Структура аппаратных средств ПЭВМ

 

Персональная ЭВМ–это комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматической обработки информации.

ПЭВМ
Аппаратные средства (hardware)	Программные средства (software)

 

Рассмотрим структурную схему аппаратных средств ПЭВМ
(см. рис 2.1), назначение устройств и принципы их функционирования.

 

		Рис. 2.1

 

Главным устройством в структуре ЭВМ является центральный процессор, выполняющий команды программ, загруженных в оперативную память (оперативное запоминающие устройство ОЗУ) или хранимых в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

ОЗУ и ПЗУ составляют основную память ПК.

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией между другими блоками машины.

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) информации (программ и данных), позволяет оперативно читать хранящуюся в нем информацию, изменять информацию в ПЗУ нельзя.

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе в текущий момент времени.

ОЗУ обеспечивает прямой доступ к любой ячейки памяти по адресу. Для этого все ячейки ОЗУ пронумерованы от 0 до N-1(см. рис. 2.2). Адрес ячейки – это её порядковый номер в ОЗУ. N – это объём ОЗУ в байтах. Наименьшей адресуемой ячейкой памяти является байт.

 

	Рис. 2.2

 

 

Все ячейки ОЗУ равнодоступны во время работы ЭВМ.

При выключении ПК информация, хранимая в ОЗУ, стирается (уничтожается), а информация, хранимая в ПЗУ, сохраняется. Данные в ПЗУ записывают один раз во время изготовления этого устройства.

Взаимодействие между устройствами ПК осуществляется с помощью системы проводов и схем сопряжения, называемой общей или системной шиной.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1) между процессором и основной памятью;

2) между процессором и внешними устройствами;

3) между основной памятью и внешними устройствами (в режиме прямого доступа к памяти).

К внешним устройствам ПК относятся:

- внешние запоминающие устройства;

- устройства ввода данных;

- устройства вывода данных;

- средство связи и телекоммуникаций;

- устройства управления.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для долговременного хранения информации. Во внешней памяти хранится всё программное обеспечение ПК, файлы данных, базы данных.

Внешняя память включает в себя разнообразные виды запоминающих устройств. Практически во всех ПК присутствуют накопители на жестких магнитных дисках(НЖМД), гибких магнитных дисках (НГМД) и оптических, компакт-дисках. Информация на МД хранится в виде файлов.

Файлом называется именованная область внешней памяти, используемая для хранения программ и данных.

Устройства ввода передают данные в основную память ПК. К таким устройствам относятся клавиатура, устройства ввода изображения (сканеры, графические планшеты- диджитайзеры).

Стандартным устройством ввода является клавиатура.

Устройства вывода используются для передачи результатов выполнения программ пользователю ПК.

К устройствам вывода относятся видеомониторы, принтеры и графопостроители (плоттеры). Стандартным устройством вывода является видеомонитор.

Устройства связи и телекоммуникаций используются для подключения ПК к другим ЭВМ и сетям ЭВМ.

В качестве устройства правления работой компьютера используются клавиатура, манипулятор типа «мышь», трекбол, джойстик.

Несмотря на большое разнообразие существующих в настоящее время ЭВМ, в основу их функционирования заложены общие принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом в 1946 году.

Первый принцип фон Неймана – это принцип произвольного доступа к основной памяти ЭВМ.

ОЗУ представляет собой упорядоченную совокупность пронумерованных ячеек. Доступ к ячейке памяти осуществляется по её номеру, называемому адресом. Принцип произвольного доступа состоит в том, что процессору в любой момент времени доступна любая ячейка, как для чтения, так и для записи.

Второй принцип фон Неймана – это принцип хранимой программы. Программа решения задачи хранится в основной памяти вместе с обрабатываемыми ею данными.

Третий принцип фон Неймана – это принцип программного управления работой ЭВМ, состоит в том, что решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, путем выполнения последовательности команд (машинной программы), хранимой в ОЗУ, которая написана в соответствии с заданным алгоритмом.

Алгоритм – это точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи.

Алгоритм, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины, называется машинной программой.

Команда машинной программы – это элементарная инструкция машины, выполняемая ей автоматически, без каких-либо дополнительных указаний и пояснений. Например, операция сложения двоичных чисел или операция пересылки данных внутри ЭВМ.

Программа – это упорядоченная последовательность машинных команд, загружаемая в оперативную память компьютера и используемая процессором.

Программа записывается в оперативную память в ячейки с последовательными номерами, и каждая команда программы последовательно выбирается процессором из памяти и выполняется.

Выполнение каждой команды-программы состоит из следующих этапов:

1) выборка команды из памяти в устройство обработки команд центрального процессора (ЦП);

2) выборка данных, необходимых для выполнения команды;

3) выполнение операции, предусмотренной данной командой;

4) запись результатов в память ЭВМ.

Действия 1)-4) выполняются для каждой команды. Когда выполнены все команды программы, процесс вычислений, предусмотренный этой программой, завершается. Схема работы ЭВМ представлена на рис. 2.3.