Компьютерийн архитектур -Компьютерийн үндсэн төхөөрөмж, зангилаа, блокуудын багц, түүнчлэн тэдгээрийн хоорондох үндсэн удирдлага, мэдээллийн холболтын бүтэц, заасан функцүүдийн гүйцэтгэлийг хангах.

Компьютерийн шинжлэх ухаан дахь архитектур- цогц бүтцийн элементүүдийн харилцан холболтын тухай ойлголт нь логик, физик, програм хангамжийн бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг.

Компьютерийн архитектур нь ихэвчлэн хэрэглэгчдэд чухал ач холбогдолтой шинж чанаруудын багцаар тодорхойлогддог.

Орчин үеийн ихэнх компьютерууд 1945 онд Унгар гаралтай Америкийн эрдэмтэн Жон фон Нейманы томъёолсон зарчмын үндсэн дээр ажилладаг.

1. Хоёртын кодчилолын зарчим.Энэ зарчмын дагуу компьютерт орж буй бүх мэдээллийг хоёртын тэмдэг (дохио) ашиглан кодчилдог.

2. Хөтөлбөрийн хяналтын зарчим.Компьютерийн программ нь тодорхой дарааллаар процессор автоматаар биелэгдэх командуудын багцаас бүрдэнэ.

3. Санах ойн нэгэн төрлийн байх зарчим.Программууд болон өгөгдөл нь нэг санах ойд хадгалагддаг. Тиймээс компьютер нь өгөгдсөн санах ойн нүдэнд юу хадгалагдаж байгааг ялгадаггүй - тоо, текст эсвэл тушаал. Та өгөгдөл дээрхтэй ижил үйлдлийг тушаалууд дээр хийж болно.

4. Зорилтот зарчим.Бүтцийн хувьд үндсэн санах ой нь дугаарлагдсан нүднүүдээс бүрдэх бөгөөд тэдгээрийн аль нэгийг нь процессор хэзээ ч ашиглах боломжтой.

Фон Нейманы хэлснээр компьютер нь дараах үндсэн блокуудаас бүрдэнэ (Зураг 1.1.) мэдээлэл оруулах гаралтын төхөөрөмж; 2) компьютерийн санах ой; 3) хяналтын хэсэг (CU) ба арифметик-логик нэгж (ALU) зэрэг процессор

Компьютерийн ажиллагааны явцад мэдээлэл санах ойд оролтын төхөөрөмжөөр дамжин ордог. Процессор нь боловсруулсан мэдээллийг санах ойноос гаргаж авч, түүнтэй ажиллаж, боловсруулалтын үр дүнг түүнд байрлуулдаг. Хүлээн авсан үр дүнг гаралтын төхөөрөмжөөр дамжуулан тухайн хүнд мэдээлдэг .

Компьютерийн санах ой нь хоёр төрлийн санах ойноос бүрдэнэ. дотоод (үйл ажиллагааны) болон гадаад (урт хугацааны) санах ой. RAM нь цахилгаанаар ажиллаж байхдаа мэдээлэл хадгалах электрон төхөөрөмж юм. Гадаад санах ой нь төрөл бүрийн соронзон зөөвөрлөгч (соронзон хальс, диск), оптик диск юм.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд компьютерийг сайжруулах үйл явц өгөгдсөн бүтцийн хүрээнд явагдсан (Зураг 1.2).

CPU- Төв боловсруулах нэгж.

Арифметик логик нэгж ( ALU) – арифметик тооцоолол, логик шийдвэр гаргахад зориулагдсан.

санах ойн төхөөрөмж ( санах ой) мэдээллийг хадгалахад ашигладаг.

Хяналтын төхөөрөмж ( У.У) – төрөл бүрийн компьютерийн блокуудын зохицуулалт.

ALU, санах ой, удирдлагын хэсэг, оролт/гаралтын төхөөрөмжүүд нь програм хангамж агуулсан байдаг тул зөвхөн техник хангамж гэж ангилагдах боломжгүй. Бид компьютерийн системийн ийм бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэрлэх болно.

Цагаан будаа. 1.2. Орчин үеийн компьютерийн архитектур

Систем- нийтлэг функциональ шаардлагад нийцсэн элементүүдийн багц.

Нээлттэй архитектурын зарчим- өөр өөр платформуудын хооронд хэрэглээний програмуудыг зөөвөрлөх, системүүдийн харилцан үйлчлэлийг хангахаас бүрдэнэ. Системийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох бүх програм хангамж, техник хангамжийн интерфейсийн олон улсын стандартыг ашиглах замаар энэхүү чадварыг олж авдаг. Энэ нь нэгдүгээрт, компьютерийг шинэчлэх, шинэ элементүүдээр баяжуулах, хуучирсан нэгжүүдийг солих, хоёрдугаарт, хэрэглэгчдэд тодорхой зорилго, зорилтоос хамааран компьютерийнхээ бүтцийг бие даан бий болгох боломжийг олгодог.

Компьютерийн бүтэц- түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн бүтэц, дараалал, зарчмыг тодорхойлсон тодорхой загвар.

Оршил

Орчин үеийн компьютерууд нь олон янз байдаг: том нь бүхэл бүтэн өрөөг эзэлдэг, жижиг нь ширээн дээр, цүнхэнд, тэр ч байтугай халаасанд багтдаг. Өнөөдөр компьютерийн хамгийн алдартай төрөл бол персонал компьютер юм.

Хувийн компьютер (PC) бий болсон нь 20-р зууны хамгийн чухал шинэ бүтээлүүдийн нэг гэж үзэж болно. Компьютер нь хүний ​​амьдрал дахь тооцоолох технологийн үүрэг, ач холбогдлыг эрс өөрчилсөн.

"Хувийн" гэсэн тодорхойлолт нь тухайн хүн мэргэжлийн програмистын зуучлалгүйгээр компьютертэй бие даан (хувийн хувьд) харилцах боломжтой байсан тул үүссэн.

Персонал компьютерийг одоо хаа сайгүй ашиглаж байна. Тэдний гол зорилго нь ердийн ажил хийх явдал юм: мэдээлэл хайх, баримт бичгийн стандарт хэлбэрийг боловсруулах, судалгааны үр дүнг бүртгэх, хамгийн энгийн баримт бичгээс эхлээд хэвлэн нийтлэх хүртэл янз бүрийн төрлийн текст бэлтгэх гэх мэт.

Хувийн компьютерийн ерөнхий хүртээмж, олон талт байдал нь дараахь шинж чанаруудаар хангагдана.

· Компьютерийн чиглэлээр тусгай сургалтгүйгээр ажиллах боломжийг олгодог хүн-компьютерийн харилцан үйлчлэлийн интерфейсийн "нөхөрсөг байдал"

· бага зардал

· жижиг хэмжээс, хүрээлэн буй орчны нөхцөлд тусгай шаардлага байхгүй

архитектурын нээлттэй байдал

· Төрөл бүрийн хэрэглээний талбарт зориулсан олон тооны програм хангамжийн хэрэгслүүд

· шинэ хувилбар, загваруудын программ хангамж болон физик түвшинд нийцтэй байх

· үйл ажиллагааны өндөр найдвартай байдал

Компьютерийн архитектурын үндэс

Компьютерийг бүрдүүлдэг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг модуль гэж нэрлэдэг. Бүх модулиудын дотроос компьютер ажиллах боломжгүй үндсэн модулиуд, график мэдээллийн оролт, гаралт, компьютерийн сүлжээнд холбогдох гэх мэт янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг үлдсэн модулиуд байдаг.

Ихэнх компьютерийг бүтээх нь 1945 онд Жон фон Нейманы томъёолсон зарчмууд дээр суурилдаг.

1. Программыг удирдах зарчим (программ нь процессороос өгөгдсөн дарааллаар автоматаар ар араасаа биелэгдэх командуудын багцаас бүрдэнэ).

2. Санах ойн нэгэн төрлийн байх зарчим (програм ба өгөгдөл нь нэг санах ойд хадгалагддаг; өгөгдөл дээрхтэй адил үйлдлийг тушаалууд дээр хийж болно).

3. Хаягжуулах зарчим (үндсэн санах ой нь бүтцийн хувьд дугаарлагдсан нүднүүдээс тогтдог).

Эдгээр зарчмаар бүтээгдсэн компьютерууд нь сонгодог архитектуртай (фон Нейман архитектур).

Компьютерийн архитектур нь түүний логик зохион байгуулалт, бүтэц, нөөц юм. Архитектур нь компьютерийн үндсэн логик зангилааны үйл ажиллагааны зарчим, мэдээллийн холболт, харилцан холболтыг тодорхойлдог.

· процессор;

· RAM (хадгалах төхөөрөмж);

· гадаад санах ой;

· захын төхөөрөмж.

Санах ойн функцууд:

· бусад төхөөрөмжөөс мэдээлэл хүлээн авах;

· мэдээллийг санах;

· хүсэлтийн дагуу мэдээллийг машины бусад төхөөрөмжид шилжүүлэх.

Санах ойг дараахь байдлаар хуваана.

гол:

· RAM (санамсаргүй санах ой);

· ROM (зөвхөн унших санах ой);

· гадаад (гадаад санах ойн төхөөрөмжүүд нь мэдээллийг удаан хугацаагаар хадгалах боломжийг олгодог).

Гадаад санах ойн зөөвөрлөгч:

· хатуу ба уян хатан соронзон диск

лазер диск (CD)

Ашиглахын өмнө дискийг зам, сектор болгон форматлана.

Захын төхөөрөмжүүдийн үүрэг нь мэдээллийн оролт, гаралтыг агуулдаг.

Төхөөрөмж бүр компьютер ашиглан тодорхой хүрээний ажлыг шийдвэрлэхэд хамгийн тохиромжтой төхөөрөмжийн тохиргоог сонгох боломжийг олгодог олон шинж чанартай байдаг.

Процессорын функцууд:

· Өгөгдсөн программын дагуу өгөгдлийг боловсруулах (тэдгээр дээр арифметик болон логик үйлдлийг гүйцэтгэх) - ALU функц (арифметик-логик нэгж);

· Компьютерийн төхөөрөмжийн ажиллагааг программ хангамжаар хянах нь хяналтын нэгжийн (хяналтын төхөөрөмж) үүрэг юм.

Процессор нь мөн регистр (процессорын санах ой) - хэд хэдэн тусгай хадгалах эсүүдийг агуулдаг.

Бүртгэл нь хоёр үүргийг гүйцэтгэдэг:

· тоо, командыг богино хугацаанд хадгалах;

· тэдгээрт зарим үйлдлийг гүйцэтгэх.

Хамгийн чухал бүртгэлүүд:

· програмын тоолуур (дараалсан санах ойн нүднүүдээс програмын командуудыг автоматаар авахад ашигладаг; гүйцэтгэж байгаа командын хаягийг хадгалдаг);

· команд ба статусын бүртгэл (командын кодыг хадгалахад ашигладаг).

· Компьютерийн гүйцэтгэх ёстой энгийн үйлдэл бол команд юм.

Тушаал нь:

· хийж буй үйлдлийн код

операнд хаягууд

· үр дүнг нийтэлсэн хаяг

Тушаалын гүйцэтгэлийг дараах үе шатуудад хуваана.

· Програмын тоолуурт хаяг нь хадгалагдсан санах ойн нүднээс команд сонгогдоно (мөн програмын тоолуурын агуулгыг нэмэгдүүлнэ)

· командыг удирдлагын төхөөрөмжид дамжуулна (командын бүртгэл рүү)

· удирдлагын төхөөрөмж командын хаягийн талбарыг тайлдаг

· Хяналтын төхөөрөмжөөс ирж буй дохионы дагуу операндуудыг санах ойноос ALU (операнд регистрүүд) руу сонгоно.

· Удирдлагын хэсэг нь үйлдлийн кодыг тайлж, үйлдлийг гүйцэтгэх дохиог ALU-д өгдөг

Үйлдлийн үр дүн процессорт үлдэх эсвэл RAM руу буцаана

Компьютерийн бүтэц

Хувийн компьютерын сонгодог архитектурыг авч үзье.

Персонал компьютер нь ихэвчлэн дараах үндсэн модулиудаас бүрддэг

хянах

Системийн нэгж нь компьютерийн бүх үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг.

· эх хавтан;

· электрон хэлхээ (процессор, төхөөрөмжийн хянагч гэх мэт);

· эрчим хүчний нэгж;

· дискний хөтчүүд (хадгалах төхөөрөмж).

БүтэцКомпьютер нь түүний функциональ элементүүд болон тэдгээрийн хоорондын холболтын багц юм. Элементүүд нь компьютерийн үндсэн логик зангилаанаас эхлээд хамгийн энгийн хэлхээ хүртэл олон төрлийн төхөөрөмж байж болно. Компьютерийн бүтцийг графикаар блок диаграмм хэлбэрээр дүрсэлсэн бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар та компьютерийг ямар ч түвшинд нарийвчлан дүрсэлж болно.

АрхитектурКомпьютер нь хэрэглэгчийн програмчлалын чадвар, командын систем, хаягийн систем, санах ойн зохион байгуулалт гэх мэт ерөнхий түвшний дүрслэл гэж тооцогддог. Архитектур нь үйл ажиллагааны зарчим, мэдээллийн холболт, үндсэн логик зангилааны харилцан холболтыг тодорхойлдог. компьютер: процессор, санамсаргүй хандалтын санах ой (RAM, OP), гадаад санах ой болон захын төхөөрөмжүүд.Төрөл бүрийн компьютеруудын нийтлэг бүтэц нь хэрэглэгчийн үүднээс тэдний нийцтэй байдлыг баталгаажуулдаг.

Фон Нейманы зарчим

Ихэнх компьютеруудын архитектур нь 1945 онд Америкийн эрдэмтэн Жон фон Нейман EEUAS компьютерийн тухай илтгэлдээ томъёолсон дараах ерөнхий зарчмууд дээр суурилдаг.

• хөтөлбөрийн хяналтын зарчим.Үүнээс үзэхэд програм нь процессор тодорхой дарааллаар автоматаар гүйцэтгэдэг командуудын багцаас бүрддэг. Програмыг санах ойноос татаж авах нь ашиглан хийгддэг програмын тоолуур(ШАК). Энэ процессорын бүртгэл нь түүнд хадгалагдсан дараагийн зааврын хаягийг дараалан нэмэгдүүлдэг. Хэрэв командыг гүйцэтгэсний дараа дараагийнх руу биш, харин өөр нэг рүү шилжих шаардлагатай бол тушаалуудыг ашиглана. нөхцөлт эсвэл болзолгүй шилжилт,командын тоолуурт дараагийн командыг агуулсан санах ойн нүдний дугаарыг оруулна;
• санах ойн нэгэн төрлийн зарчим -програмууд болон өгөгдөл нь нэг санах ойд хадгалагддаг. Тиймээс компьютер нь өгөгдсөн санах ойн нүдэнд юу хадгалагдаж байгааг ялгадаггүй - тоо, текст эсвэл тушаал. Та өгөгдөл дээрхтэй ижил үйлдлийг тушаалууд дээр хийж болно. Жишээлбэл, програмыг гүйцэтгэх явцад боловсруулалт хийх боломжтой бөгөөд энэ нь програмын зарим хэсгийг авах дүрмийг өөрөө тохируулах боломжийг олгодог (програмд ​​цикл болон дэд программуудын гүйцэтгэлийг ингэж зохион байгуулдаг);
• чиглүүлэх зарчим.Бүтцийн хувьд үндсэн санах ой нь дахин дугаарлагдсан нүднүүдээс бүрдэнэ; Ямар ч нүдийг процессор хэзээ ч ашиглах боломжтой. Энэ нь санах ойн хэсгүүдийг нэрлэх чадвартай гэсэн үг бөгөөд ингэснээр тэдгээрт хадгалагдсан утгууд нь дараа нь програмыг ажиллуулах явцад өгөгдсөн нэрээр хандах эсвэл өөрчлөх боломжтой болно.

Эдгээр зарчмаар бүтээгдсэн компьютерууд нь фон Нейман төрлийнх юм. Тэднээс үндсэндээ ялгаатай өөр төрлийн компьютерууд байдаг - фон Нейман биш.

Жишээлбэл, ассоциатив компьютерууд нь програмын удирдлагын зарчмыг дагаж мөрддөггүй, учир нь энд байгаа заавар бүр дараагийнхын хаягийг агуулдаг (өөрөөр хэлбэл тэд ямар ч хаяггүйгээр ажиллах боломжтой) програмын тоолуурпрограмын командыг гүйцэтгэж байгааг харуулж байна).

60 гаруй жилийн дараа ихэнх компьютерууд "фон Нейманы архитектур"-тай хэвээр байгаа бөгөөд фон Нейманы зарчмуудыг дараах хэлбэрээр хэрэгжүүлсэн.

• Санамсаргүй санах ой (RAM) нь цуглуулга хэлбэрээр зохион байгуулагдсан Тогтмол урттай эсвэл битийн гүнтэй машин үг (MC).(MS бүрт агуулагдах хоёртын нэгж эсвэл битийн тоог хэлнэ). Жишээлбэл, анхны компьютерууд 8 биттэй байсан бол дараа нь 16 бит, дараа нь 32 ба 64 битийн машинууд гарч ирэв. Нэгэн цагт 45 бит (М-20, М-220), 35 бит (Минск-22, Минск-32) болон бусад машинууд байсан;
• OP нь нэг хаягийн орон зайг бүрдүүлдэг, MS хаягууд нь багааас өндөр хүртэл нэмэгддэг;
• OP нь өгөгдөл, програмыг хоёуланг нь агуулдаг бөгөөд өгөгдлийн талбарт нэг үг нь дүрмээр бол нэг тоотой тохирч, програмын талбарт - нэг тушаал (машины заавар - програмын хамгийн бага ба хуваагдашгүй элемент);
• тушаалуудыг дотор гүйцэтгэдэг байгалийн дараалал(OP-д хаягийн өсөх дарааллаар) уулзах хүртэл менежментийн баг(нөхцөлт / болзолгүй шилжилт, эсвэл салбар), үүний үр дүнд байгалийн дараалал эвдэрсэн;
• CPU нь ОС-ийн дурын хаяг руу дур мэдэн нэвтэрч, тоо эсвэл зааврыг MS-д авах ба/эсвэл бичих боломжтой.

Функционал блокууд (нэгж, төхөөрөмж)

Логик элементүүд болон зангилаанууд нь үндсэндээ бүх нийтийн шинж чанартай байдаг бөгөөд янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэхэд олон төрлийн хослолд ашиглагдаж болох боловч компьютерийн блокууд (нэгжүүд) нь нарийн хүрээний даалгавар (үйл ажиллагаа) дээр төвлөрсөн элементүүдийн (зангилаа) цогцолбор юм. ALU, процессор, санах ойн банк, гадаад төхөөрөмж (хавтгай хөтөч гэх мэт) зэрэг нь эдгээр процессуудыг мэдээлэл хадгалах, боловсруулах, хянахад ашигладаг (механик, оптик, цахилгаан соронзон болон бусад төхөөрөмжөөс бусад) логик элементүүд болон зангилаануудыг заавал багтаадаг.

Төв төхөөрөмж(CU) нь компьютерийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгийг төлөөлдөг бөгөөд эргээд CPU - төв процессор (CPU) ба OP - санамсаргүй хандалтын (үндсэн) санах ой эсвэл санамсаргүй хандалтын санах ой - RAM (синонимууд - Үндсэн санах ой, үндсэн санах ой, санамсаргүй) орно. Хандалтын санах ой - RAM).

Процессор нь мэдээлэл боловсруулах, тооцоолох үйл явцыг хянах, RAM-аас машины команд, өгөгдлийг авах, тэдгээрийг гүйцэтгэх, үр дүнг OP-д бүртгэх, компьютерийг асаах, унтраах зэрэг үйлдлүүдийг шууд хэрэгжүүлдэг. Процессорын үндсэн блокууд нь:

• процессорын интерфейстэй хяналтын төхөөрөмж (CU) (процессорыг машины бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй холбох, харилцах систем);
• арифметик логик нэгж (ALU);
• процессорын санах ой (дотоод кэш).

RAM нь тооцоолол, логик үйл ажиллагааны явцад өгөгдөл, программуудыг түр хадгалах зориулалттай.

Арифметик логик нэгж (ALU).Арифметик ба логик нэгж (ALU) - өгөгдөл дээр арифметик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэдэг процессорын хэсэг.

ALU нь энгийн үйлдлүүдийн багцыг хэрэгжүүлдэг. Арифметик үйлдэл гэдэг нь аргумент, үр дүн нь тоо (нэмэх, хасах, үржүүлэх, хуваах) байдаг өгөгдөл боловсруулах процедур юм. Логик үйлдэл гэдэг нь нарийн төвөгтэй мэдэгдлийг (үйлдэл ба, эсвэл, үгүй) бүтээх процедур юм. ALU нь регистр, харгалзах логик хэлхээ бүхий нэмэгч, гүйцэтгэж буй процессыг удирдах нэгжээс бүрдэнэ. Төхөөрөмж нь өгөгдсөн үйлдлийн кодуудын дагуу ажилладаг бөгөөд үүнийг бүртгэлд байрлуулсан хувьсагчид дээр гүйцэтгэх ёстой.

Гадаад төхөөрөмжүүд (ED).Хяналтын нэгжүүд нь компьютерийг хүрээлэн буй орчин - хэрэглэгчид, хяналтын объектууд болон бусад машинуудтай үр дүнтэй харилцах боломжийг олгодог.

Мэргэшсэн хяналтын компьютерт (технологийн процесс, харилцаа холбоо, пуужин гэх мэт) гаднах оролтын төхөөрөмж нь мэдрэгч (температур, даралт, зай гэх мэт), гаралтын төхөөрөмж нь манипулятор (гидравлик, пневматик, жолооны хүрд, хавхлага гэх мэт серво хөтөч) юм. .).

Үндсэн компьютерт (хүн-машины мэдээлэл боловсруулах) терминал, принтер болон бусад төхөөрөмжүүд компьютерийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Интерфейс (харилцаа холбооны суваг)машины төв хэсгүүдийг гадаад төхөөрөмжтэй холбоход үйлчилдэг.

Нэг төрлийн төвлөрсөн боловсруулах нэгж ба өгөгдөл хадгалах төхөөрөмжийг өөр өөр төрлийн машинд ашиглаж болно. Хяналтын машин үйлдвэрлэх, бүтээгдэхүүнээ сайжруулах замаар үйл ажиллагаагаа эхэлсэн компаниуд удирдлагын нэгжийн тохиргооноос хамааран бүх нийтийн болон хяналтын машинуудын аль алиных нь үүргийг гүйцэтгэж чадах системийн үйлдвэрлэл рүү шилжсэн жишээнүүд байдаг ( Hewlett-Packard машинууд - HP ба Digital Equipment Corporation - DEC).

Хийсвэр төв төхөөрөмж

Үндсэн ойлголтуудыг жагсааж, бүхэл тоо болон битийн мөрүүдийг боловсруулахад зориулагдсан арифметик-логик нэгж (ALU) хийсвэр төв компьютерийн төхөөрөмжийн бүтэц, үүргийг авч үзье (Зураг 2.23).

Тушаал, заавар (заавар) -гүйцэтгэх үйл ажиллагааны тодорхойлолт. Тушаал бүр нь түүний бүтцийг тодорхойлдог форматаар тодорхойлогддог. Ердийн тушаал нь дараахь зүйлийг агуулна.

• гүйцэтгэсэн үйлдлийн төрлийг тодорхойлдог үйлдлийн код (OPC);
• хаягийн хэсэг (A4), үүнд ерөнхийдөө:
• - индекс (IR) ба үндсэн (BR) бүртгэлийн дугаар (хаяг);
• - операндын хаягууд - Al, A2 гэх мэт.

CPU-ийн мөчлөг -эх программын командыг машин хэлбэрээр гүйцэтгэх хугацаа; хэд хэдэн хэсгээс бүрдэнэ цохидог

Эелдэг занпроцессорын ажиллагаа - зэргэлдээх импульсийн хоорондох хугацааны интервал (дотоод цагийн тэмдэг) цагны генератор,хэний давтамж процессорын цагийн хурд. Процессорын цаг (цагийн мөчлөг) -түүвэрлэлт, харьцуулалт, өгөгдөл дамжуулах зэрэг энгийн үйл ажиллагаа явагдах хугацааны хэсэг.

Битийн гүн

Баг руу+ 1 баг руу

Хаягийн хэсэг (хаяг тогтоох) /

Үндсэн бүртгэлүүд (BR1, BR2, ...)

Индекс бүртгэлүүд (IR1, IR2, ...)

Үр дүнгийн бүртгэл

Тооны бүртгэлүүд (RF1, RF2, ...)

Тушаалын хаягийн бүртгэл (RAK, SchAK)

Хаягийн бүртгэл (PA1, PA2, ...)

Тушаалын бүртгэл (RK)

Нэмэгч

Хяналтын төхөөрөмж (CU)

Цагаан будаа. 2.23. Компьютерийн хамгийн энгийн төв төхөөрөмжийн бүтэц

Гүйцэтгэл богино тушаал - FT-тай арифметик (тогтмол цэг - FZ), логик ажиллагаа - дор хаяж таван цагийн мөчлөг авдаг (мөн 3.1-р зургийг үз):

• командыг татах (Fetch);
• үйлдлийн кодыг тайлах/декод тайлах (заавар тайлах);
• хаяг тооцоолол, санах ойноос өгөгдөл сэргээх (Хаяг үүсгэх, ачаалах)
• үйл ажиллагааны гүйцэтгэл (Гүйцэтгэх);
• үр дүнг санах ойд бичих (буцааж бичих, хадгалах).

Цагийн мөчлөг бүрт тохирох процедурыг процессорын тодорхой логик хэлхээ (хэлхээ) хэрэгжүүлдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн бичил заавар гэж нэрлэдэг.

Бүртгэл -хязгаарлагдмал хэмжээтэй өгөгдлийг түр хадгалах зориулалттай төхөөрөмжүүд (бүртгэл хадгалах төхөөрөмж - RSU). Бүртгэлийн чухал шинж чанар нь өгөгдөл хүлээн авах, гаргах өндөр хурд юм. Регистр нь үг, заавар, хоёртын тоо гэх мэтийг хурдан бичих, хадгалах, унших боломжтой битүүдээс бүрддэг.Ерөнхийдөө регистр нь машины үгтэй ижил битийн өргөнтэй байдаг.

Битийнхээ агуулгыг зөөх чадвартай регистрийг нэрлэнэ хяргах.Эдгээр регистрүүдэд нэг цагийн мөчлөгт хадгалагдсан үгийг битийн дагуу нэг байрлалаар шилжүүлдэг.

Ерөнхий зориулалтын бүртгэлүүд - RON, үндсэн санах ойн бүртгэл эсвэл бүртгэлийн файл - RF (General Purpose Registers) - санах ой руу шилжүүлсэн эсвэл хүлээн авсан өгөгдлийг түр агуулж байдаг регистрүүдийн ерөнхий нэр.

Командын бүртгэл(RK, Instruction Register - IR) нь одоогийн процессорын мөчлөгийн үед байгаа одоогийн зааварчилгааг байрлуулахад үйлчилдэг.

Бүртгүүлэх (RAK), тоолуур (SchAK) тушаалын хаягууд(програмын тоолуур - PC) - одоогийн командын хаягийг агуулсан бүртгэл.

Хаягийн бүртгэл (тоо) - RA(CH) - гүйцэтгэгдэж буй командын аль нэг операндын хаягийг агуулна (хэд хэдэн регистр байж болно).

Дугаарын бүртгэл (RF)нь гүйцэтгэгдэж буй командын операндыг агуулдаг ба эдгээр регистрүүдээс хэд хэдэн байдаг.

Үр дүнгийн бүртгэл (RR)тушаалын гүйцэтгэлийн үр дүнг хадгалах зориулалттай.

Нэмэгч --д дүрслэгдсэн тоо эсвэл бит мөрүүдийг нэмэх үйлдлүүдийг (логик болон арифметик хоёртын систем) гүйцэтгэдэг регистр урагш эсвэл урвуу код.Завсрын өгөгдлийг хадгалах бүртгэлийг ихэвчлэн нэрлэдэг зай.

Жишээлбэл, диаграммд тэмдэглээгүй бусад бүртгэлүүд байдаг статусын бүртгэл -Статусын бүртгэл (SR) эсвэл туг бүртгэл. SR-ийн ердийн агуулга нь тусгай командын гүйцэтгэлийн үр дүнгийн талаарх мэдээлэл (тэг, халих, тэгээр хуваах, зөөвөрлөх гэх мэт) юм. Удирдлага нь нөхцөлт үсрэлтүүдийг гүйцэтгэхийн тулд SR-ийн мэдээллийг ашигладаг (жишээлбэл, "халих тохиолдолд 4170 хаяг руу оч"). Доор бид илүү дэлгэрэнгүй ярих болно 18086 процессорын бүртгэл.

Гүйцэтгэлийн давталт богино тушаалиймэрхүү харагдаж магадгүй.

• 1. SchAK-ийн агуулгын дагуу (дараагийн командын хаяг) CU дараагийн командыг OP-ээс гаргаж аваад RC-д байрлуулна. Удирдлагын хэсэг нь ALU-ийн оролцоогүйгээр зарим командыг бие даан боловсруулдаг (жишээлбэл, "2478 хаяг руу очих" командын дагуу 2478 утгыг ALU-д нэн даруй оруулах ба процессор дараагийн командыг гүйцэтгэх болно.
• 2. Командыг тайлсан (декод тайлсан).
• 3. Al, A2 гэх мэт хаягуудыг хаягийн бүртгэлд байрлуулна.
• 4. Хэрэв тушаал нь IR эсвэл BR-ийг зааж өгсөн бол тэдгээрийн агуулгыг RA-г өөрчлөхөд ашигладаг - үнэн хэрэгтээ командад заасан хаягтай холбоотой нэг чиглэлд эсвэл өөр чиглэлд шилжсэн тоонууд эсвэл командууд сонгогддог.
• 5. Шуурхай үнэлгээний үнэлгээний утгууд дээр үндэслэн тоонуудыг (мөр) уншиж, RF-д байрлуулна.
• 6. Үйлдлийг гүйцэтгэх, үр дүнг PP-д байрлуулах.
• 7. Үр дүнг аль нэг хаягаар (шаардлагатай бол) тэмдэглэ.
• 8. SchAK-ийн агуулгыг нэгээр нэмэгдүүлэх (дараагийн команд руу шилжих).

Бүртгэлийн тоог нэмэгдүүлснээр боломжтой болох нь ойлгомжтой зэрэгцүүлэх, давхцахүйл ажиллагаа. Жишээлбэл, командыг унших үед SchAK автоматаар 1-ээр нэмэгдэж, дараагийн командыг дуудахад бэлтгэж болно. Одоогийн командын шифрийг тайлсны дараа RC гарч ирэх ба дараагийн командыг унших боломжтой. Үйлдлийг гүйцэтгэх үед дараагийн командыг тайлах гэх мэт. Энэ бүхэн нь дамжуулах хоолойн байгууламж гэж нэрлэгддэг барилгын урьдчилсан нөхцөл юм. (дамжуулах хоолой). Гэсэн хэдий ч, тушаалуудыг дараалсан (байгалийн) дарааллаар гүйцэтгэсэн тохиолдолд л энэ бүхэн сайн байдаг. Шилжилтийн дүр төрх (ялангуяа өмнө нь тодорхойлогдоогүй нөхцөлд) энэ зургийг зөрчиж байна (ялангуяа дээр дурдсан SchAK-ийн 1-ээр нэмэгдсэн нь хүчингүй болсон). Тиймээс орчин үеийн процессорууд програм дахь шилжилтийг урьдчилан таамаглахыг хичээдэг (салбарын таамаглал).

Компьютерийн архитектурууд

Оддын архитектур.Энд процессор (CU) (Зураг 2.24, A)компьютерт шууд холбогдож, тэдгээрийн ажиллагааг хянадаг (машины анхны загварууд). Энэ төрлийг сонгодог архитектур (фон Нейман) гэж нэрлэдэг - нэг арифметик

CPU

Үндсэн

PCI-ISA гүүр

PCI слотууд

Хянагч

захын хэсэг

Бүх нийтийн цуваа автобус

Системийн удирдлагын автобус

Цагаан будаа. 2.24. Компьютерийн архитектурын үндсэн ангиуд: А- төвлөрсөн; б -шаталсан; V -гол шугам; G -хувийн компьютерийн ерөнхий бүтэц (Triton 430 TX архитектур - Northbridge/

өгөгдлийн урсгал дамждаг ко-логик нэгж (ALU), командын урсгал дамждаг нэг хяналтын төхөөрөмж (CU) - програм. Энэ бол нэг процессортой компьютер юм.

Принстон, Харвардын архитектур.Фон Нейманы архитектур нь ихэвчлэн Принстон архитектуртай холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь програм болон өгөгдлийг хадгалахад хуваалцсан үндсэн санах ойг ашигладаг гэдгээрээ онцлог юм.

Альтернатив хувилбар - Харвардын архитектур (нэр нь Марк 1 компьютертэй холбоотой (1950) бөгөөд энэ нь зааврын хувьд тусдаа санах ойг ашигладаг) заавар санах ой (програм) болон өгөгдлийн санах ойг физик байдлаар тусгаарласнаар тодорхойлогддог. Санах ой бүр нь процессортой тусдаа автобусаар холбогддог бөгөөд энэ нь дараагийн командыг дуудах, тайлах одоогийн командыг гүйцэтгэх явцад өгөгдлийг нэгэн зэрэг унших, бичих боломжийг олгодог.

Харвардын архитектур нь орчин үеийн процессоруудад CPU-ийн кэш нь зааврын санах ой (I-Cache) болон өгөгдлийн санах ой (D-Cache) хуваарилах үед гарч ирдэг.

Шаталсан архитектур(Зураг 2.24, б) -Удирдлагын төв нь захын процессортой (туслах процессор, суваг, сувгийн процессор) холбогдсон бөгөөд тэдгээр нь эргээд компьютерийн бүлгүүд холбогдсон хянагчдыг удирддаг (IBM 360-375 систем, ES компьютер);

Нурууны бүтэц(нийтийн автобус - unibas, Зураг 2.24, V).Процессор (процессор) болон санах ойн нэгжүүд (RAM) нь бүх төхөөрөмжид нийтлэг байдаг дотоод сувгаар (DEC машин, IBM PC-тэй нийцтэй PC) дамжуулан бие биетэйгээ болон компьютертэй (компьютерийн хянагч) харилцдаг. Бие махбодийн хувьд хурдны замэлектрон хэлхээг холбох залгуур бүхий олон утастай шугам юм. Үндсэн шугамын багцыг тусдаа бүлэгт хуваадаг - хаягийн автобус, мэдээллийн автобус, хяналтын автобус.

Энэ төрлийн архитектурт мөн хувийн компьютер (PC) архитектур орно. Мэдээжийн хэрэг, PC-ийн бодит бүтэц (Зураг 2.24, G)онолын схемээс ялгаатай - энэ нь гүүрээр холбогдсон хэд хэдэн төрлийн автобусны интерфейсийг ашигладаг - санах ойн хянагч (Хойд гүүр) болон захын төхөөрөмжүүд (Өмнөд гүүр).

60-аад оны дунд үеэс эхлэн компьютер бүтээх хандлага ихээхэн өөрчлөгдсөн. Техник хангамж болон зарим програм хангамжийг бие даан хөгжүүлэхийн оронд багцаас бүрдэх системийг зохион бүтээж эхлэв техник хангамжТэгээд програм хангамжсан. Үүний зэрэгцээ тэдний харилцан үйлчлэлийн тухай ойлголт гарч ирэв. Ийнхүү цоо шинэ ойлголт гарч ирэв - компьютерийн архитектур.

Доод компьютерийн архитектур Энэ нь холбогдох ангиллын асуудлыг шийдвэрлэхэд компьютерийн ажиллагааг тодорхойлдог техник хангамж, програм хангамж, тэдгээрийн шинж чанарыг зохион байгуулах ерөнхий зарчмуудын багц гэж ойлгогддог.

Компьютерийн архитектур нь олон хүчин зүйлийг харгалзан техник хангамж, програм хангамжийн цогцолборыг бий болгохтой холбоотой өргөн хүрээний асуудлыг хамардаг. Эдгээр хүчин зүйлүүдээс хамгийн чухал нь: өртөг, хэрэглээний цар хүрээ, функциональ байдал, ашиглахад хялбар, архитектурын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг нь техник хангамж юм. Компьютерийн архитектурын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг Зураг дээр үзүүлсэн диаграм хэлбэрээр дүрсэлж болно. 1.2.

Цагаан будаа. 1.2. Компьютерийн архитектурын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Тооцооллын байгууламжийн архитектурыг бүтцээс нь ялгах хэрэгтэй. Тооцоолох хэрэгслийн бүтэц нь түүний тодорхой найрлагыг нарийн тодорхой түвшинд (төхөөрөмж, блок, зангилаа гэх мэт) тодорхойлж, багажийн доторх холболтыг бүхэлд нь дүрсэлдэг. Архитектур нь тооцоолох хэрэгслийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн дүрмийг тодорхойлдог бөгөөд тэдгээрийн тайлбарыг тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийн дүрмийг бий болгоход шаардлагатай хэмжээгээр гүйцэтгэдэг. Энэ нь бүх холболтыг зохицуулдаггүй, гэхдээ энэ хэрэгслийг илүү чадварлаг ашиглахын тулд мэддэг байх ёстой хамгийн чухал зүйл юм.

Тиймээс компьютер хэрэглэгч электрон хэлхээг ямар элементүүдээр хийсэн, хэлхээнд командууд хэрэгжсэн эсэх, программ хангамж гэх мэтийг огтхон ч тоодоггүй. Хамгийн чухал нь компьютерийн бүтцийн зарим онцлог нь хэрэглэгчдэд олгосон боломжуудтай хэр холбоотой, юу нь чухал вэ? Машиныг бүтээхдээ өөр хувилбаруудыг хэрэгжүүлдэг бөгөөд компьютерийг бүрдүүлдэг бие даасан төхөөрөмжүүдийн шинж чанар нь хоорондоо хэрхэн уялдаатай, тэдгээр нь машины ерөнхий шинж чанарт ямар нөлөө үзүүлэх талаар ямар шалгуурын дагуу шийдвэр гаргасан. Өөрөөр хэлбэл, компьютерийн архитектур нь компьютер, тэдгээрийн программ хангамжийн ерөнхий дизайн, бүтэцтэй холбоотой олон асуудлыг үнэхээр тусгасан байдаг.

Зөвхөн 100 жилийн дараа шинээр гарч ирж буй электрон төхөөрөмжүүдийн үндсэн дээр энэ санааг Америкийн математикч Жон фон Нейманн боловсруулсан. Компьютерийн дийлэнх хэсгийг бүтээх нь түүний 1945 онд боловсруулсан дараах ерөнхий зарчмууд дээр суурилдаг.

Юуны өмнө компьютер дараахь төхөөрөмжтэй байх ёстой.

Арифметик-логик төхөөрөмж,арифметик болон логик үйлдлүүдийг гүйцэтгэх;

Хяналтын төхөөрөмж , програмыг хэрэгжүүлэх үйл явцыг зохион байгуулдаг;

Санах ойн төхөөрөмж , эсвэл санах ойпрограм, өгөгдлийг хадгалах;

Гадаад төхөөрөмжүүд мэдээлэл оруулах/гаралтын хувьд.

Компьютерийн үйл ажиллагаа нь дараах зарчмууд дээр суурилдаг.

Хоёртын кодчилолын зарчим . Энэ зарчмын дагуу компьютерт орж буй бүх мэдээллийг хоёртын дохио ашиглан кодчилдог.

Хөтөлбөрийн хяналтын зарчим . Үүнээс үзэхэд програм нь процессор тодорхой дарааллаар автоматаар гүйцэтгэдэг командуудын багцаас бүрддэг.

Санах ойн нэгэн төрлийн байх зарчим . Программууд болон өгөгдөл нь нэг санах ойд хадгалагддаг. Тиймээс компьютер нь өгөгдсөн санах ойн нүдэнд юу хадгалагдаж байгааг ялгадаггүй - тоо, текст эсвэл тушаал. Та өгөгдөл дээрхтэй ижил үйлдлийг тушаалууд дээр хийж болно.

Зорилтот зарчим . Бүтцийн хувьд үндсэн санах ой нь дугаарлагдсан нүднүүдээс бүрдэнэ; Ямар ч нүдийг процессор хэзээ ч ашиглах боломжтой.

Эдгээр зарчмаар бүтээгдсэн машинуудыг Фон Нейманы машин гэж нэрлэдэг.

Компьютерийн архитектурын төрлүүд (нээлттэй, хаалттай, Харвард).

Компьютерийн архитектур гэдэг нь мэдээллийн боловсруулалтыг тодорхойлдог компьютерийн үзэл баримтлалын бүтэц бөгөөд мэдээллийг өгөгдөл болгон хувиргах аргууд, техник хангамж, програм хангамжийн харилцан үйлчлэлийн зарчмуудыг багтаасан болно.

Хаалттай архитектурууд

Энэхүү архитектурын дагуу хийгдсэн компьютер нь хөгжүүлэгчээс өгөөгүй нэмэлт төхөөрөмжүүдийг холбох чадваргүй байдаг.

Ийм компьютерийн архитектурын томруулсан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1. RAM нь гүйцэтгэх программуудын тушаалууд болон өгөгдлийг хадгалдаг. Суваг нь тодорхой тооны гадаад төхөөрөмжийг холбох боломжийг олгодог. Хяналтын төхөөрөмж нь програмын командын гүйцэтгэлийг хангаж, системийн бүх зангилааг хянадаг.

Цагаан будаа. 1. Хаалттай компьютерийн архитектур

Энэхүү архитектурын компьютерууд нь зөвхөн тооцооллын асуудлыг шийдвэрлэхэд үр дүнтэй байдаг. Эдгээр нь нэмэлт гадны төхөөрөмжүүдийг холбох, өндөр хурдтай мэдээлэл солилцох шаардлагатай компьютерийн технологийг хэрэгжүүлэхэд тохиромжгүй байдаг.

Нээлттэй архитектурын тооцоолох системүүд

Энэхүү архитектур нь ямар ч дагалдах төхөөрөмжийг чөлөөтэй холбох боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь ямар ч тооны мэдрэгч ба идэвхжүүлэгчийг компьютерт чөлөөтэй холбох боломжийг олгодог. Автобусны стандартын дагуу төхөөрөмжүүдийг автобусанд холбосон. Нийтлэг автобус ашиглахад суурилсан нээлттэй төрлийн компьютерийн архитектурыг Зураг дээр үзүүлэв. 2.

Цагаан будаа. 2. Нээлттэй компьютерийн архитектур

Бүхэл системийн ерөнхий хяналтыг төв процессор гүйцэтгэдэг. Энэ нь бусад төхөөрөмжүүдэд мэдээлэл солилцох цагийг хуваарилж, дундын автобусыг удирддаг. Хадгалах төхөөрөмж нь гүйцэтгэх боломжтой программууд болон өгөгдлийг хадгалдаг бөгөөд дохионы түвшинг автобусны дохионы түвшинд тохируулдаг. Дохио түвшин нь автобусны дохионы түвшингээс ялгаатай гадаад төхөөрөмжүүд нь түүнд тусгай төхөөрөмж - хянагчаар холбогддог. Хянагч нь төхөөрөмжийн дохиог автобусны дохиотой тааруулж, төв процессороос хүлээн авсан командууд дээр үндэслэн төхөөрөмжийг удирддаг. Процессор нь тусгай хяналтын шугамтай бөгөөд дохио нь процессор нь санах ойн үүр эсвэл гадаад төхөөрөмжийн хянагч дээрх оролт гаралтын порт руу нэвтэрч байгаа эсэхийг тодорхойлдог.

Автобусны нийтлэг архитектурын давуу талыг үл харгалзан энэ нь ноцтой дутагдалтай талтай бөгөөд энэ нь гадны төхөөрөмжүүдийн гүйцэтгэл нэмэгдэж, тэдгээрийн хоорондын мэдээлэл солилцох урсгал нэмэгдэхийн хэрээр улам бүр тодорхой болсон. Янз бүрийн эзэлхүүн, ханштай төхөөрөмжүүд нь нийтлэг автобусанд холбогдсон тул "удаан" төхөөрөмжүүд нь "хурдан" төхөөрөмжүүдийн ажлыг хойшлуулсан. "Хурдан" төхөөрөмжүүдийг холбосон нэмэлт локал автобусыг нэвтрүүлснээр компьютерийн гүйцэтгэлийн цаашдын өсөлтийг олж мэдэв. Ерөнхий болон орон нутгийн автобустай компьютерийн архитектурыг Зураг дээр үзүүлэв. 3.

Цагаан будаа. 3. Дундын болон орон нутгийн автобустай компьютерийн архитектур

Автобусны хянагч нь процессороор дамжуулж буй порт хаягуудад дүн шинжилгээ хийж, нийтийн болон орон нутгийн автобусанд холбогдсон хянагч руу дамжуулдаг.

Бүтцийн хувьд төхөөрөмж бүрийн хянагчийг төв процессор, хадгалах төхөөрөмж бүхий нийтлэг самбар дээр эсвэл хэрэв төхөөрөмж нь компьютерт стандартаар ороогүй бол нийтлэг самбар дээрх тусгай холбогчдод суулгасан тусгай самбар дээр байрладаг - өргөтгөлийн үүр. Микроэлектроникийн цаашдын хөгжил нь компьютерийн хэд хэдэн функциональ бүрэлдэхүүн хэсэг, стандарт төхөөрөмжүүдийн хянагчдыг нэг VLSI чипэнд байрлуулах боломжийг олгосон. Энэ нь нийтлэг самбар дээрх чипүүдийн тоог бууруулж, төв процессор болон өөр хоорондоо хамгийн их солилцооны багтаамжтай хадгалах төхөөрөмж болон дэлгэцийн төхөөрөмжийг холбох орон нутгийн хоёр нэмэлт автобус нэвтрүүлэх боломжтой болсон.

Төв хянагч нь процессор, санах ой, дэлгэцийн төхөөрөмж болон бусад компьютерийн зангилааны хооронд мэдээллийн урсгалыг хуваарилдаг шилжүүлэгчийн үүргийг гүйцэтгэдэг.

Функциональ хянагч нь гар, хулгана, принтер, модем гэх мэт стандарт гадаад төхөөрөмжүүдийг холбох хянагчуудыг агуулсан VLSI юм. Ихэнхдээ энэ хянагч нь дууны карт гэх мэт төхөөрөмжийг агуулдаг бөгөөд энэ нь хөгжим, ярианы файлуудыг сонсохдоо гадаад чанга яригч дээр өндөр чанартай дуу гаргах боломжийг олгодог.

Харвардын архитектур

Харвардын архитектурыг 1930-аад оны сүүлээр Харвардын Их Сургуульд Ховард Айкен боловсруулсан бөгөөд энэ нь тооцоолох үйл ажиллагааны хурдыг нэмэгдүүлэх, санах ойн гүйцэтгэлийг оновчтой болгох зорилготой юм.

Ердийн үйлдлүүд (нэмэх, үржүүлэх) нь ямар ч тооцоолох төхөөрөмжид хэд хэдэн үйлдэл хийхийг шаарддаг: хоёр операндыг дуудаж, зааврыг сонгоод гүйцэтгэх, эцэст нь үр дүнг хадгалах. Санах ойн хандалтыг хэрэгжүүлэх холбогдох схем нь нэг сул талтай - өндөр өртөгтэй. Процессорын чип дээрх хаяг, өгөгдөл дамжуулах сувгийг тусгаарлахдаа хоёр дахин олон зүү байх ёстой. Энэ асуудлыг шийдвэрлэх арга зам нь бүх гадаад өгөгдөлд нийтлэг мэдээллийн автобус болон хаягийн автобус ашиглах, процессор дотор өгөгдлийн автобус, командын автобус, хоёр хаягийн автобус ашиглах санаа байв. Энэхүү үзэл баримтлалыг Харвардын өөрчилсөн архитектур гэж нэрлэх болсон.

Ихэнхдээ гурван бүрэлдэхүүн хэсгийг сонгох шаардлагатай байдаг - хоёр операнд ба заавар (дижитал дохио боловсруулах алгоритмд энэ нь FFT ба FIR, IIR шүүлтүүрүүдийн хамгийн түгээмэл ажил юм). Энэ бол кэш санах ойд зориулагдсан зүйл юм. Зааврыг дотор нь хадгалах боломжтой - автобус хоёулаа үнэгүй хэвээр байх бөгөөд хоёр операндыг нэгэн зэрэг дамжуулах боломжтой болно. Кэш санах ойг хуваах автобусны хамт ашиглахыг "Super Harvard Architecture" ("SHARC") гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь Харвардын өргөтгөсөн архитектур юм.

Жишээ нь Аналог төхөөрөмжийн процессорууд: ADSP-21xx - өөрчлөгдсөн Харвардын архитектур, ADSP-21xxx(SHARC) - өргөтгөсөн Харвардын архитектур.

Компьютерийн төхөөрөмжүүдийг авч үзэхдээ тэдгээрийн архитектур, бүтцийг хооронд нь ялгах нь түгээмэл байдаг. АрхитектурКомпьютер гэдэг нь хэрэглэгчийн програмчлалын чадвар, тушаалын систем, хаягийн систем, санах ойн зохион байгуулалт гэх мэт ерөнхий түвшний тодорхойлолт юм. Архитектур нь компьютерийн үндсэн логик зангилаа: процессор, RAM, гадаад санах ой, захын төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагааны зарчим, мэдээллийн холболт, харилцан холболтыг тодорхойлдог. Төрөл бүрийн компьютеруудын нийтлэг бүтэц нь хэрэглэгчийн үүднээс тэдний нийцтэй байдлыг баталгаажуулдаг. БүтэцКомпьютер нь түүний функциональ элементүүд болон тэдгээрийн хоорондын холболтын багц юм. Элементүүд нь компьютерийн үндсэн логик зангилаанаас эхлээд хамгийн энгийн хэлхээ хүртэл олон төрлийн төхөөрөмж байж болно. Компьютерийн бүтцийг графикаар блок диаграмм хэлбэрээр дүрсэлсэн бөгөөд тэдгээрийн тусламжтайгаар та компьютерийг ямар ч түвшинд нарийвчлан дүрсэлж болно. Архитектурын хамгийн түгээмэл шийдэл нь:

1. Сонгодог архитектур (фон Нейманы архитектур) - өгөгдлийн урсгал дамждаг нэг арифметик-логик нэгж (ALU), командын урсгал дамждаг нэг хяналтын төхөөрөмж (CU). Энэ бол нэг процессортой компьютер юм. Энэ төрлийн архитектурт нийтлэг автобустай персонал компьютерийн архитектур багтана. Энд байгаа бүх функциональ блокууд нь системийн автобус гэж нэрлэгддэг нийтлэг автобусаар холбогддог. Их биений утсыг тусдаа бүлэгт хуваадаг: хаягийн автобус, мэдээллийн автобус, хяналтын автобус. Захын төхөөрөмжүүд нь тусгай хянагчаар дамжуулан компьютерийн техник хангамжид холбогддог - захын төхөөрөмж эсвэл холбооны сувгийг төв процессортой холбодог хяналтын төхөөрөмж нь процессорыг энэ төхөөрөмжийн ажиллагааг шууд хянахаас чөлөөлдөг.

Энгийн автобус

2. Олон процессорын архитектур. Компьютерт хэд хэдэн процессор байгаа нь олон өгөгдлийн урсгал болон олон тушаалын урсгалыг зэрэгцүүлэн зохион байгуулж болно гэсэн үг юм ( Нэг ажлын хэд хэдэн фрагментийг зэрэгцүүлэн боловсруулж болно). Ийм машины бүтэц нь нийтлэг RAM болон хэд хэдэн процессортой байдаг. Энэхүү архитектур нь асар их хэмжээний тооцоолол бүхий асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглагддаг.

3. Олон машинтай тооцоолох систем. Энд компьютерийн системд багтсан хэд хэдэн процессорууд нийтлэг RAM-гүй боловч тус бүр өөрийн гэсэн байдаг ( орон нутгийн). Олон машинтай систем дэх нэг компьютер нь сонгодог архитектуртай бөгөөд ийм системийг нэлээд өргөн ашигладаг. Гэсэн хэдий ч ийм тооцооллын системийг ашиглах үр нөлөөг зөвхөн тусгай бүтэцтэй асуудлуудыг шийдвэрлэх замаар олж авах боломжтой: энэ нь системд компьютер байгаатай адил олон сул холбогдсон дэд даалгаварт хуваагдах ёстой.

Орчин үеийн машинууд нь ихэвчлэн янз бүрийн төрлийн архитектурын шийдлүүдийн элементүүдийг агуулдаг. Мөн авч үзсэнээс эрс ялгаатай архитектурын шийдэл байдаг.

VM ангилал

Төрөл бүрийн шинж чанар, шинж чанарууд нь компьютерийн төрөл бүрийн ангиллыг бий болгодог. Тэдгээрийг хөгжлийн үе шат, үйл ажиллагааны зарчим, зорилго, гүйцэтгэл, үйл ажиллагаа, үйл ажиллагааны нөхцөл, процессорын тоо гэх мэтээр хуваана. Компьютерийн ангиудын хооронд тодорхой хил хязгаар байдаггүй.Бүтэц, үйлдвэрлэлийн технологи сайжрахын хэрээр компьютерийн шинэ ангиуд гарч ирдэг ( мөн одоо байгаа ангиудын хил хязгаар ихээхэн өөрчлөгддөг).

1. Үйл ажиллагааны зарчмын дагууКомпьютерийг аналог (AVM), дижитал (DVM) болон гибрид (GVM) гэсэн гурван том ангилалд хуваадаг. AVM нь тасралтгүйгээр танилцуулсан мэдээлэлтэй ажилладаг тасралтгүй тооцоолох машин юм. аналог) хэлбэр, i.e. аливаа физик хэмжигдэхүүний утгын тасралтгүй цуврал хэлбэрээр ( механик нөлөөлөл, хөдөлгөөн, цахилгаан хүчдэл гэх мэт.). Дижитал компьютерууд нь салангид, эс тэгвээс дижитал хэлбэрээр танилцуулсан мэдээлэлтэй ажилладаг салангид компьютерууд юм. GVM нь дижитал болон аналог хэлбэрээр танилцуулсан мэдээлэлтэй ажилладаг хосолсон үйлдлийн компьютерууд юм. AVM болон TsVM-ийн давуу талыг хослуулах). Эдгээрийг нарийн төвөгтэй техникийн системийг удирдахад ашигладаг.

2. Зориулалтын дагууКомпьютерийг гурван бүлэгт хуваадаг: бүх нийтийн ( Ерөнхий зорилго), асуудалд чиглэсэн, мэргэшсэн.

Бүх нийтийн компьютерууд нь алгоритмын нарийн төвөгтэй байдал, их хэмжээний боловсруулсан өгөгдлөөр тодорхойлогддог эдийн засаг, математик, мэдээллийн болон бусад асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан.

Бүх нийтийн машинуудын онцлог шинж чанарууд нь:

· маш сайн гүйцэтгэл;

· Боловсруулсан өгөгдлийн янз бүрийн хэлбэрүүд: хоёртын, аравтын, бэлгэдлийн, тэдгээрийн өөрчлөлтийн өргөн хүрээ, дүрслэлийн өндөр нарийвчлал;

· Арифметик, логик, тусгай аль алиныг нь гүйцэтгэсэн үйлдлүүдийн өргөн хүрээтэй;

· RAM-ийн их багтаамж;

· Мэдээллийн оролт-гаралтын системийн зохион байгуулалтыг боловсруулсан.

Асуудалд чиглэсэн компьютерууд нь дүрмээр бол технологийн объектыг удирдахтай холбоотой нарийн хүрээний асуудлыг шийдвэрлэхэд ашиглагддаг; харьцангуй бага хэмжээний өгөгдлийг бүртгэх, хуримтлуулах, боловсруулах; харьцангуй энгийн алгоритмуудыг ашиглан тооцоолол хийх. Тэд бүх нийтийн машинуудтай харьцуулахад техник хангамж, програм хангамжийн нөөц хязгаарлагдмал байдаг. Асуудалд чиглэсэн компьютерууд нь ялангуяа удирдлагын бүх төрлийн компьютерийн системийг багтаадаг (ACSTP, CAD).

Мэргэшсэн компьютерууд нь нарийн хүрээний асуудлыг шийдвэрлэх эсвэл хатуу тодорхойлсон бүлгийн функцийг хэрэгжүүлэхэд ашиглагддаг. Ийм нарийн чиг баримжаа нь бүтцийг тодорхой мэргэшүүлэх, үйл ажиллагааны өндөр бүтээмж, найдвартай байдлыг хадгалахын зэрэгцээ нарийн төвөгтэй байдал, өртөг зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулах боломжийг олгодог. Мэргэшсэн машинуудад жишээлбэл, энгийн техникийн төхөөрөмж, нэгж, процессуудын логик хяналтын функцийг гүйцэтгэдэг тусгай зориулалтын програмчлагдсан микропроцессорууд орно.

3. Хэмжээ, үйл ажиллагааны хувьдкомпьютерийг хэт том гэж хувааж болно ( супер компьютер) - менежмент, тагнуул, мэдээллийн төвлөрсөн агуулах гэх мэт нарийн төвөгтэй, том хэмжээний шинжлэх ухааны асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг олон процессор ба (эсвэл) олон машины цогцолборууд. Том ( үндсэн фрэймүүд) - шинжлэх ухаан, техникийн өргөн хүрээний асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан. жижиг ( бүтцийн хувьд нэг тавиур дээр хийсэн). Хэт жижиг ( бичил компьютер).

Заримдаа ангиллыг бусад шалгуурын дагуу хийдэг болохыг анхаарна уу: жишээлбэл, элементийн суурь, дизайн гэх мэт.

Компьютерийн шинж чанаруудЯмар ч төрлийн техник, эдийн засгийн шинж чанарыг ашиглан үнэлдэг бөгөөд тэдгээрийн гол нь: ашиглалтын нөөц ( хэрэгжүүлсэн үйлдлүүдийн тоо, өгөгдөл танилцуулах хэлбэр, түүнчлэн хаягийн аргуудаар тодорхойлогддог), санах ойн багтаамж ( мэдээлэл хадгалах санах ойн эсийн нийт тоогоор тодорхойлогддог), гүйцэтгэл( 1 секундэд гүйцэтгэсэн нэмэх зэрэг богино үйлдлийн тоогоор тодорхойлогдоно), найдвартай байдал ( хоёр эвдрэлийн хоорондох дундаж ашиглалтын хугацаа), Үнэ( Эдгээр нь техник хангамж, компьютерийн үндсэн програм хангамжийг худалдан авах нийт зардал, түүнчлэн үйл ажиллагааны зардал юм).