АРХИТЕКТУРА ЭВМ.
Развитие вычислительной техники идет как по линии совершенствования элементной базы, реализующей основные логические элементы, так и по линии совершенствования архитектуры ЭВМ. Термин «архитектура» возник в 60-х гг., когда на рынке вычислительной техники появились компьютеры третьего поколения, собранные на интегральных схемах, совершившие настоящий переворот в технологии создания ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ понимается: Ø общая конфигурация основных устройств; Ø основные возможности и характеристики устройств; Ø взаимосвязи устройства компьютера. По сути, архитектура ЭВМ – это описание структуры соединения и взаимодействия устройств друг с другом, взаимодействия программного обеспечения с устройствами. Следовательно, программное обеспечение также «привязывается» к конкретной архитектуре ЭВМ. Архитектура ЭВМ – общее описание структуры и функций ЭВМ на уровне, достаточном для понимания принципов работы системы команд ЭВМ, но скрывающем детали ее технического и физического устройства. Пользователь ЭВМ, как правило, не интересуется тем, на каких элементах выполнены электронные схемы ЭВМ, последовательное или параллельное арифметическое устройство в ней используется, аппаратно или программно реализуются команды. Важно другое: если две ЭВМ имеют одинаковую архитектуру, то программа, составленная для одной из них, может быть выполнена и на другой. Все устройства ЭВМ (процессор, оперативная память, контроллеры и т.д.) состоят из типовых логических устройств (сумматоров, триггеров, шифраторов и дешифраторов), работающих на основании аппарата математической логики. Чтобы они могли совместно работать, необходима их совместимость на уровне логических элементов. Если такая совместимость есть, то компьютер можно собрать из отдельных узлов, произведенных разными фирмами, специализирующимися на разработке и выпуске определенного вида устройств, что чаще всего и наблюдается на практике. Говорят, что устройства совместимы, если они поддерживают одну и ту же архитектуру. В компьютерах третьего поколения, как и в последующих персональных ЭВМ, был реализован принцип совмещения «снизу вверх». Программа, написанная для менее мощной машины, могла выполняться и на более мощной ЭВМ. Для вычислительных машин первых четырех поколений центральной частью архитектуры, тем каркасом, на котором держалось все «здание» машины, является процессор. Разработчики этой архитектуры исходили из того, что ЭВМ предназначены для автоматизации решения задач вычислительного характера, в которых основная масса операций связана со счетом. Архитектура первых двух поколений ЭВМ с последовательным выполнением команд в программе получила название «фон-неймановской архитектуры ЭВМ», хотя разработкой ее занимались многие ученые и инженеры. В основу современных компьютеров положен принцип «открытой архитектуры», который позволяет каждому пользователю установить дополнительно сопроцессор, увеличить оперативную память, кэш-память, заменить основную плату и другое, т.е. создать компьютер необходимой конфигурации, сохранив корпус, монитор, все контроллеры и накопители. Современная микроэлектроника, ориентирующая на сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), позволяющие строить на одном кристалле микропроцессоры и микроЭВМ, по-новому поставила проблему архитектуры ЭВМ. Дело в том, что архитектура ЭВМ неразрывно связана и разрабатывается одновременно с технологией изготовления больших и сверхбольших интегральных схем. И делается это при помощи систем автоматизированного проектирования (САПР), которые позволяют найти оптимальную архитектуру ЭВМ с учетом всех особенностей ее реализации в одной или нескольких сверхбольших интегральных микросхемах.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
а) б) в)
7. Определите структурную формулу по заданной функциональной схеме: а)
б)
а) для блока проверки трех сигналов на совпадение (на выходе этого блока должна возникать единица только в том случае, когда все входные сигналы совпадают);
б) для блока проверки трех сигналов на несовпадение.
8. Нужно, чтобы выключение света в комнате осуществлялось с помощью трех различных переключателей так, чтобы нажатие на любой из них приводило к включению света, если он перед этим был выключен, и к его выключению, если он включен. Постройте структурную формулу и функциональную схему устройства, удовлетворяющего этим условиям.
|
