Центральный процессор. - раздел Философия, Введение. Информационные технологии в современной экономике Центральный Процессор - Основное Устройство Компьютера, Которое Управляет Все...
Центральный процессор - основное устройство компьютера, которое управляет всеми другими устройствами компьютера. Функционально процессор состоит из двух компонент: операционной части и интерфейсной части. Операционная часть включает устройство управления, арифметико-логическое устройство (АЛУ) и процессорную память (регистры общего назначения – РОН). РОН используются для хранения начальных, конечных и промежуточных данных при работе процессора. Интерфейсная часть включает микросхемы управления шиной и портами ввода-вывода, а также адресный и командный регистры.
Конструктивно процессор состоит из огромного количества электронных микросхем, сосредоточенных в микроскопическом объеме. Возможно, процессор является самым сложным устройством в мире. Вся история прогресса в компьютерной индустрии связана с совершенствованием процессоров: расширением списка выполняемых ими функций, уменьшением объема и одновременным увеличением скорости выполнения операций (быстродействием), увеличением надежности.
Процессор соединяется с другими устройствами по проводам, которые называются системной шиной. Часть из них, называемые шиной управления, предназначена для передачи управляющих сигналов устройствам компьютера и получении от них ответных сигналов. Процессор не различает внешних устройств компьютера. Он взаимодействует только с ОЗУ и с условными точками, которые называются портами ввода-вывода. Все порты перенумерованы. Каждое конкретное устройство подключается к портам с определенными номерами, которых может быть несколько. Данные, пересланные в порт, в итоге попадают в устройство вывода, данные, полученные из порта, вводятся в компьютер.
Конкретные потоки цифровой информации, передающейся по системным шинам, а также операции, выполняемые АЛУ, определяются командами текущей работающей программы. Коротко работу процессора можно описать так: процессор считывает очередную команду, расшифровывает ее, передает все заданные этой программы сигналы по системной шине, получает от нее ответ, выполняет операцию в АЛУ и затем переходит к следующей команде. Кроме того, процессор может получить незапланированный командой сигнал (прерывание), свидетельствующее об аварийной ситуации или работе устройства ввода. По этому сигналу устройство управления прекращает выполнение текущей программы, запоминая место остановки, и запускает одну из заранее предусмотренных программ обработки прерывания (в зависимости от вида прерывания).
Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций. Каждая операция характеризуется типом операции и содержанием одного или двух ее операндов. В состав АЛУ входит несколько микросхем, по одной для каждого типа операции. Операнды операции размещаются в ячейках специального вида памяти, конструктивно входящей в процессор. Эти ячейки называются регистрами процессора.
Для того, чтобы выполнить конкретную операцию, надо разместить в регистрах операнды, задать номер операции и указать номера регистров для операндов и результата операции. Все эти сведения составляют содержание машинной команды. Код команды изображает номер производимой операции. Устройство управления расшифровывает очередную машинную команду, извлекает из нее код команды и другие необходимые данные, и запускает микросхему АЛУ, которая выполняет конкретную операцию.
Операции различаются классом операции (сложение, вычитание, умножение, деление и т.д.). Кроме того, из-за многообразия форматов представления чисел приходится различать варианты операций (например, предусмотрена отдельная микросхема сложения чисел в формате с фиксированной запятой без знака, и соответствующая операция имеет уникальный номер). Кроме арифметических есть логические операции, выполняемые побитно (конъюнкция, дизъюнкция и др.). Всего предусмотрено около сотни различных кодов машинных команд.
Устройство управления является наиболее сложной частью процессора. Оно вырабатывает сигналы, которые управляют всеми устройствами компьютера и процессором в частности. Большинство операций в процессоре выполняется параллельно, а синхронизируются они с помощью тактовых импульсов, вырабатываемых тактовым генератором.
Машинные команды состоят не только из арифметико-логических операций. Необходимы также команды, перемещающие информацию из одного места в другое. Различается обмен между регистрами процессора и ОЗУ и между регистрами и портами ввода-вывода. Есть команды, меняющие настройки и состояние процессора (как и любое сложное устройство, процессор регулируется множеством разнообразных параметров и флагов).
Быстродействие компьютера измеряется количеством выполняемых элементарных операций в секунду - флопов. Например, один гигафлоп означает миллиард операций в секунду, терафлоп – триллион операций в секунду. Это измерение условное, так как разные операции выполняются за разное время (умножение заведомо более долгая операция, чем перенос информации). Единицей длительности операции является такт. В состав процессора входит тактовый генератор, в обязанность которого входит посылка импульсов во все устройства компьютера через определенные промежутки времени. Количество тактов в секунду (тактовая частота) является основной характеристикой процессора. Действие всех микросхем разделено на такты, которые выполняются по сигналам тактового генератора. В результате этого синхронизируется выполнение операции, в которой задействованы различные устройства и микросхемы.
Так как программа лежит в оперативной памяти, ее отдельные команды можно рассматривать как данные, в частности, их можно изменять. Благодаря этому одна команда программы может выполнять вычисления много раз с разными данными. В этом и заключается основной смысл принципа хранимой программы. Без этого эффективную программу составить просто невозможно.
Глава Принципы алгоритмизации вычислений... Алгоритм... Принципы Фон Неймана Двоичная система счисления...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Центральный процессор.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Алгоритм
Алгоритмом называется свод правил и действий, которые в совокупности позволяют решить поставленную задачу. Алгоритм характеризуется разной степенью формализации. Строго формальный алгоритм задает о
Принципы Фон-Неймана.
Первый компьютер MARK-1 был построен в США в 1943г. Однако оказалось, что не всякий алгоритм можно реализовать на этом компьютере. Группа ученых, приглашенная для помощи, после тщательного анализа
Двоичная система счисления
Мы привыкли для записи чисел использовать десятичную систему счисления. На самом деле эта система счисления не единственная. В общем случае позиционной системой счисления называется способ представ
История компьютерной индустрии
Первый компьютер Mark I был построен в 1943г. в Гарвардском Университете. Машина была длиною 15 метров, весила 5 тонн и состояла из 750 тысяч частей. В 1945г. была создана машина ENIAC весом 30 тон
История Интернета
Еще одна революция в информационных технологиях связана с возможностью соединения компьютеров в сети. Первый модем был разработан фирмой АТ в 1960г. А в 1969г. впервые были связаны два компьютера в
Представление данных в памяти компьютера.
Прежде, чем рассматривать конкретные особенности устройства компьютера, мы хотим предупредить, что в основном все сказанное будет относиться к персональным компьютерам, серверам, рабочим станциям –
Оперативная память
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения той информации, которая может потребоваться процессору для выполнения программы. Иногда ее называют памятью прямого доступа (анг
Системная шина
Системная шина представляет собой совокупность линий передачи сигналов, объединённых по их назначению. Основной функцией системной шины является обмен информацией между процессором и остальными эле
Монитор и управление изображением.
Монитор (дисплей) компьютера предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. С программной точки зрения экран монитора представляет собой прямоугольную таблицу из светящихся то
Устройства ввода информации.
Устройства ввода информации в компьютер очень разнообразны. К ним относятся клавиатура, мышь, трекбол, джойстик, сканер, диджитайзер, устройство распознавания речи и т.д. Кроме того, существуют спе
Внешние запоминающие устройства.
Данные, хранящиеся в оперативной памяти компьютера, не сохраняются при выключении электропитания. Уже в самых первых компьютерах возникла необходимость постоянного хранения данных. Для этого исполь
Устройства вывода информации.
Устройства вывода информации предназначены для представления результатов работы компьютера в «человеческом» виде. Кроме видеомонитора, о котором шла речь выше, это принтер, предназначенный для бума
Некоторые другие устройства.
Наряду с устройствами, которые выполняют понятные и видимые функции, существует ряд вспомогательных микросхем, которые играют незаметную, но существенную роль в работе компьютера. Перечислим наибол
Функции операционной системы
Операционной системой (ОС) называется комплекс программных средств, обеспечивающих функционирование отдельных устройств компьютера и их взаимодействие, а также взаимодействие устройств компьютера и
Загрузка операционной системы.
В постоянной памяти компьютера (ПЗУ) содержится программа начальной загрузки компьютера. Эта программа независима от операционной системы. Она автоматически запускается при включении питания компью
Программы и подпрограммы
Ни одна программа сейчас не состоит из цельного куска, как это было в самых первых компьютерах. На самом деле, все современные программы составляют сложную структуру, элементами которой являются бо
Управление выполнением программ и управление памятью
Функции управления выполнением программ и управления памятью в операционной системе тесно переплетены. Современные операционные системы ориентированы на мультизадачный режим выполнения программ. В
Управление файловой системой
Для организации доступа программ к данным, размещенным на внешних носителях, ОС организует данные в структуру, называемую файловой системой. Файловая система представляет собой иерархическую структ
Управление вводом-выводом
Утилиты ввода-вывода содержат стандартные программы, предназначенные для чтения и записи информации для различных внешних устройств. К ним относятся и программы BIOS, хранящиеся в ПЗУ, и драйверы р
Интерфейс операционной системы
Интерфейсом операционной системы называется комплекс средств, предназначенных для передачи операционной системе управляющих команд. Интерфейс включает две подсистемы: интерактивный интерфейс пользо
Мультизадачный и многопользовательский режим
Мультизадачный режим работы операционной системы предполагает параллельное выполнение на одном компьютере нескольких задач (на самом деле псевдопараллельное, так как процессор в компьютере обычно о
Операционная система Windows.
Система MS Windows является наиболее распространенной ОС для персональных компьютеров. Она позволяет переходить от программы к программе путем выбора окна на экране монитора, запускать подпрограммы
Языки программирования
Работой компьютера в любой момент времени руководит программа. Программировать работу компьютера - значит создать эту программу. Для этого надо точно описать то, что программа должна делать. Выходо
Среда программирования
Изложим схему профессионального программирования на языке высокого уровня. Оно состоит из нескольких этапов. Сначала нужно хорошо сформулировать задачу и придумать алгоритм решения задачи. Затем ну
Назначение и преимущества сетей.
На основе локальных (реже расширенных) компьютерных сетей строятся информационные системы, предназначенные для управления предприятием. Преимущество использования сетей заключается в следующем.
Топология локальной сети
Топологией локальной сети называется способ соединения ее узлов. Базовыми топологиями считаются топология в форме звезды, кольцевая топология и шинная топология. В реальной структуре сети эти конфи
Модель OSI взаимодействия открытых систем.
Проблема стандартизации, характерная для современного развития общества в целом, в сфере распространения информации особенно важна. Представьте себе, что вы заходите на какой-то сайт и хотите налад
Методы доступа в ЛВС.
Методом доступа в локальной сети называется алгоритм, согласно которому узлы сети получают разрешение на передачу данных, а также регламентируют поведение при различных конфликтных ситуациях, возни
Управление локальной сетью
Основное назначение сетевой части операционной системы – обеспечение служебных функций обеспечения передачи данных канального и сетевого уровня в локальных сетях. Сетевые операционные системы объед
Основные принципы Интернет.
Интернет – всемирная компьютерная сеть, составленная из разнообразных локальных и глобальных (типа NSFNET) компьютерных сетей, объединенных стандартными соглашениями о способах обмена информацией и
Типы сервисов Интернет
Принято делить сервисы Интернета на сервисы интерактивные, прямые и отложенного чтения. В сервисах отложенного чтения запрос и получение информации разделены по времени. Сюда относится, например, э
Адресация в Интернет
Во всемирной сети Интернет каждый компьютер (на самом деле, каждый сетевой адаптер компьютера) получает уникальный идентификатор, однозначно его определяющий. Этот идентификатор, называемый IP-адре
Поиск информации в Интернете
Пожалуй, самой полезной чертой Интернета является наличие в нем поисковых серверов. Это выделенные узлы, которые автоматически просматривают все доступные ресурсы Интернета и индексируют их содержа
Интранет - информационное обслуживание на основе Интернет
В последнее время все чаще стали говорить об Интранете. При этом обычно понимают использование информационных технологий Интернета для создания информационных систем внутри организации. Ядром такой
Проблемы Интернета
У Интернета есть, конечно же, свои трудности. Одна из них – анонимность пользователей. Это приводит к возникновению проблем с доступом к информации, например, для детей.
Другой ряд проблем
Теория баз данных.
Базой данных называют конкретный экземпляр организованной системы данных в совокупности со специфическими методами ее хранения и обработки. В современном представлении задачей базы данных является
Модели данных.
В основе конкретной базы данных лежит определенная модель данных. Разные модели данных задают ограничения разного вида на объекты и связи предметной области. Существующие модели данных можно отнест
Реляционная модель данных
Реляционная модель данных представляет собой логическую модель данных, описывающую:
¨ структуры данных в виде наборов таблиц;
¨ теоретико-множественные операции над таблиц
Составляющие реляционной модели.
Модель реляционных баз данных использует следующие основные понятия:
¨ тип данных;
¨ показатель;
¨ таблица;
¨ поле;
¨ запись;
Манипулирование данными
Для изменения содержимого таблиц разрешены следующие операции:
¨ создать новую таблицу;
¨ добавить в существующую таблицу новую запись или несколько записей;
¨
Оптимизация схемы данных
Одну и ту же предметную область в рамках решения одной и той же задачи можно отобразить с помощью нескольких баз данных с разными схемами данных. Они будут обладать разной эффективностью. Улучшение
Языковые средства СУБД
Функциональные возможности поддерживаемой средствами СУБД модели данных становятся доступными пользователю благодаря ее языковым средствам. Языковые средства СУБД используются для выполнения двух о
Технология клиент-сервер
Наиболее распространенным вариантом архитектуры СУБД еще с начала 90-х годов стала архитектура «клиент-сервер». При этом предусматривается выделение одного из функциональных компон
Администрирование базы данных
Администрирование системой базы данных предусматривает выполнение функций, направленных на обеспечение надежного и эффективного функционирования системы, адекватности содержания базы данных информа
Перспективы развития технологий баз данных
Укажем наиболее успешно развивающиеся новые направления технологий баз данных.
Широко практикуется создание систем баз данных с телекоммуникационным доступом в среде Web. Число таких систе
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов