1 Архітектура комп'ютера – це його логічна організація, структура та ресурси. В основу архітектури більшості електронних обчислювальних машин покладено принципи, сформульовані в 1945 р. Джоном фон Нейманом, який розвинув ідеї Чарльза Беббіджа: 1. Принцип програмного управління (програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у заданій послідовності). 2. Принцип однорідності пам'яті (програми та дані зберігаються в одній і тій самій пам'яті; над командами можна виконувати такі ж дії, як і над даними). 3. Принцип адресності (основна пам'ять структурно складається з пронумерованих осередків). ЕОМ, побудовані цих принципах, мають класичну архітектуру (архітектуру фон Неймана). У розвитку комп'ютерної техніки виділяють кілька поколінь. Є комп'ютери з некласичною архітектурою – нейрокомп'ютери. Вони моделюється робота нейронів, у тому числі складається мозок людини. Джон фон Нейман Чарльз Беббідж Принципи фон Неймана
2 Кожен логічний вузол виконує свої функції. Функції процесора: обробка даних за заданою програмою (виконання з них арифметичних і логічних операцій); програмне керування роботою пристроїв комп'ютера Програма складається із команд – елементарних операцій. Команда містить код операції; адреси операндів; адресу розміщення результату. Архітектура визначає принцип роботи, інформаційні зв'язки та взаємодію основних логічних вузлів комп'ютера: процесора; оперативної пам'яті; зовнішньої пам'яті; периферійних пристроїв (пристроїв введення/виводу). Логічні вузли
3 До складу процесора входять регістри (процесорна пам'ять). Реєстри виконують дві функції: - короткочасне зберігання числа або команди; виконання з них деяких операцій. Найважливіші регістри: лічильник команд (служить автоматичної вибірки команд програми з послідовних осередків пам'яті, у ньому зберігається адреса виконуваної команди); регістр команд та станів (служить для зберігання коду команди). Функції пам'яті: прийом інформації з інших пристроїв; запам'ятовування інформації; передача інформації на запит до інших пристроїв комп'ютера. Логічні вузли
4 лічильник команд регістр команд регістри операнда суматор Виконання команди розбивається на наступні етапи: з комірки пам'яті вибирається команда (при цьому вміст лічильника команд збільшується); команда передається пристрій управління (в регістр команд); пристрій управління процесора розшифровує адресу команди; за сигналами пристрою управління операнди вибираються з пам'яті арифметико-логічне пристрій; пристрій управління розшифровує код операції та видає сигнал арифметико-логічного пристрою виконати операцію; Результат операції залишається у процесорі, або повертається до оперативної пам'яті. Оперативна пам'ять Програма Процесор Пристрій керування Арифметико- логічний пристрій Виконання програми
6 В основі комп'ютерів класичної архітектури лежить магістрально-модульний принцип. Модульність виявляється у цьому, що комп'ютер, як збірний конструктор, комплектується з окремих модулів, які мають логічні вузли комп'ютера. Магістральність означає, що окремі модулі з'єднані з процесором загальною системною шиною (магістраллю), що складається з шини даних, адреси шини і шини управління. Системна шина призначена для забезпечення передачі між периферійними пристроями, центральним процесором, оперативною пам'яттю. Фізично шина може являти собою набір провідних ліній, витравлених на друкованій платі, дроти припаяні до висновків роз'ємів (слотів), в які вставляються друковані плати, або плоский кабель. Компоненти комп'ютерної системи фізично розташовані однією чи кількох друкованих платах, причому їх кількість і функції залежить від зміни системи, її виробника, а то й від покоління мікропроцесора. Основні характеристики шин: розрядність даних (кількість одночасно переданих біт); швидкість передачі даних. Системна шина та модулі
7 Комп'ютер у настільному виконанні Комп'ютер у компактному виконанні (notebook) У системному блоці є основні логічні вузли комп'ютера: материнська плата; електронні схеми (процесор, контролери пристроїв тощо); блок живлення; дисководи (накопичувачі). Комп'ютер кишеньковий Системна шина та модулі
До системного блоку деякі модулі підключаються через відповідні рознімання на задній панелі: - живлення; - Клавіатура; - Миша; – принтер, Flash-пам'ять, зовнішній HDD, web-камера та цифрова відеокамера, цифровий фотоапарат, диктофон та ін. – мережевий кабель для виходу до Інтернету; – колонки, навушники, мікрофон (до вбудованої звукової карти та додаткової звукової карти), – монітор. Системна шина та модулі
USB-порти та роз'єми для підключення пристроїв до звукової карти можуть бути виведені на передню або бічну панель системного блоку: – підключення принтера, Flash-пам'яті, зовнішнього HDD, Web-камери та відео камери, цифрового фотоапарата, диктофона та ін. колонок, навушників, мікрофона (до звукової карти) Системна шина та модулі
– роз'єм для оперативної пам'яті (RAM) – процесор – роз'єм для блоку живлення – роз'єм для відеокарти – роз'єм для звукової карти – роз'єм дисковода для гнучких дисків – роз'єм дисководів компакт-диска та жорсткого диска (вінчестера) Материнська плата
Логічна схема материнської (системної) плати 12 Материнська плата Процесор (CPU) Північний Міст- контролер оперативної пам'яті Південний Міст- контролер периферійних пристроїв AGP (Accelerated Graphic Port) Звукова карта, Мережна карта, Модем (внутрішній) Монітор Шина пам'яті Пам'ять (RAM) Системна шина (FSB) Hub Interface COM USBPCI UDMA Жорсткі диски, CD-ROM, DVD-ROM Сканер, Принтер, Web-камера, Цифрова камера, і фотоапарат Зовнішній HDD LPT PS/2 Миша Клавіатура Модем (зовнішній) КлавіатураПринтер
Материнська (системна, головна) плата є центральною частиною будь-якого комп'ютера, на якій розміщуються центральний процесор, контролери, що забезпечують зв'язок центрального процесора з периферійними пристроями, оперативна пам'ять, кеш-пам'ять (надшвидка пам'ять), елемент постійної пам'яті BIOS (базової системи введення) /виводу), акумуляторна батарея, кварцовий генератор тактової частоти та слоти (роз'єми) для підключення інших пристроїв. Такт - проміжок часу між двома імпульсами генератора тактової частоти (спеціальної мікросхеми, що синхронізує роботу логічних вузлів комп'ютера). На виконання елементарних операцій потрібна певна кількість тактів. Тактова частота – кількість таких тактів за секунду (вимірюється в МГц, ГГц). Загальна продуктивність материнської плати визначається як тактовою частотою, а й кількістю (розрядністю) даних, оброблюваних у одиницю часу центральним процесором, і навіть розрядністю шини обміну даних між різними пристроями материнської плати. 13 Материнська плата ASUS K8S-MX Материнська плата AsRock K8U Материнська плата
По шині даних відбувається обмін даними між центральним процесором, картами розширення та пам'яттю. Розрядність шини даних варіюється від 8-ми бітів (зараз не використовується) до 64-х бітів. По адресній шині відбувається адресація осередків пам'яті, у яких виконується запис даних. По шині управління відбувається передача сигналів, що управляють, між центральним процесором і периферією. Адресні шини і шини даних іноді займають ті самі фізичні провідники. На материнській платі шина закінчується слотами для встановлення інших пристроїв. Існує кілька стандартів шин: шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus), USB шина (Universal Serial BUS), шина SCSI (Small Computer System Interface) для з'єднання пристроїв різних класів - пам'яті, CD-ROM, принтерів, сканерів і т.д. Стало стандартом наявність на материнській платі таких вбудованих пристроїв, як удосконалений паралельний (LPT), послідовний (COM) порти, а також інфрачервоний порт та USB-порти. Порт – це багаторозрядний вхід або вихід у пристрої. Архітектура материнських плат постійно вдосконалюється. 14 Материнська плата GIGABYTE GA-8I865GVME Материнська плата AOPEN I915GA-PLF Материнська плата
16 Процесор (CPU) – центральний процесорний пристрій, що має здатність вибирати, декодувати та виконувати команди, а також передавати та приймати інформацію від інших пристроїв. Простіше кажучи, процесор - це електронна схема, що виконує обробку інформації. Виробництво сучасних персональних комп'ютерів розпочалося тоді, коли процесор було виконано у вигляді окремої мікросхеми. Кількість фірм, що розробляють та виробляють процесори для IBM-сумісних комп'ютерів, невелика. В даний час відомі: Intel, Cyrix, AMD і т.д. Крім процесорів, які становлять основу IBM-сумісних персональних комп'ютерів, існує цілий клас процесорів, що становлять паралельну платформу (серед найвідоміших – персональні комп'ютери американської фірми Apple, для яких використовуються процесори типу Power PC, що мають принципово іншу архітектуру, що випускаються фірмою Motorola та ін.). ). Процесори AMD Процесор
Продуктивність CPU характеризується такими основними параметрами: ступенем інтеграції; внутрішньою та зовнішньою розрядністю; тактовою частотою; пам'яттю, до якої може бути адресована CPU. Ступінь інтеграції мікросхеми показує, скільки транзисторів (найпростіший елемент будь-якої мікросхеми) може поміститися на одиниці площі. Для процесора Pentium Intel ця величина становить приблизно 3 млн. на 3,5 кв.см, у Pentium Pro – 5 млн. Тактова частота показує, скільки елементарних операцій (тактів) процесор виконує за секунду (вимірюється в МГц). Тактова частота визначає швидкодію процесора. Для процесора розрізняють внутрішню (власну) тактову частоту процесора (з такою швидкодією можуть виконуватися внутрішні найпростіші операції) та зовнішню (визначає швидкість передачі по зовнішній шині). Кількість адрес ОЗУ, доступне процесору, визначається розрядністю адресної шини. 17 Процесори intel pentium 4 Процесор
Внутрішня розрядність процесора визначає, скільки бітів може обробляти одночасно під час виконання арифметичних операцій (залежно від покоління процесорів – від 8 до 32 бітів). Зовнішня розрядність процесора визначає скільки бітів він може приймати або передавати у зовнішні пристрої (від 16 до 64 і більше в сучасних процесорах). З бурхливим розвитком мультимедіа додатків перед розробниками процесорів виникли проблеми збільшення швидкості обробки величезних масивів даних, що містять графічну, звукову або відео інформацію. В результаті виникли спеціальні процесори DSP, що додатково встановлюються, а потім з'явилися розроблені на базі процесорів Pentium так звані MMX-процесори (перший з них – Pentium P55C). Приклад технічних характеристик процесора та пристрою для охолодження (кулера) на наступних слайдах. 18 Процесор Cyrix Процесор
Клавіатура (Keyboard) є основним пристроєм для введення інформації в комп'ютер. Клавіатура перетворює механічне натискання клавіші так званий скен-код, який передається в контролер клавіатури на материнській платі. Контролер у свою чергу ініціалізує апаратне переривання, яке обслуговується спеціальною програмою, що входить до складу ROM-BIOS. При надходженні скен-коду від клавіш зсуву (/) або перемикача (,) зміна статусу клавіатури записується в оперативну пам'ять. Для того, щоб на екрані монітора відображався символ, набраний за допомогою клавіатури, потрібен драйвер клавіатури, який зазвичай є складовою частиною будь-якої операційної системи. У всіх інших випадках скен-код трансформується в ASCII-код або розширені коди, які вже обробляються прикладною програмою. За конструктивним виконанням розрізняють такі види клавіатури: клавіатури з пластмасовими штирями, клавіатури з клацанням, клавіатури на мікроперемикачах або герконах, сенсорні клавіатури. Клавіатури відрізняються також кількістю та розташуванням клавіш. В даний час існують і такі види клавіатур: ергономічні клавіатури, промислові, з пристроєм штрихового коду, що зчитує, для сліпих, інфрачервоні (бездротові) і т.п. 32 Ергономічна клавіатура Звичайні клавіатури Клавіатура
34 Миша A4 BW-35 optical (800dpi) Миша A4 BW-5 optical (800dpi) Кермо Logitech Джойстики Миша, трекбол, кермо, джойстик – пристрої управління об'єктами на екрані монітора. Повертання кульки перетворюється на електричні сигнали, які по кабелю передаються на комп'ютер. Деякі мишки мають оптичний датчик, за допомогою якого реєструються переміщення пристрою щодо намальованої координатної сітки. Оптичні мишки поступово витісняють мишки із кулькою. Трекбол Logitech Маніпулятори
35 Мишу можна підключати до портів COM або PS/2 або USB. Для підключення до будь-якого з цих портів є спеціальні перехідники. Маніпулятори Підключення миші через перехідник.
Монітор – основний пристрій для відображення інформації, яка зберігається у пам'яті відеокарти. Основні типи моніторів: на основі електронно-променевої трубки, яка керується сигналами, що надходять від відеокарти. Принцип роботи електронно-променевої трубки монітора такий самий, як телевізійна трубка: зображення на екрані створюється пучком електронів, що випускаються електронною гарматою. Цей пучок падає на внутрішню поверхню екрана, покритого люмінофором і викликає свічення. рідкокристалічні (LSD – Liquid Crystal Display). Екран такого монітора складається із двох скляних пластин, між якими знаходиться маса, що містить рідкі кристали. Принцип роботи заснований на тому, що молекули рідких кристалів під впливом електричного поля змінюють свою орієнтацію і змінюють властивості світлового променя, що проходить через них. При виборі моніторів слід звертати особливу увагу на його параметри, т.к. Низька якість моніторів може негативно позначитися на зорі. 37 LG Монітор 17 Монітор
Принтер – пристрій для виведення на папір текстів та графічних зображень. Типи принтерів: матричні принтери (дешеві, якість друку невисока, швидкість друку 1 сторінка/хв., не кольорові); струменеві принтери (середні ціни, якість друку висока, швидкість друку близько 10 сторінок/хв., кольорові та монохромні), заправляються картриджами з рідким чорнилом; лазерні принтери (високі ціни, якість друку висока, швидкість друку 4–15 сторінок/хв., кольорові та монохромні), заправляються картриджами з барвником. 39 Графобудівник (плоттер) – пристрій для виведення на папір креслень, плакатів. Звичайний плоттер використовує аркуші формату А1. Швидкість друку приблизно 4 аркуш/год. Лазерні принтери Струменеві принтери картридж Плоттер
Сканер – це пристрій введення кольорового та чорно-білого зображення з паперу, плівки тощо. Сканер послідовно перетворює оптичний сигнал, що отримується при скануванні зображення світловим променем, електричний, а потім цифровий код.. Розміри сканованих зображень залежать від розміру сканера і можуть досягати розмірів великого креслярського листа (А0). Спеціальна слайд-приставка дозволяє сканувати слайди та негативні плівки. 41 Сканер HP ScanJet 2400Сканер Epson Perfection 1270 Сканер BENQ 5250C Сканер Mustek Bear Paw 2400 CU Сканери
Цифрові фото- та відеокамери підключаються до комп'ютера через USB-порт, що дозволяє зчитувати з них фото та відеозображення для перегляду та збереження на жорсткому диску комп'ютера або на CD та DVD дисках. 51 Відеокамера Canon MV-830i Відеокамера Sony DCR-HC19E. Фотокамера Creative Інші пристрої
52 Цифровий диктофон Також підключається до комп'ютера через USB-порт, що дозволяє зчитувати з нього звукові файли та за допомогою спеціальної програми, що додається до нього, прослуховувати їх на комп'ютері та зберігати в різних звукових форматах. Цифровий диктофон SamsungПідключення до системного блоку Інші пристрої
53 Мобільний телефон може підключатися до комп'ютера через інфрачервоний порт, що дозволяє зчитувати файли та зберігати на різних пристроях пам'яті комп'ютера. Мобільний телефон з інфрачервоним портом Підключення до системного блоку Інфрачервоний порт комп'ютера Інші пристрої
Мультимедійний проектор підключається до комп'ютера так само, як монітор підключається. Сучасні проектори дозволяють проектувати на великий екран зображення і навіть із коротких відстаней отримувати зображення з діагоналлю до 12 м. За допомогою нової функції ручного коригування кольору стіни можна адаптувати колірні характеристики зображення до кольору поверхні екрана. Тому в школах зображення можна проектувати прямо на зелену класну дошку, начебто це була біла стіна. 54 Проектор BenQ PB2250 Проектор Acer PD100 Проектор NEC LT245 Інші пристрої
Джон фон Нейман(1903 - 1957 рр.) - угорсько-американський математик єврейського походження, який зробив важливий внесок у квантову фізику, квантову логіку, функціональний аналіз, теорію множин, інформатику, економіку та інші галузі науки.
Архітектура ЕОМ- це внутрішня структура в машині, її логічна організація, що визначає процес обробки та методи кодування даних, склад, призначення, принципи взаємодії технічних засобів та програмного забезпечення.
Процесор
В 1945 Джон фон Нейман створює архітектуру ЕОМ.
Машина фон Неймана складається з пам'яті, що запам'ятовує - ЗУ, арифметико-логічного пристрою - АЛУ, пристрої управління - УУ, а також пристроїв введення і виведення.
Пристрій введення
Пристрій виводу
У 1946 році Д. фон Нейман, Г. Голдстайн і А. Беркс у своїй спільній статті виклали нові принципи побудови та функціонування ЕОМ. У результаті основі цих принципів вироблялися перші два покоління комп'ютерів. У пізніших поколіннях відбувалися деякі зміни, хоча принципи Неймана є актуальними й сьогодні.
Герман Голдстайн
Артур Беркс
Джон фон Нейман
У двійковій системі числення використовуються лише дві цифри 0 і 1. Іншими словами, двійка є основою двійкової системи числення.
Перевага перед десятковою системою числення полягає в тому, що пристрої можна робити досить простими, арифметичні та логічні операції у двійковій системі числення також виконуються досить просто.
Системи числення
Десяткова
Двійкова
Восьмирічна
Шістнадцяткова
Робота ЕОМ контролюється програмою, що з набору команд. Команди виконуються послідовно один за одним. Створенням машини з програмою, що зберігається в пам'яті, було започатковано те, що ми сьогодні називаємо програмуванням.
У цьому і програми і дані кодуються в двійковій системі числення, тобто. їхній спосіб запису однаковий. Тому в певних ситуаціях над командами можна виконувати ті самі дії, що над даними.
У будь-який момент можна звернутися до будь-якого осередку пам'яті на її адресу. Цей принцип відкрив можливість використовувати змінні у програмуванні.
Незважаючи на те, що команди виконуються послідовно, у програмах можна реалізувати можливість переходу до будь-якої ділянки коду.
Досягнення Джона фон Неймана.
Джон фон Нейман був удостоєний найвищих академічних почестей. Він був обраний членом Академії точних наук (Ліма, Перу), Американської академії мистецтв та наук, Американського філософського товариства, Ломбардського інституту наук та літератури, Нідерландської королівської академії наук та мистецтв, Національної академії США, почесним доктором багатьох університетів США та інших країн.
Cлайд 1
Cлайд 2
Зміст: Архітектура фон Неймана Принципи Джона фон Неймана Машина фон Неймана Коротка біографія Джона фон Неймана Досягнення Джона фон Неймана
Cлайд 3
Архітектура фон Неймана. Архітектура фон Неймана – широко відомий принцип спільного зберігання програм та даних у пам'яті комп'ютера.
Cлайд 4
Архітектура фон Неймана. Коли говорять про архітектуру фон Неймана, мають на увазі фізичне відокремлення процесорного модуля від пристроїв зберігання програм та даних.
Cлайд 5
Принципи Джона фон Неймана. “Універсальна обчислювальна машина має містити кілька основних пристроїв: арифметики, пам'яті, управління та зв'язку з оператором. Потрібно, щоб після початку обчислень робота машини не залежала від оператора”. "Необхідно, щоб машина могла запам'ятовувати деяким чином не тільки цифрову інформацію, необхідну для цього обчислення, але також і команди, що керують програмою, за допомогою якої повинні проводитися ці обчислення".
Cлайд 6
Принципи Джона фон Неймана. "Якщо накази машині представити за допомогою числового коду і якщо машина зможе якимось чином відрізняти число від наказу, то пам'ять можна використовувати для зберігання як чисел, так і наказів" (принцип програми, що зберігається).
Cлайд 7
Принципи Джона фон Неймана. “Окрім пам'яті для наказів, має бути ще пристрій, здатний автоматично виконувати накази, що зберігаються у пам'яті”.
Cлайд 8
Принципи Джона фон Неймана. "Оскільки машина є обчислювальною, в ній має бути арифметичне пристрій, здатний складати, віднімати, множити і ділити". “Нарешті, має бути пристрій введення та виведення, за допомогою якого здійснюється зв'язок між оператором та машиною”.
Cлайд 9
Принципи Джона фон Неймана. Машина повинна працювати з двійковими числами, бути електронною, а не механічною та виконувати операції послідовно, одна за одною.
Cлайд 10
Принципи Джона фон Неймана. Таким чином, "по фон Нейману" чільне місце серед функцій, що виконуються комп'ютером, займають арифметичні та логічні операції. Їх передбачено арифметико-логічний пристрій.
Cлайд 11
Принципи Джона фон Неймана. Управління роботою АЛУ – і взагалі всієї машини – здійснюється за допомогою пристрою керування. (Як правило, в комп'ютерах пристрій управління та арифметико-логічний пристрій об'єднані в єдиний блок – центральний процесор.) Роль сховища інформації виконує оперативна пам'ять. Тут зберігається інформація як арифметико-логічного пристрою (дані), так пристрою управління.
Cлайд 12
Cлайд 13
Коротка біографія Джона фон Неймана. Американський математик і фізик Джон фон Нейман був родом із Будапешта. Своїми надзвичайними здібностями ця людина стала виділятися дуже рано: у шість років він розмовляв давньогрецькою мовою, а у вісім освоїв основи вищої математики. До 1930-х років працював у Німеччині. (1903-1957)
Cлайд 14
Коротка біографія Джона фон Неймана. Він виконував фундаментальні дослідження, пов'язані з математичною логікою, теорією груп, алгеброю операторів, квантовою механікою, статистичною фізикою, розвинув теорію ігор та теорію автоматів.Досягнення Джона фон Неймана. Джон фон Нейман був удостоєний найвищих академічних почестей. Він був обраний членом Академії точних наук (Ліма, Перу), Американської академії мистецтв та наук, Американського філософського товариства, Ломбардського інституту наук та літератури, Нідерландської королівської академії наук та мистецтв, Національної академії США, почесним доктором багатьох університетів США та інших країн. Джон фон Нейман помер 8 лютого 1957 року. Cлайд 17
Архітектурні принципи організації ЕОМ, зазначені Джоном фон Нейманом, тривалий час залишалися майже незмінними, і лише наприкінці 1970-х років в архітектурі суперЕОМ та матричних процесорів з'явилися відхилення від цих принципів. .
Опис презентації з окремих слайдів:
1 слайд
Опис слайду:
2 слайд
Опис слайду:
Архітектура фон Неймана – широко відомий принцип спільного зберігання програм та даних у пам'яті комп'ютера. Коли говорять про архітектуру фон Неймана, мають на увазі фізичне відокремлення процесорного модуля від пристроїв зберігання програм та даних. В основу побудови більшості комп'ютерів покладено такі загальні принципи, сформульовані в 1945 р. американським ученим Джоном фон Нейманом. 1. Принцип програмного управління. З нього випливає, що програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності. * Вибір програми з пам'яті здійснюється за допомогою лічильника команд. Цей регістр процесора послідовно збільшує адресу чергової команди, що зберігається в ньому, на довжину команди. 2. Принцип однорідності пам'яті. Програми та дані зберігаються в одній і тій же пам'яті. Тому комп'ютер не розрізняє, що зберігається в цій клітинці пам'яті - число, текст або команда. Над командами можна виконувати такі самі дії, як і над даними. Це відкриває цілу низку можливостей. ** Команди однієї програми можуть бути отримані як результати виконання іншої програми. На цьому принципі засновані методи трансляції - переклад тексту програми з мови програмування високого рівня на мову конкретної машини. 3. Принцип адресності. Структурно основна пам'ять складається з перенумерованих осередків; процесору в довільний момент часу доступна будь-яка комірка. Звідси можна давати імена областям пам'яті, щоб до запам'ятованим у яких значенням можна було згодом звертатися чи змінювати в процесі виконання програм з допомогою присвоєних імен. Комп'ютери, побудовані цих принципах, ставляться до типу фон-неймановских.
3 слайд
Опис слайду:
Процесор Пам'ять Виконання команд можна простежити за схемою: ВВЕДЕННЯ ВИГЛЯД ПРОГРАМУ введення та виведення. Програми та дані вводяться у пам'ять із пристрою введення через арифметико-логічне пристрій. Усі команди програми записуються в сусідні осередки пам'яті, а дані для обробки можуть утримуватися у довільних осередках. У будь-якій програмі остання команда має бути командою завершення роботи. З осередку пам'яті, адресу якої зберігається в лічильнику команд, вибирається чергова команда; вміст лічильника команд при цьому збільшується на довжину команди. Вибрана команда передається в пристрій керування на регістр команд. Далі УУ розшифровує адресне поле команди. За сигналами УУ операнди зчитуються з пам'яті та записуються в АЛУ на спеціальні регістри операндів. Арифметико-логічне пристрій виконує зазначені командами операції над зазначеними даними. З арифметико-логічного пристрою результати виводяться на згадку або пристрій виведення. Відмінність між ЗУ та пристроєм виведення полягає в тому, що в ЗУ дані зберігаються у вигляді, зручному для обробки комп'ютером, а на пристрої виводу надходять так, як зручно людині. В результаті виконання будь-якої команди лічильник команд змінюється на одиницю і, отже, вказує наступну команду програми. всі попередні етапи повторюються до досягнення команди "стоп" Але також дані можуть залишитися в процесорі, якщо не було вказано адресу результату.
У 1946 році Д. фон Нейман, Г. Голдстайн і А. Беркс в
своїй спільній статті виклали нові
принципи побудови та функціонування ЕОМ.
Надалі на основі цих принципів
вироблялися
перші
два
покоління
комп'ютери. У пізніших поколіннях
відбувалися деякі зміни, хоча принципи
Наймана актуальні і сьогодні.
1. Використання двійкової системи обчислення у обчислювальних машинах.
1. ВИКОРИСТАННЯ ДВОЙКОВОЇСИСТЕМИ ЗЛІЧЕННЯ В
ВИЧИСЛЮВАЛЬНИХ МАШИНАХ.
Перевага перед десятковою системою числення
полягає в тому, що пристрої можна робити
досить простими, арифметичні та логічні
операції в двійковій системі числення також
виконуються досить легко.
2. Програмне управління ЕОМ
2. ПРОГРАМНЕ УПРАВЛІННЯЕОМ
Робота ЕОМ контролюється програмою, що складається з
набору команд. Команди виконуються послідовно
один за одним. Створенням машини зі збереженою в пам'яті
програмою було започатковано те, що ми сьогодні
називаємо програмуванням.
3. Пам'ять комп'ютера використовується не тільки для зберігання даних, але й для програм.
3. ПАМ'ЯТЬ КОМП'ЮТЕРА ВИКОРИСТОВУЄТЬСЯ НЕТІЛЬКИ ДЛЯ ЗБЕРІГАННЯ ДАНИХ, АЛЕ І
ПРОГРАМ.
При цьому і команди програми та дані кодуються
у двійковій системі числення, тобто. їх спосіб запису
однаковий. Тому у певних ситуаціях над
командами можна виконувати ті ж дії, що й над
даними.
4. Осередки пам'яті ЕОМ мають адреси, які послідовно пронумеровані
4. осередки пам'яті ЕОМ МАЮТЬ АДРЕСУ,ЯКІ НАСЛІДНО
ПРОНУМОВАНІ
У будь-який момент можна звернутися до будь-якого осередку
пам'яті на її адресу. Цей принцип відкрив
можливість використовувати змінні в
програмування.
5. Можливість умовного переходу у процесі виконання програми.
5. МОЖЛИВІСТЬ УМОВНОГО ПЕРЕХОДУ ВПРОЦЕС ВИКОНАННЯ ПРОГРАМИ.
Не зважаючи на те, що команди виконуються
послідовно, у програмах можна реалізувати
можливість переходу до будь-якої ділянки коду.
Архітектура фон Неймана
АРХІТЕКТУРА ФОН НЕЙМАНАПокоління комп'ютерів – історія розвитку обчислювальної техніки
ПОКОЛІННЯ КОМП'ЮТЕРІВ - ІСТОРІЯРОЗВИТКУ ВИЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ
Нульове покоління. Механічні обчислювачі
НУЛЬОВЕ ПОКОЛІННЯ.МЕХАНІЧНІ ВИЧИСЛЮВАЧІ
лічильна машина блеза паскаля,
1642 р. ця машина могла
виконувати лише операції
складання та віднімання.
Перше покоління. Комп'ютери на електронних лампах (194х-1955)
ПЕРШЕ ПОКОЛІННЯ. КОМП'ЮТЕРИ НАЕЛЕКТРОННИХ Лампах (194Х-1955)
Швидкодія: кілька десятків тисяч
операцій на секунду.
особливості:
Оскільки лампи мають суттєві розміри та
їх тисячі, машини мали величезні розміри.
Оскільки ламп багато і вони мають властивість
перегоряти, то часто комп'ютер простоював через
пошуку та заміни лампи, що вийшла з ладу.
Лампи виділяють велику кількість тепла,
отже, обчислювальні машини вимагають
спеціальні потужні охолоджувальні системи.
Друге покоління. Комп'ютери на транзисторах (1955-1965)
ДРУГЕ ПОКОЛІННЯ. КОМП'ЮТЕРИ НАТРАНЗИСТОРАХ (1955-1965)
Швидкодія: сотні тисяч операцій у
секунду
Перший комп'ютер на
транзисторах TX став прототипом для
комп'ютерів гілки PDP фірми DEC,
які можна вважати
родоначальниками комп'ютерної
промисловості, тому що з'явилося явище
масового продажу машин. DEC випускає
перший мінікомп'ютер (розміром з
шафа). Зафіксовано появу
дисплею.
Третє покоління. Комп'ютери на інтегральних схемах (1965-1980)
ТРЕТЄ ПОКОЛІННЯ. КОМП'ЮТЕРИ НАІНТЕГРАЛЬНИХ СХЕМАХ (1965-1980)
Швидкодія: мільйони операцій на секунду.
Інтегральна схема є
електронну схему, витравлену на кремнієвому
кристал. На такій схемі вміщаються тисячі
транзисторів.
З'явилася проблема сумісності випущених
моделей (програмного забезпечення під них).
Вперше велика увага сумісності
приділила компанія IBM.
Четверте покоління. Комп'ютери на великих (і надвеликих) інтегральних схемах (1980-...)
ЧЕТВЕРТО ПОКОЛІННЯ. КОМП'ЮТЕРИ НАВЕЛИКИХ (І ЗВЕРХВЕЛИКИХ) ІНТЕГРАЛЬНИХ
СХЕМАХ (1980-…)
Швидкодія: сотні мільйонів операцій на секунду.
З'явилася можливість розміщувати на одному кристалі не
одну інтегральну схему, а тисячі. Швидкодія
Комп'ютери значно збільшилися.
Наприкінці 70-х – на початку 80-х популярністю користувався
комп'ютера Apple, розроблений Стівом Джобсом та
Стівом Возняком. Пізніше у масове виробництво був
запущено персональний комп'ютер IBM PC на процесорі
