Принцип работы компьютера

Принципы фон Неймана

Для того чтобы компьютер был универсальным, он должен иметь следующие устройства (рис.1):

o Принцип работы компьютера арифметико-логическое устройство (АЛУ) — выполняет все арифметические и логические операции;

o устройство управления (УУ) – организующее процесс выполнения программ (инструкции, задающие компьютеру порядок действий), которое последовательно выполняет команды, находящиеся в памяти компьютера и может изменить эту последовательность, если встречаются команды передачи управления;

o оперативно — запоминающее устройство ОЗУ (оперативная память — ОП) для хранения команд (программ) и данных;

o внешние (периферийные) устройства (ВУ) ввода/вывода информации.

Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, каждая из которых может содержать или обрабатываемые данные, или команды программ.

1948 – изобретение транзисторов (заменили лампы)

1970 – сотрудник фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ

Общая схема персонального компьютера (с шинной организацией)

Принцип работы компьютера

Принцип работы компьютера Большинство мини и микро ЭВМ имеют шинную организацию, их поведение описывается следующим алгоритмом:

1. Инициализация. После включения ЭВМ или операции сброса в регистры ЦП заносятся некоторые начальные значения. Обычно в процессе инициализации в память ЭВМ помещается программа, называемая первичным загрузчиком. Программному счетчику приписывается начальное значение, равное адресу первой команды программы, указанной выше.

2. ЦП производит операцию считывания команды из памяти. В качестве адреса ячейки памяти используется содержимое программного счетчика.

3. Содержимое считанной ячейки памяти интерпретируется процессором как команда и помещается в регистр команды. УУ приступает к интерпретации прочитанной команды. По полю кода операции из первого слова команды УУ определяет ее длину и , если это необходимо организует дополнительные операции считывания, пока вся команда полностью не будет прочитана процессором. вычисленная длина прибавляется к исходному содержимому программного счетчика, и когда команда полностью прочитана, программный счетчик будет хранить адрес следующей команды.

4. По адресным полям команды УУ определяет, имеет ли команда операнды в памяти. Если это так, то на основе указанных в адресных полях режимов адресации вычисляются адреса операндов и производятся операции чтения памяти для считывания операндов.

5. УУ и АЛУ выполняют операцию, указанную в поле кода операции команды.

6. Если это необходимо, УУ выполняет операцию записи для того, чтобы поместить результат выполнения команды в память.

7. Если последняя команда не была командой ОСТАНОВИТЬ ПРОЦЕССОР, то последовательность действий повторяется с шага 1. Описанная последовательность действий ЦП с шага 1 до шага 6 называется циклом процессора.

Принцип работы компьютера

С помощью какого-либо ВУ в память компьютера вводится программа. УУ считывает содержимое ячеек памяти, где находится первая команда программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать ввод или вывод данных с ВУ в память или, наоборот, из памяти на ВУ, выполнение арифметических (сложение, вычитание, деление, умножение) или логических операций.

После выполнения первой команды УУ начинает выполнять вторую, которая находится в ячейке памяти компьютера, расположенной сразу за ячейкой с первой командой и т.д. Однако последовательность выполнения команд может быть изменена с помощью команд передачи управления (перехода). Эти команды указывают УУ, что необходимо продолжить выполнение программы, начиная с команды, содержащейся в другой ячейке памяти. Такой переход может выполняться не всегда, а лишь при выполнении определенных условий. Например, если одно число больше другого (логическая операция). Это позволяет использовать одни и те же команды несколько раз, выполнять различные последовательности команд в зависимости от выполнения определенных условий.

Т.о. УУ выполняет инструкции автоматически, без вмешательства человека. УУ может обмениваться информацией с ОП и ВУ компьютера. Поскольку ВУ, как правило, работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, УУ может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода – вывода с ВУ.

Принцип работы ПК


Похожие статьи.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: