КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Общая структура и функции компьютера
Любой компьютер, даже, на первый взгляд, самый простой, представляет собой сложную систему, состоящую из сотен тысяч или даже миллионов простейших электронных компонентов. Единственный способ описать функционирование и структуру подобного рода сложных систем — выполнить ее иерархическую декомпозицию. Любую иерархическую систему можно представить в виде ограниченного множества взаимодействующих подсистем, каждая из которых несет определенную функциональную нагрузку и в свою очередь может иметь иерархическую структуру. Иерархическая декомпозиция может быть распространена на достаточно большую глубину, например, относительно компьютерных систем — вплоть до уровня отдельных логических комбинационных схем. Осознание иерархической природы сложной системы очень существенно как с точки зрения ее описания (анализа), так и с точки зрения проектирования (синтеза) такой системы. На определенном этапе проектирования разработчик, как правило, имеет дело с каким-либо одним уровнем иерархии. Описание функций каждого уровня выполняется в терминах абстрактных функций компонентов этого уровня, каковыми являются элементы следующего, более низкого в иерархии уровня. При проектировании подсистемы любого уровня для разработчика наибольший интерес представляют ее (подсистемы) структура и распределение функций между компонентами. Структура — это способ объединения компонентов подсистемы в единое целое, а функции — операции, выполняемые каждым компонентом в процессе реализации функции, назначенной всей подсистеме. При решении проблемы анализа сложной системы (ее описания) можно применить один из двух альтернативных подходов: начать с описания функций элементов самого низкого уровня и далее подниматься по уровням иерархии все выше и выше (снизу вверх) или рассмотреть систему в целом и попытаться отыскать в ней подсистемы, относительно независимые в смысле выполняемых функций (сверху вниз). Далее такого же рода декомпозиция применяется к выделенным подсистемам и т.д. Практика анализа разного рода больших систем показала, что нисходящий подход обладает несомненными преимуществами в смысле ясности и эффективности анализа.
Этому подходу мы и будем следовать. Описание компьютерной системы начнем с главных ее компонентов, рассмотрим их структуру и функции, а затем перейдем на следующий уровень иерархии и начнем рассматривать структуру и функции составных элементов этих главных компонентов. Рассмотрим базовые функции, которые выполняет компьютер. В самом общем смысле таких функций всего четыре: 1. обработка данных; 2. хранение данных; 3. перемещение данных; 4. управление. Компьютер, естественно, в первую очередь обязан обрабатывать данные, которые могут принимать самые разные формы, а диапазон выполняемых операций по их обработке также очень широк. Однако, все разнообразие операций может быть сведено к немногим базовым типам или методам обработки. Существенное место занимает и функция хранения данных. Даже если компьютер обрабатывает данные на ходу, т.е. по мере их поступления из операционной среды, причем результат также немедленно отправляется получателю, компьютер должен обладать способностью хотя бы временно хранить промежуточные результаты и фрагменты данных, которые обрабатываются в текущий момент времени. Таким образом, система должна выполнять функцию хранения данных хотя бы и на короткое время. Но в большинстве случаев этого недостаточно. От компьютера чаще всего требуется выполнение функции долговременного хранения файлов данных, которые могут обрабатываться или обновляться по мере необходимости.
Компьютер должен также обладать способностью перемещать данные, причем в обе стороны, т.е. получать первичные данные из операционной среды и отправлять результаты обработки внешним абонентам. Среда, в которой "живет" компьютер, состоит из устройств, играющих либо роль источников данных, либо роль приемников информации. Процесс перемещения данных между компьютером и операционной средой принято называть процессом ввода-вывода, а устройства, входящие в состав операционной среды, — периферийными устройствами. Когда данные передаются на большое расстояние, т.е. выполняется обмен данными с удаленными устройствами, этот процесс принято называть передачей данных (data communication). И наконец, все эти три функции (обработка, хранение и перемещение данных) должны выполняться в определенной последовательности, т.е. от компьютера требуется еще и выполнение функции управления. В конечном счете функция управления в основном ложится на плечи того, кто снабжает компьютер последовательностью команд, т.е. программой. В самой же компьютерной системе функция управления сводится к распределению ресурсов и управлению другими функциями в процессе обработки команд, заданных программой.
На уровне анализа множества операций, выполняемых в компьютерной системе, можно разделить на ограниченное число видов. Можно выделить четыре основных вида операций: 1. Компьютер может работать как устройство перемещения данных от одного абонента к другому, причем данные передаются без изменения смысла, содержащейся в ней информации. 2. Компьютер функционирует как устройство хранения данных, обеспечивая циркуляцию информации в обе стороны между периферийными устройствами и средствами выполнения функции хранения (т.е. данные записываются в компьютер или считываются из компьютера). 3. Преобразование данных - преобразуемые данные либо извлекаются из хранилища, и туда же отправляются результаты. 4. Преобразование данных - данные поступают из операционной среды, а результаты отправляются в хранилище.
Теперь рассмотрим структуру. Компьютер является объектом, способным некоторым образом взаимодействовать с внешней по отношению к нему средой через связи, которые можно разделить на: 1. Связи с локальным периферийным оборудованием; 2. Связи для передачи данных на большое расстояние. Поэтому если рассматривать компьютер как элемент информационной среды, то это будет выглядеть так:
На верхнем уровне иерархии эта структура компьютера состоит их следующих основных компонентов: Центральный процессор (ЦП)- управляет функционированием всей системы и выполняет функции обработки информации. Оперативная память (ОП)- хранит исходные данные и всю информацию, необходимую для их обработки Устройства ввода-вывода (Увв/в)- перемещает данные между компьютером и окружающей средой в обе стороны. Системные внутренние связи - представляют собой некоторый механизм, обеспечивающий обмен информацией между остальными компонентами- ЦП,ОП и Увв/в. В состав конкретного компьютера могут входить один или несколько компонентов каждого типа. Как правило, в компьютере имеется один ЦП, но в последнее время с состав компьютерной системы включается несколько процессоров. Теперь рассмотри структуру ЦП. В состав ЦП входят:: устройство управления (УУ), на которое возлагаются функции управления прочими компонентами ЦП, а следовательно, всем компьютером; Арифметическое и логическое устройство (АЛУ), которое выполняет все операции, связанные с содержательной обработкой информации; Регистры, которые хранят оперативную информацию во время выполнения процессором текущей операции; Внутренние связи ЦП, некоторый механизм, обеспечивающий совместную работу трех прочих компонентов ЦП. Существует несколько подходов у структурной организации устройства управления, из которых наибольшее распространение получил принцип микропрограммной реализации управления. Микропрограммирование - это программирование на языке еще более низкого уровня, чем язык ассемблера, когда каждая команда машинного языка преобразуется в последовательность команд языка микроопераций.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 5009; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |