рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Процессор.

Процессор. - раздел Информатика, Информатика Кроме Способности Хранить Данные, Компьютер Должен Обладать Способностью Обра...

Кроме способности хранить данные, компьютер должен обладать способностью обрабатывать их так, как это предписано алгоритмом. Это значит, что машина должна иметь средства выполнения операций над данными и средства контроля последовательности этих операций. Такие задачи выполняются устройством, которое называется центральным процессором. Процессор— устройство, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами компьютера. Современный процессор представляет собой микросхему (англ. chip - чип), выполненную на миниатюрной кремниевой пластине - кристалле. Поэтому его принято называть микропроцессором. В последних моделях микропроцессоров содержится до нескольких миллионов электронных компонентов. Чем больше компонентов содержит микропроцессор, тем выше производительность компьютера. Размер минимального элемента микропроцессора в 100 раз меньше диаметра человеческого волоса. Микропроцессор имеет контакты в виде штырьков, которые вставляются в специальный разъем (сокет) на материнской плате. Разъем имеет форму прямоугольника с несколькими рядами отверстий по периметру.

Центральный процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ), которое содержит схему, манипулирующую данными, и устройства управления, которое содержит схему, координирующую деятельность машины (см. рис. 1.1).

Для временного хранения обрабатываемой информации в процессоре содержатся ячейки, или регистры, которые похожи на ячейки оперативной памяти. Они хранят входные данные схемы арифметико-логического устройства и обеспечивают область памяти для хранения результата, порождаемого этим устройством. Устройство управления передает данные из оперативной памяти в регистры общего назначения, информирует арифметико-логическое устройство о том, в каких регистрах хранятся данные, активирует соответствующую схему в арифметико-логическом устройстве и сообщает ему, в каком регистре должен храниться результат.

Важной характеристикой процессора является его производительность (количество элементарных операций, выполняемых им за одну секунду), которая и определяет быстродействие компьютера в целом. В свою очередь, производительность процессора зависит от двух других его характеристик - тактовой частоты и разрядности. В машине находится схема, которая называется тактовым генератором, котораягенерирует импульсы, использующиеся для координирования действий машины. Тактовая частота определяет число тактов работы процессора в секунду. Соответственно чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения операций и тем выше производительность компьютера. Под тактом понимается чрезвычайно малый промежуток времени, измеряемый микросекундами, в течение которого может быть выполнена элементарная операция, например сложение двух чисел. Современный персональный компьютер может выполнять миллионы и миллиарды таких элементарных операций в секунду. Для числового выражения тактовой частоты используется единица измерения частоты — мегагерц (МГц)=миллион тактов в секунду, гигагерц (ГГц)= млрд. операций в секунду. Процессор 8086, произведенный фирмой Intel для персональных компьютеров IВМ, мог выполнять не более 10 млн. операций в секунду, т. е. его частота была равна 10 МГц. Тактовая частота современных микропроцессоров составляет гигагерцы.

Разрядность процессора определяет размер минимальной порции информации, над которой процессор выполняет различные операции обработки. Эта порция информации, часто называемая машинным словом, представлена последовательностью двоичных разрядов (бит). Процессор в зависимости от его типа может иметь одновременный доступ к 8, 16, 32, 64 битам. С повышением разрядности увеличивается объем информации, обрабатываемой процессором за один такт, что ведет к уменьшению количества тактов работы, необходимых для выполнения сложных операций. Кроме того, чем выше разрядность, тем с большим объемом памяти может работать процессор. Первые микропроцессоры (1971 г. — фирма Intel) имели разрядность 4 бит, тактовую частоту 108 КГц и способность адресовать 640 байт основной памяти. Современные компьютеры оснащаются 32-разрядными процессорами, и при этом их оперативная память обычно составляет 2 – 16 Гбайт.

Основным устройством обработки информации в ЭВМ является арифметико-логическое устройство, входящее в состав процессора. Его основой является электронная схема, составленная из большого числа транзисторов, называемая сумматором. Сумматором выполняются простейшие логические и арифметические операции над данными, представленными в виде двоичных кодов (нулей и единиц). Арифметические операции: изменение знака, сложение, вычитание, умножение, деление. К логическим операциям относятся логическое умножение (операция "и"), логическое сложение (операция "или") и логическое отрицание (операция "не"). На основе этих трех операций можно производить арифметические действия над числами, представленными в виде нулей и единиц.

Теоретической основой для выполнения логических операций являются законы, разработанные еще в 1847 году ирландским математиком Джорджем Булем (1815-1864), известные как булева алгебра, в которой используются только два числа - 0 и 1. Вначале считалось, что эти работы Буля никому не нужны, и их автор подвергался насмешкам. Однако в 1938 году американский инженер Клод Шеннон положил булеву алгебру в основу теории электрических и электронных переключательных схем - сумматоров, создание которых и привело к появлению ЭВМ, способных автоматически производить арифметические вычисления.

Все остальные операции, сводятся к большому числу простейших арифметических и логических операций, аналогично тому, как операцию умножения можно свести к большому числу операций сложения. [2, 3, 8]

Вследствие такого строения компьютера задача сложения двух значений, хранящихся в оперативной памяти, представляет собой больше, чем простое выполнение операции сложения. Этот процесс включает в себя и работу устройства управления, которое координирует передачу информации между оперативной памятью и регистрами, находящимися в центральном процессоре, и работу арифметико-логического устройства, которое выполняет операцию сложения по команде устройства управления. Процесс сложения двух чисел можно разбить на пять шагов:

1) взять одно из значений из памяти и поместить его в регистр;

2) взять другое значение из памяти и поместить его в другой регистр;

3) активировать схему сложения, на входе которой будут данные из регистров;

4) сохранить результаты в памяти;

5) стоп.

Для того чтобы можно было применять принцип хранимой программы, центральный процессор должен уметь распознавать инструкции, представленные в двоичном коде. Этот набор указаний вместе с системой кодирования называется машинным языком. Инструкции, написанные на этом языке, называются машинными командами. Список команд, которые должен выполнять и декодировать центральный процессор достаточно короткий.

Все машинные команды можно разделить на три группы:

- команды передачи данных (предписывают перемещение данных из одного места в другое. Как пример, шаги 1,2 (команды загрузки) и 4 (команда сохранения) вышерассмотренного алгоритма. В команды передачи данных входят инструкции для связи центрального процессора с внешними устройствами);

- арифметико-логические команды (в примере шаг 3. К этим командам относятся и команды сдвига);

- команды управления (управляют процессом выполнения программы. В примере шаг 5. Это команды перехода - условного и безусловного - и ветвления). [1]

ПК выполняет программу, хранящуюся в памяти, считывая команды из памяти в устройство управления. Как только команда попадает в устройство управления, она расшифровывается и выполняется. Порядок, в котором команды выбираются из памяти, соответствует порядку их хранения в памяти, если другой порядок не определен командой перехода.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Информатика

Т Н Глебова Н А Зайцева...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Процессор.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Информационная система.
Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность (единство). Системный подход

История развития вычислительных машин.
Развитие вычислительных машин можно разделить на следующие этапы: 1) механический – абак, счеты, логарифмическая линейка, арифмометры, механические вычислительные машины; 2) элект

Механический этап.
Абак – доска, посыпанная тонким слоем песка, не ней можно писать буквы и цифры. Впоследствии на доске появились углубления, по которым перемещали кости и камешки. Одним из первых вычислите

Электромеханический этап
Исследователем, использовавшим идею Жаккарда (ткацкий станок), был Герман Холлерит (1860-1929), который применил способ кодирования информации в виде отверстий на бумажных картах для ускорения проц

Электронный этап
По-видимому, первой электронной машиной была машина Атанасова-Берри, построенная в период с 1937 по 1941 год в колледже штата Айова Джоном Атанасовым и его ассистентом Клиффордом Бери. Скоро послед

Микроэлектронный этап
Первый шаг к уменьшению размеров ЭВМ стал возможен с изобретением в 1948 году транзисторов. До появления интегральных схем транзисторы изготовлялись по отдельности и в процессе сборки схем соединял

Представление информации в виде двоичного кода в памяти ЭВМ.
В современной компьютерной науке информация представляется как последовательность битов. Бит – двоичный разряд – является одним из двух чисел – 0 или 1, которые рассматриваются просто как символы,

Представление изображений.
В современных компьютерных системах хранится не только текстовая и числовая информация, но и графическая, звуковая и видеоинформация. По сравнению с методами хранения символов и чисел способы предс

Аппаратное обеспечение ЭВМ.
Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую аппаратный состав ПК, так и программно–математическое обеспечение. Основы учения об архитектуре вычислительных машин и принципы логического

Хранение данных в памяти ЭВМ.
Различают устройства хранения информации, реализованные в виде электронных схем, и накопители информации, при помощи которых данные записываются на какой-либо носитель, например магнитный или оптич

Память.
Виды памяти показаны на рис. 1.2. Внутренняя памятьсостоит из оперативного и постоянного запоминающего устройства.  

ПЗУ и внешняя память.
Из-за зависимости от питания (обнуляется при отключении питания) и ограниченного размера оперативной памяти большинство машин снабжены устройствами хранения данных (mass storage sistem), которые вк

Шины и контроллеры.
Для передачи двоичного кода центральный процессор и оперативная память компьютера соединены набором проводников, который называется шиной. С помощью этой шины процессор может извле

Конструктивное исполнение.
Состав ПК принято называть конфигурацией. Поскольку современные компьютеры имеют блочно-модульную конструкцию, то необходимую аппаратную конфигурацию, можно реализовать из готовых

Периферийные устройства.
Периферийные устройства — это устройства, с помощью которых информация или вводится в компьютер, или выводится из него. Они также называют внешними или устройствами ввода-вывода да

Устройства ввода информации.
Клавиатура- основное устройство ввода информации. Расположение латинских букв на ней соответствует расположению клавиш на латинской печатной машинке (т.н. клавиатура QWERTY- по пер

Устройства вывода информации.
Дисплей (монитор) - основное устройство вывода информации. Дисплеи бывают основанными на электронно-лучевой трубке (обычном кинескопе), жидких кристаллах (lcd, англ. Liquid crystal

Устройства связи.
Модем (модулятор-демодулятор) – устройство, преобразующее информацию к виду, в котором ее можно передавать по линиям связи, в частности - по телефонным линиям. Модемы бывают внутре

Операционная система.
Операционная система – программа, которая управляет общими действиями машины (ЭВМ) или группы машин, объединенных в сеть. Операционная система обеспечивает связь пользователей с ПК

Компоненты операционной системы.
Часть операционной системы, которая определяет интерфейс между операционной системой и пользователем, называется оболочкой. Задача оболочки состоит в том, чтобы взаимодейств

Алгоритм — это упорядоченный набор однозначных выполнимых шагов.
Обратите внимание на то, что это определение утверждает, что набор шагов должен быть упорядочен. Это означает, что шаги в алгоритме должны быть структурированы, то есть должны выпо

Представление алгоритма.
Для представления алгоритма используется язык представления: естественный, картинок, блок-схем и т.д. При естественном представлении алгоритм можно понять неправильно, потому что и

Типовые структуры алгоритмов.
Различают три типовые структуры алгоритмов: линейную; разветвленную; циклическую. Чаще всего алгоритмы решаемых задач состоят из отдельных частей, которые, в свою очередь, относятся к одной или дру

Алгоритмы сортировки.
Для решения многих задач необходимо упорядочить исходные данные по определенному признаку. Алгоритмы сортировки отличаются друг от друга степенью эффективности, под которой понимается количество ср

Алгоритмы поиска.
Алгоритм последовательного поиска последовательно рассматривает элементы списка в том порядке, в котором они расположены в списке. Стоит задача найти

Эффективность и правильность алгоритмов.
Хотя современные машины способны выполнять миллионы команд в секунду, эффективность остается главной проблемой при построении алгоритмов. Один из разделов вычислительной техники называется анализ а

История языков программирования.
Языки программирования разработаны так, чтобы они позволяли записать алгоритм в форме, понятной человеку и легко преобразуемой в команды машинного языка. Языки программирования позволяют избежать л

Парадигмы программирования.
В основе разделения языков программирования на поколения лежит линейная шкала. Позиция языка на этой шкале определяется тем, насколько пользователь свободен от ненужной информации и в какой степени

Структура программы на Паскале.
Программа на языке Паскаль состоит из строк, максимальная длина которой может быть равна 127 символам. Строка может начинаться с любой колонки. Количество операторов в строке произвольно.

Тело функции
END; 3. раздел операторов, т.е. сама программа. Операторы выполняются в том порядке, в котором они записаны в соответствии с синтаксисом и правилами пунктуации языка Паскаль. Слова BEGIN и

Правила пунктуации.
1) точка с запятой не ставиться после зарезервированных слов unit, label, uses, type, const, var и ставиться после завершения каждого описания; 2) точка с запятой не ставиться после begin

Алфавит и словарь языка.
Символы языка – элементарные знаки, используемые для составления текстов. Они составляют алфавит языка. Программа на Паскале формируется с помощью конечного набора знаков, образующих алфавит языка,

Константы и переменные, типы данных.
Как и другие языки программирования, Паскаль интерпретирует данные как константы и переменные. Они определяются идентификаторами (именами), по которым к ним можно обращаться в программе.

Процедуры ввода-вывода.
Для выполнения операций ввода-вывода служат четыре процедуры: READ, READLN, WRITE, WRITELN. Примеры использования этих процедур приведены в этой главе и в ранее рассмотренных примерах 6, 7, 9,11.

Работа с файлами.
Как уже говорилось выше в пособии рассматривается работа только с текстовыми файлами. Для организации текстового файла прежде всего необходимо в разделе описаний объявить соответствующую файловую п

Процедуры и функции.
Подпрограммой называется именованная логически законченная группа операторов языка программирования, которую можно вызвать по имени для выполнения любое количество раз из различных

Типы текстовых редакторов.
Большинство документов, предназначенных для печати на бумаге, а также многие электронные документы являются текстовыми, то есть представляют собой блоки текста, состоящие из обычных слов, набранных

Текстовый процессор Word.
Типы шрифтов. Существуют два типа шрифтов: растровые (Туре 1) и векторные (ТrueТуре). Растровые шрифты имеют фиксированный размер и предназначены в первую очередь для вывода на экр

Табличный процессор Excel.
Интерфейс Excel (рис. 3.7) состоит из шести областей: - окно рабочей книги (рабочий лист); - строка меню; - панелей инструментов (например, панель формат

Копирование и перемещение данных.
Выделение ячеек производится с целью обозначения диапазона или ячейки, к которым должна относиться следующая команда или функция. Наименьшая структурная единица выделенного диапазо

Управление данными. Сортировка и фильтрация.
В Ехсеl можно сортировать ячейки по возрастанию и убыванию. Для сортировки сначала выберите диапазон ячеек, данные в которых надо отсортировать, а затем нажмите на одну из кнопок с

Использование расширенного фильтра.
Над диапазоном, который будет использоваться, как диапазон условий должно быть не менее трех пустых строк. Диапазон условий должен включать заголовки столбцов (которые можно скопировать из основной

Построение диаграмм и графиков.
Графики и диаграммы – наиболее эффективный способ представления данных. Они облегчают восприятие и анализ предлагаемых материалов, выявляют соотношение значений данных и динамику изменения ряда дан

Печать документов.
Экранное представление электронной таблицы обычно значительно отличается от того, которое получилось бы при выводе данных на печать. Это связано с тем, что единый рабочий лист приходится разбивать

Разработка программного обеспечения.
Исследования в области программного обеспечения в настоящее время развиваются в двух плоскостях: некоторые исследователи, которых называют практиками, разрабатывают методы создания приложений, а др

Структуры данных.
Оперативная память ПК организована в виде отдельных ячеек с последовательными адресами. Однако часто бывает удобно представлять эти ячейки в виде других структур данных. Например, записи о продажах

Файловые структуры.
Хранение файла на запоминающем устройстве предписывает, что файл должен быть разделен на блоки, являющиеся физическими записями, совместимыми с используемым устройством хранения. Например, файлы, з

Структуры баз данных.
Современные информационные системы, основанные на концепции интеграции данных, характеризуются огромными объёмами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять различные требо

Модели баз данных.
Абстрактное представление базы данных называется моделью базы данных. Модель базы данных определяет структуру данных и операции их обработки. Поиски наилучшей модели базы данных все еще ведутся. Це

Реляционная модель.
В этой модели концептуальное представление базы – набор таблиц, состоящих из строк и столбцов. СУБД в таком случае будет включать процедуры, которые позволят приложению выбирать определенные элемен

Иерархическая модель.
Модель позволяет строить базы данных с древовидной структурой, где каждый узел содержит свой тип данных (рис. 3.18). Для представления такой модели используется ориентированный граф. Граф

Сетевая модель.
В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом (рис. 3.19).

Системы управления базами данных (СУБД).
Как упомянуто выше, СУБД называют программную систему, предназначенную для создания на компьютерах общей БД, используемой для решения множества задач. Подобные системы служат для поддержания базы д

Microsoft Access - СУБД реляционного типа.
СУБД Access хранит все данные в одном файле, хотя и распределяет их по разным таблицам. Базой данных Access является файл, который имеет расширение mdb. Этот файл может содержать не только таблицы,

Тип данных.
После ввода имени поля необходимо задать тип данных, которые будут находиться в этом поле. Наиболее удобным способом является выбор типа из списка, но можно ввести наименование типа и вручную. Как

Ввод и проверка данных.
Данные можно вводить непосредственно в таблицу (выбрав Таблица - Открыть) или с помощью созданной формы. При работе в режиме таблицы существуют три операц

Сортировка и фильтрация данных.
Операция сортировки данных используется для удобства нахождения нужной информации. Когда на экране (или на бумаге) отображается таблица, гораздо легче найти нужную строку, если эти

Создание форм.
Форма представляет собой некий электронный бланк, в котором имеются поля для ввода данных. Оператор при работе с базой данных вводит данные в эти поля, и данные автоматически заносятся в таблицы ба

Создание запросов.
Большинство СУБД разрешают использовать запросы следующих типов: - запрос-выборка, предназначенный для отбора данных, хранящихся в таблицах, и не изменяющий эти данные; - запрос-и

Автоматизация расчетов с помощью запросов.
Access позволяет автоматизировать различного рода вычисления. Например, процесс пересчета цены товара в рублях на денежные эквиваленты в иностранных валютах. Такие расчеты бывают необходимыми в тор

Понятие макрокоманды и макроса.
Макросом называют набор из одной или более команд, выполняющих определенные, часто используемые операции, например, открытие форм или печать отчетов. Макросы могут быть полезны для

Компьютерные сети.
Создание компьютерных сетей было вызвано потребностью совместного использования информации у людей, работающих на удаленных друг от друга компьютерах. Компьютерная сеть (а

Интернет.
Интернет - глобальная компьютерная сеть. Интернет был создан довольно давно (в 50гг. 20 века) и развивался как ведомственная сеть, принадлежащая министерству обороны США. В 1983г.

Система адресов Интернета.
Каждому компьютеру в Интернете присваивается уникальный адрес, который называется IP-адресом (Internet Protocol адрес) и используется для идентификации машины в сети. Система IP-ад

Электронная почта.
Для передачи сообщений от одного пользователя к другому (такая система называется электронной почтой — e-mail) каждое локальное руководство назначает машину, которая выполняет все действия по обраб

Гипертекстовые документы.
Кроме того, что Интернет предоставляет возможность коммуникации с помощью электронной почты, он также является средством распространения мультимедийных документов, которые называются гиперт

Защита информации.
В вычислительной технике понятие безопасности является весьма широким. Оно подразумевает и надежность работы компьютера, и сохранность ценных данных, и защиту информации от внесения в нее изменений

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги