямого доступа к памяти). К внешним устройствам ПК относятся: - внешние запоминающие устройства; - устройства ввода данных; - устройства вывода данных; - средство связи и телекоммуникаций; - устройства управления. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для долговременного хранения информации. Во внешней памяти хранится всё программное обеспечение ПК, файлы данных, базы данных. Внешняя память включает в себя разнообразные виды запоминающих устройств. Практически во всех ПК присутствуют накопители на жестких магнитных дисках(НЖМД), гибких магнитных дисках (НГМД) и оптических, компакт-дисках. Информация на МД хранится в виде файлов. Файлом называется именованная область внешней памяти, используемая для хранения программ и данных. Устройства ввода передают данные в основную память ПК. К таким устройствам относятся клавиатура, устройства ввода изображения (сканеры, графические планшеты- диджитайзеры). Стандартным устройством ввода является клавиатура. Устройства вывода используются для передачи результатов выполнения программ пользователю ПК. К устройствам вывода относятся видеомониторы, принтеры и графопостроители (плоттеры). Стандартным устройством вывода является видеомонитор. Устройства связи и телекоммуникаций используются для подключения ПК к другим ЭВМ и сетям ЭВМ. В качестве устройства правления работой компьютера используются клавиатура, манипулятор типа «мышь», трекбол, джойстик. Несмотря на большое разнообразие существующих в настоящее время ЭВМ, в основу их функционирования заложены общие принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом в 1946 году. Первый принцип фон Неймана – это принцип произвольного доступа к основной памяти ЭВМ. ОЗУ представляет собой упорядоченную совокупность пронумерованных ячеек. Доступ к ячейке памяти осуществляется по её номеру, называемому адресом. Принцип произвольного доступа состоит в том, что процессору в любой момент времени доступна любая ячейка, как для чтения, так и для записи. Второй принцип фон Неймана – это принцип хранимой программы. Программа решения задачи хранится в основной памяти вместе с обрабатываемыми ею данными. Третий принцип фон Неймана – это принцип программного управления работой ЭВМ, состоит в том, что решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, путем выполнения последовательности команд (машинной программы), хранимой в ОЗУ, которая написана в соответствии с заданным алгоритмом. Алгоритм – это точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи. Алгоритм, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины, называется машинной программой. Команда машинной программы – это элементарная инструкция машины, выполняемая ей автоматически, без каких-либо дополнительных указаний и пояснений. Например, операция сложения двоичных чисел или операция пересылки данных внутри ЭВМ. Программа – это упорядоченная последовательность машинных команд, загружаемая в оперативную память компьютера и используемая процессором. Программа записывается в оперативную память в ячейки с последовательными номерами, и каждая команда программы последовательно выбирается процессором из памяти и выполняется. Выполнение каждой команды-программы состоит из следующих этапов: 1) выборка команды из памяти в устройство обработки команд центрального процессора (ЦП); 2) выборка данных, необходимых для выполнения команды; 3) выполнение операции, предусмотренной данной командой; 4) запись результатов в память ЭВМ.
|
|
Действия 1)-4) выполняются для каждой команды. Когда выполнены все команды программы, процесс вычислений, предусмотренный этой программой, завершается. Схема работы ЭВМ представлена на рис. 2.3.