команды обмена.

Архитектура
компьютеров
• Основы цифровой схемотехники и теории
автоматов
• Основы микропроцессорной техники
• Основы периферийных устройств
• Общие сведения о высокопроизводительных
системах и их классификации
Содержание курса
Развитие вычислительной техники (ВТ)
обусловлено успехами в 3-х областях:
• в
технологии
производства,
как
элементарной базы ВТ, так и самих машин в
целом;
• в принципах организации вычислительных
машин (успехи в развитии архитектуры);
• в
разработке
математического
и
программного обеспечения.
Уровни взаимодействия компонентов ВМ:
• Низший уровень: на уровне электрических
импульсов.
• Высший уровень: взаимодействие узлов ВМ на
уровне программных модулей (1 и 2 рассматривать
не будем).
• Функциональный уровень каждого отдельного узла:
функция и их реализация программно–аппаратными
средствами (под этим и понимается понятие
“Архитектура”).
Определение.
Под
Архитектурой
понимается
совокупность
свойств
и
характер
ВМ,
рассматриваемая с точки зрения пользователя.
• самозарождение «живых» вычислительных систем из «неживых»
элементов (в биологии это явление известно как абиогенез);
• поступательное продвижение по древу эволюции — от
однопроцессорных вычислительных машин к многопроцессорным
вычислительным системам;
• прогресс в технологии вычислительных систем как следствие
полезных мутаций и вариаций;
• отмирание устаревших технологий в результате естественного
отбора;
• закон Мура – плотность транзисторов на кремниевой подложке
удваивается каждые 18-24 месяца, соответственно в два раза растет
их производительность и в два раза падает их рыночная стоимость.
Эволюция средств
автоматизации вычислений
1 этап: машинные ресурсы.
2 этап: программирование.
3 этап: формализация знаний.
Этапы эволюция критериев
вычислительных машин
•
•
•
•
принципу действия;
этапам создания и элементной базе;
назначению;
способу
организации
вычислительного
процесса;
• размеру и вычислительной мощности;
• функциональным возможностям;
• способности к параллельному выполнению
программ и т. д.
Признаки классификации
вычислительных машин
По принципу действия
1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;
2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых
приборах (транзисторах);
3-е поколение, 70-е годы: компьютеры на полупроводниковых
интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции;
4-е поколение, 80-90-е годы: компьютеры на больших и сверхбольших
интегральных схемах, основная из которых — микропроцессор;
5-е поколение, настоящее время: компьютеры с многими десятками
параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить
эффективные системы обработки знаний;
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные компьютеры с
массовым параллелизмом и нейронной структурой.
По этапам создания и
элементной базе
По назначению
•
•
•
•
•
Операционные ресурсы ЭВМ
Емкость памяти (внешняя и основная)
Быстродействие
Надежность
Показатель стоимости
Основные характеристики
ЭВМ
Принципиальная схема
компьютера
Важнейшие свойства ячеек оперативной памяти
• содержимое ячейки сохраняется сколь угодно
долго, пока процессор не выполнит команду,
предписывающую
изменить
содержимое
ячейки;
• при записи информации в ячейку старое ее
содержимое теряется и на новое содержимое
никак не влияет;
• при пересылке из одной ячейки в другую
содержимое первой не меняется.
Оперативная память
Все команды можно разбить на три группы:
• команды арифметического типа;
• команды управления;
• команды обмена.
Команды
Процессор
1. Любой алгоритм представляется в виде
некоторой последовательности управляющих
слов – команд.
2. Принцип условного перехода.
3. Принцип хранимой программы.
4. Принцип двоичного кодирования.
5. Принцип иерархии запоминающих устройств.
Принцип программного
управления