На каких принципах построены компьютеры? Практическая работа №8, №9, №10 – 6 ч

Практическая работа №8, №9, №10 – 6 ч. (см. РП, КТП)

Что такое компьютер?

В настоящее время подавляющее большинство компьютеров являются цифровыми, обрабатывающими данные в виде цифровых двоичных кодов

Компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.

Например, у команды "сложить два числа" операндами являются слагаемые, а результатом — их сумма. А у команды "стоп" операндов нет, а результатом является прекращение работы программы.

Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера. В конце данной лекции рассмотрим подробнее как выполняется компьютерная команда.

Компьютеры работают с очень высокой скоростью, составляющей сотни миллионов операций в секунду.

Как устроен компьютер?

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

·​ память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;

·​ процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

·​ устройства ввода;

·​ устройства вывода.

Эти устройства соединены каналами связи (системная магистраль), по которым передается информация.

Функции памяти:

·​ приём информации из других устройств;

·​ запоминание информации;

·​ выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

·​ обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

·​ программное управление работой устройств компьютера.

Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.

Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд).

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций.

Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

·​ сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;

·​ счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

·​ регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранениякода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.

На каких принципах построены компьютеры?

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.

А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.

Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”.