Архитектура ЭВМ

АВС

Мельникова

Елена Владимировна

Автоматы—

Лабы

Посещение

Литература:

Конспект ++

Вводная лекция

Архитектура – термин использующийся для описания состава, принципа действия ,конфигурации  и взаимного соединения основных узлов вычислительной  системы на некотором общем уровне, включая описание пользовательских возможностей, системы команд и средств пользовательского интерфейса, организации памяти и системы адресации, операций ввода-вывода и управления и т.д. Термин Архитектура относится как к аппаратным, так и к программным средствам. Существуют две основные концепции построения вычислительных структур:

 - Фон Неймана

По имени учёного Неймана. В основе концепции лежит то, что система обладает единой памятью, в которой хранятся и команды программ и данные. В соответствии с этим в системе имеется одна шина данных. И по этой шине передаются и команды программ и данные. Поэтому в такой системе для выполнения базовой команды умножения требуется 3 цикла выборки(выборка команды и двух сомножителей).

 - Гарвардская

Названа так в честь Гарвардского университета, в котором выполнялись работы по разработке данной архитектуры. В соответствии с этой концепцией для хранения программы и данных используются различные устройства памяти, в связи с чем в системе имеются два набора шин. Поэтому в системе с Гарвардской архитектурой можно одновременно производить операции обращения к различным устройствам памяти, т.е. синхронно выбирать команду из памяти программ и сомножители из памяти данных. Поэтому, для выполнения операции требуется 2 цикла. В современных процессорах часто применяется модифицированная Гарвардская архитектура, когда для обращения к внешним устройствам памяти используется один набор шин, а для работы внутри кристалла используется два набора шин.

АРХИТЕКТУРА ЭВМ – абстрактное представление или определение физической системы, с зрения программиста, пишущего на ассемблере. Архитектура ЭВМ определяет принципы организации вычислительной системы и функции процессора, но не отражает такие проблемы, как управление и передача данных внутри процессора, конструктивные особенности элементной базы и специфику технологии её производства. Основа архитектуры – CPU. Он работает под управлением программных средств, преобразуя входную информацию в выходную. Существуют три основные архитектуры процессоров:

            -- RISC – система команд имеет упрощённый вид, все команды имеют одинаковый формат и простую кодировку. Обращение к памяти происходит посредством команд загрузки/записи. Все остальные команды типа регистр-регистр.

            -- CISC – эта конфигурация для расширения возможностей предусматривает увеличение числа различных по формату и значению команд. Введение большого числа различных систем адресации. Сложную кодировку инструкцию.

            -- MISC – смесь двух архитектур.

Основные характеристики микропроцессоров:

1.  тактовая частота

2.  разрядность

3.  архитектура

АРХИТЕКТУРА МИКРОПРОЦЕССОРА – это понятие, включающее в себя описание команд и способы адресации, возможность выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы.

Выделяют понятия МИКРОАРХИТЕКТУРА и МАКРОАРХИТЕКТУРА.

МИКРОАРХИТЕКТУРА --  это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора. АЛУ, запоминающие устройства и связывающие их магистральные устройства.

МАКРОАРХИТЕКТУРА – это  система команд, типов обрабатываемых данных, принципы адресации и режимы работы микропроцессора.

Микропроцессор координирует работу всех устройств цифровой системы с помощью шины управления. Для выборки определённой ячейки памяти, определённого порта ввода вывода используется шина памяти. Двунаправленная передача данных осуществляется по шине данных.

Постоянное запоминающее устройство содержит программу инициализации.

Логическая структура микропроцессора – это конфогурация составляющих микропроцессор логических схем и связей между ними. Она определяется функциональным назначением микропроцессора, и описывает состав логических блоков.

Выполняются в течение одного такта,

В устройствах управления каждой операции соответствует свой набор