Коп А1 А2 А3

Операционная часть команды – это группа разрядов в команде, предназначенная для представления кода операции машины (КОП – *, /, +, –,...).

Адресная часть команды – это группа разрядов в команде, в которых записываются коды адреса (адресов) ячеек памяти машины, предназначенных для оперативного хранения операндов (А1, А2, А3).

В зависимости от количества адресов, записываемых в команде, различают безадресные, одно-, двух- и трехадресные команды.

Трехадресная

Двухадресная

Одноадресная

В трехадреснойкоманде А1 и А2 – адреса ячеек памяти, где расположены соответственно первый и второй операнды, а А3 – адрес ячейки, куда следует поместить результат выполнения операции.

В двухадресной команде А1 – обычно адрес ячейки, где хранится первый операнд и куда должен быть записан результат выполнения операции, а А2 – обычно адрес ячейки, где хранится второй операнд.

В одноадресной команде А1 в зависимости от модификации команды может обозначать либо адрес ячейки, где хранится один из операндов, либо адрес ячейки, куда следует поместить результат выполнения операции.

Безадресная команда содержит только код операции, а информация для нее должна быть заранее помещена в определенные ячейки (регистры) машины.

Современные ЭВМ автоматически выполняют несколько сотен различных команд (порядка 250).

По виду выполняемых операций машинные команды можно разделить на 6 групп:

-команды пересылки данных внутри ЭВМ;

-команды арифметических операций;

-команды логических операций;

-команды обращения к внешним устройства ЭВМ;

-команды передачи управления.

-обслуживающие и вспомогательные команды.

Команды передачи управления служат для изменения естественного порядка выполнения команд. Бывают операции безусловной и условной передачи управления.

Операции безусловной передачи управления требуют выполнения после данной команды, не следующей по порядку команды, а той, адрес которой в явном или неявном виде указан в адресной части.

Операции условной передачи управления тоже требуют передачи управления по адресу, указанному в адресной части команды, но лишь в том случае, если выполняется некоторое заранее оговоренное для этой команды условие. Это условие в явном или неявном виде указано в коде операции.

4.2. Понятие архитектуры и структуры ПК

Под архитектурой компьютера понимается совокупность принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности компьютера при решении соответствующих классов задач.

Архитектура компьютера определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя.

Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка, хранение информации, обмен информацией с внешними объектами.

Дополнительные функции обеспечивают эффективные режимы работы компьютера, диалог с пользователем, высокую надежность.

Идея открытости архитектуры заключается в том, что пользователь может самостоятельно формировать конфигурацию своего компьютера по своему усмотрению.

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов (конкретные блоки, узлы, связи…).

4.3. Устройство и принцип действия ЭВМ

ЭВМ – это комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации.

RAM ROM CD

основная внешняя

память память

CPU

Процессор осуществляет процесс обработки данных и управляет работой машины.

В состав процессора входят:

Устройство управления (УУ) – формирует адрес очередной микрокоманды,

Арифметико – логическое устройство (АЛУ) – выполняет арифметические и логические операции над данными.

Регистры общего назначения (РОН) – для хранения промежуточных результатов.

КЕШ – память служит для повышения быстродействия процессора.

Системная шина обеспечивает взаимодействие всех узлов между собой.

Память предназначена для записи, хранения, выдачи команд и обрабатываемых данных. Существует несколько разновидностей памяти:

Регистровая память – наиболее быстрая (сверх - оперативная). Это несколько регистров общего назначения (РОН), которые размещены внутри процессора. Регистры используются при выполнении простейших операций: пересылка, сложение, счет.

КЕШ - память (cache – тайник) по сравнению с РОН имеет больший объем, но меньшее быстродействие.

КЕШ - память недоступна для программиста и используется для ускоренного выполнения операций за счет запоминания на некоторое время полученных ранее данных, которые будут использоваться процессором в ближайшее время. Работа КЕШ-памяти сокращает до минимума время не производительного простоя процессора.

КЕШ - память первого уровня (8-512Кбайт) размещается внутри процессора, а КЕШ - память второго уровня (несколько Мбайт) – вне процессора на материнской плате.

Этот вид памяти уменьшает противоречие между быстрым процессором и относительно медленной оперативной памятью.

Основная память (ОП) – предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины.

Содержит два вида запоминающих устройств:

- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и

- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения и выдачи постоянной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя). Это тест- мониторные программы (проверяющие работоспособность компьютера в момент его включения), драйверы (программы, управляющие работой отдельных устройств ЭВМ, например, клавиатурой) и др.

ПЗУ является энерго не зависимым устройством, информация в нем сохраняется даже при выключенном питании.

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания переменной информации и допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций.

ОЗУ является энергозависимым устройством, информация в нем стирается при выключении питания.

По быстродействию ОЗУ уступает КЕШ-памяти и тем более памяти РОН. По стоимость ее значительно ниже.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для долговременного хранения больших объемов информации и обмена ею с ОЗУ. Во внешней памяти хранится все программное обеспечение ПК. Для ее построения используют энергонезависимые носители. Емкость памяти практически не ограничена, но для обращения к ней требуется больше времени, чем к внутренней. Конструктивно ВЗУ отделены от процессора и внутренней памяти, имеют собственное управление.

К ВЗУ относятся:

- накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) - винчестеры,

- накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) - дискеты,

- накопители на кассетной магнитной ленте (магнитофоны, стримеры),

- накопители на оптических дисках (CD-ROM, CD-RW, DVD),

- Flash-память в виде брелков, подключаемых с помощью USB-порта.

C ompact D isk R ead O nly M emory-компакт-диск с памятью только для чтения,

D igital V ideo D isk – цифровой оптический диск с высокой плотностью записи, позволяющий хранить порядка 20 Гбайт информации.

ВЗУ по сравнению с ОЗУ имеют больший объем памяти, но существенно меньшее быстродействие.

Внешние устройства:

- устройства ввода информации:

клавиатура, сканеры (читающие автоматы),

графические планшеты (для ручного ввода графической информации),

манипуляторы (устройства указания) – мышь, джойстик, трекбол, световое перо,

сенсорные экраны.

- устройства вывода информации:

принтеры – печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель,

графопостроители (плоттеры) – для вывода графической информации из ПК на бумажный носитель,

акустические колонки – для вывода звуковой информации.

Модем выполняет функции устройств ввода и вывода информации.

Он позволяет соединиться с другим удаленным компьютером с помощью телефонных линий связи и обмениваться информацией между ЭВМ.

4.4. Основные принципы действия ЭВМ

I. Принцип программного управления последовательностью вычислений.

II. Принцип хранимой в памяти программы.

Перед решением задачи на ЭВМ программа и исходные данные помещаются в ее память. Предварительно управляющая программа загружается в ОЗУ. ОЗУ содержит некоторое число ячеек, каждая их которых служит для хранения машинного слова. Ячейки нумеруются, номер ячейки называется адресом.

Команды программы в цифровом виде хранятся в памяти наравне с числами. В команде указываются не сами участвующие в операции числа, а адреса ячеек ОП, в которых находятся числа и помещаются результат операций.

В ОЗУ выполняются операции считывания хранимой информации для передачи в другие устройства и записи информации, поступающей из других устройств. При считывании слова из ячейки содержимое последней не меняется и при необходимости слово может быть снова взято из той же ячейки. При записи хранившееся в ячейке слово стирается и его место занимает новое.

Из процессора по системной шине выдается адрес очередной команды. Считанная по этому адресу команда поступает по системной шине в процессор, где она выполняется с помощью АЛУ. УУ процессора определяет адрес следующей выполняемой команды(№ очередной ячейки памяти, где находится очередная команда).

При выполнении загруженной программы ЭВМ запрашивает у пользователя необходимые данные и процессор после выполнения указанных в программе команд отправляет результат по системной шине на устройство вывода.

Внешняя память сравнительно медленно действует, но способна хранить больший объем информации, чем ОЗУ.

Непосредственно в вычислительном процессе участвует только оперативная память, и лишь после окончания отдельных этапов вычислений из внешней памяти в оперативную передается информация, необходимая для следующего этапа решения задачи.

Перед окончанием работы информация из ОЗУ переписывается в ВЗУ, а перед возобновлением работы из ВЗУ переписывается обратно в ОЗУ.

Наиболее прогрессивным режимом работы компьютера является диалоговый режим. Выполнение основной программы иногда может приостанавливаться с целью выполнения другого срочного задания. Такой режим работы называется прерыванием. По завершению обслуживания прерывания процессор возвращается к выполнению временно отложенной программы.

Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.

Процессор все время что-то делает, но в то же время ждет внешних прерываний. Систему прерываний (диалог) обеспечивает операционная система.

Дата добавления: 2014-01-20