Урок 12
Принципы устройства компьютеров
§32. Принципы устройства компьютеров. §33. Магистрально-модульная организация компьютера
Содержание урока
§32. Принципы устройства компьютеров
Общие принципы
§33. Магистрально-модульная организация компьютера
§32. Принципы устройства компьютеров
Общие принципы
Основные компоненты машины. В самом первом разделе с таким названием фон Нейман с соавторами определили и обосновали состав ЭВМ:
«Так как законченное устройство будет универсальной вычислительной машиной, оно должно содержать несколько основных органов, таких как орган арифметики, памяти, управления и связи с оператором. Мы хотим, чтобы машина была полностью автоматической, т. е. после начала вычислений работа машины не зависела от оператора».
Таким образом, ЭВМ должна состоять из нескольких блоков, каждый из которых выполняет вполне определённую функцию. Эти блоки есть и в сегодняшних компьютерах:
• арифметико-логическое устройство (АЛУ), в котором выполняется обработка данных;
• устройство управления (УУ), обеспечивающее выполнение программы и организующее согласованное взаимодействие всех узлов машины; сейчас АЛУ и УУ изготавливают в виде единой интегральной схемы — микропроцессора;
• память — устройство для хранения программ и данных; память обычно делится на внутреннюю (для временного хранения данных во время обработки) и внешнюю (для длительного хранения между сеансами обработки);
• устройства ввода, преобразующие входные данные в форму, доступную компьютеру;
• устройства вывода, преобразующие результаты работы ЭВМ в форму, удобную для восприятия человеком.
В классическом варианте все эти устройства взаимодействовали через процессор (рис. 5.7).
Рис. 5.7
Принцип двоичного кодирования. Устройства для хранения двоичной информации и методы её обработки наиболее просты и дёшевы. Поскольку в ЭВМ используется двоичная система счисления, необходимо переводить данные из десятичной формы в двоичную (при вводе) и наоборот (при выводе результатов). Однако такой перевод легко автоматизируется, и многие пользователи даже не знают об этих внутренних преобразованиях.
В первых машинах использовались только числовые данные. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и другие виды информации (текст, графика, звук, видео), но это не привело к отмене принципа двоичного кодирования. Даже цифровые сигнальные процессоры1, предназначенные для обработки цифровых сигналов в реальном времени, используют двоичное представление данных.
1 В англоязычной литературе их называют DSP — Digital Signal Processor.
В истории известен пример успешной реализации троичной ЭВМ «Сетунь» (1959 г., руководитель проекта Н. П. Брусенцов), но он так и остался оригинальным эпизодом и не оказал влияния на эволюцию вычислительной техники. В первую очередь это связано с серьёзными проблемами, которые возникают при изготовлении элементов троичного компьютера на основе полупроводниковых технологий. Эти проблемы так и не были решены, тогда как наладить массовое производство аналогичных устройств для двоичных компьютеров оказалось значительно проще.
Следующая страница 
Принципы организации памяти
Cкачать материалы урока
