Принципы действия основных узлов современных персональных ЭВМ

Лекция 8.

Рассмотрим назначение и основные характеристики отдельных устройств. Основное назначение устройств ввода информации — преобразование информации, представленной в символах входного алфавита, в представление в символах внутреннего алфавита, в котором осуществляется обработка и хранение информации в ЭВМ. В качестве устройств ввода данных в ЭВМ используются клавиатуры, манипуляторы типа «мышь», считыватели информации с магнитных дисков и лент, сканеры, различные специализированные датчики и т.п.

Устройства вывода предназначены для вывода информации из ЭВМ и преобразования результатов решения задач из символов внутреннего алфавита в выходную информацию, представленную в символах выходного алфавита. В качестве устройств вывода ЭВМ используются алфавитно-цифровые и графические дисплеи (различие дисплеев на эти два вида в настоящее время практически не используется, поскольку современные дисплеи могут выводить и тот и другой вид информации); печатающие устройства — принтеры, плоттеры, графопостроители; различные звукогенерирующие устройства — динамики, звуковые платы; различные специализированные устройства вывода и т.д.

Ввиду огромного количества различных видов устройств ввода-вывода информации рассмотреть даже основные их характеристики практически не возможно в ограниченном объеме лекций. Однако, рассмотрим вопрос, который является общим для большого количества устройств ввода-вывода. Как уже отмечалось выше, подавляющее большинство природных и технологических источников информации вырабатывают информацию в аналоговом виде. В ЭВМ, напротив, вся информация представляется и обрабатывается в дискретном виде. Поэтому, необходимо выполнять преобразование из одного вида информации в другой. Такие преобразования встречаются достаточно часто и выполняются устройствами АЦП и ЦАП. Выполняемая ими роль хорошо понятна из их названия.

Память ЭВМ предназначена для хранения данных: входной информации, промежуточных и окончательных результатов, программ решения задач. Устройства памяти характеризуются емкостью и временем обращения (временем доступа).

Емкость указывает максимальное количество данных, которое может одновременно храниться в памяти. На практике емкость ЗУ ЭВМ измеряется в кило-, мега- и гигабайтах.

Время обращения — интервал времени между началом и окончанием ввода (вывода) информации в память (из памяти). Для устройств памяти часто вместо термина «ввод-вывод» используют термин «запись-чтение». Различают оперативные и внешние ЗУ.

Оперативные ЗУ (ОЗУ) — характеризуются малым значением времени доступа порядка 10-100 нс, при емкости от единиц до сотен мегабайтов.

Внешние ЗУ (ВЗУ) — характеризуются большим временем доступа порядка единиц — десятков миллисекунд и более, но и намного большей емкостью в единицы-десятки гигабайт.

Для поиска информации необходимо знать ее расположение в памяти. Поэтому с понятиями «поиск» и «ЗУ» тесно связано понятие «адрес». Память ЭВМ можно представить в виде таблицы-столбца, в каждой ячейке которого хранится определенное количество информации, которое, как правило, кратно байту (8, 16, 32, 64 бит). Все ячейки пронумерованы. Номера ячеек называются адресами. В современных ЭВМ минимальные адресуемые элементы обычно имеют емкость байт. Если информация занимает в памяти несколько последовательных элементов, то она составляет поле памяти. Тогда можно ее местонахождение задать адресом первого элемента и количеством занимаемых ею байт. Различают ЗУ произвольного и последовательного доступа. Устройством произвольного доступа, например микросхемы ОЗУ, позволяют по заданному адресу одинаково быстро извлекать (записывать) информацию из (в) любого элемента памяти. Время извлечения информации устройствами последовательного доступа зависит от расположения информации на носителе, например, на магнитной ленте (НГМД и НЖМД — ни то ни другое в чистом виде).

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет арифметические и логические операции, предусмотренные системой команд ЭВМ, и характеризуется:

o набором элементарных операций, которое АЛУ выполняет;

o временем выполнения элементарных операций;

o средним быстродействием, т.е. количеством арифметических и логических операций, выполняемых в единицу времени (секунду), например MIPS, MFLOPS и т.д.

Быстродействие АЛУ современных ЭВМ изменяется в очень широких пределах — от единиц до тысяч миллионов операций в секунду. АЛУ выполняет такие элементарные действия, как сложение, сравнение, ряд логических операций, часто это и умножение, деление, специальные вычисления.

Устройство управления (УУ) предназначено для автоматического управления вычислительным процессом и обеспечивает необходимое взаимодействие всех устройств ЭВМ по автоматическому выполнению заданного алгоритма решения задачи. Очевидно, что само УУ работает под управлением команд программы, реализующей заданные алгоритм.

Дата добавления: 2014-10-23