Апаратне забезпечення

Апаратне забезпечення - це технічні засоби, що забезпечують передачу й обробку інформації. Обчислювальна машина - це технічний пристрій, призначений для вводу, збереження, обробки і виводу інформації.

Термін “архітектура ЕОМ“ використовується для опису найбільш загальних принципів дії, конфігурації основних логічних вузлів ЕОМ, а також взаємодії між ними. Архітектура обчислювальної системи описує принципи її роботи на функціональному рівні безвідносно до фізичної реалізації. З погляду архітектури становлять інтерес лише найбільш загальні зв'язки і принципи, властиві багатьом конкретним реалізаціям обчислювальних машин. Часто говорять навіть про сімейства ЕОМ, тобто групи моделей, сумісних між собою. У межах одного сімейства основні принципи функціонування машин однакові, хоча окремі моделі можуть істотно різнитися за продуктивністю, вартістю та іншими параметрами. До архітектури належать:

· структура пам'яті ЕОМ;

· способи доступу до пам'яті і зовнішніх пристроїв;

· можливість зміни конфігурації комп'ютера;

· система команд;

· формати даних;

· організація інтерфейсу.

Загальні принципи роботи обчислювальних пристроїв сформульовані Джоном фон Нейманом. У 1945 р. цей американський математик запропонував ввести до складу комп'ютера спеціальний пристрій для збереження команд і даних - пам'ять - і реалізувати можливість передачі керування від однієї програми до іншої, а також обґрунтував переваги використання бінарної системи для подання інформації та збереження програми як набору бітів у тій же самій пам'яті, що й інформації, яку ця програма обробляє.

У 1945 р. Джон фон Нейман підготував звіт, у якому визначив архітектуру й основні принципи роботи комп'ютера:

· Комп'ютер складається з процесора, пам'яті і зовнішніх пристроїв.

· Єдиним джерелом активності у комп'ютері є процесор, яким керує програма, що знаходиться в пам'яті.

· Пам'ять комп'ютера складається з комірок, кожна з яких має свою унікальну адресу. Кожна з комірок зберігає команду програми або елемент даних.

· У будь-який момент процесор виконує одну команду програми, адреса якої знаходиться в лічильнику команд.

· Інформація надходить у процесор з пам'яті або від зовнішніх пристроїв. Перетворення інформації відбувається тільки в регістрах процесора.

· Кожна команда програми містить такі розпорядження:

§ з яких комірок взяти інформацію;

§ які операції виконати з цією інформацією;

§ в які комірки пам'яті помістити отриманий результат;

§ як змінити вміст лічильника команд.

Процесор виконує команди програми відповідно до зміни вмісту лічильника команд, поки не дістане команду зупинитися.

Переважна більшість обчислювальних машин на сьогоднішній день має фон-нейманівську архітектуру. Але швидкодія комп’ютерів з фон-нейманівською архітектурою обмежена швидкістю світла, з якою електрони рухаються усередині схем ЕОМ. Тому дослідники піддають ревізії ці принципи структури ЕОМ. Однак підходи, засновані на заміні одного чи двох принципів Джона фон Неймана, не дали бажаних результатів. Причина невдач крилася в органічній єдності всіх трьох принципів. Найбільш успішну спробу ревізії традиційних принципів архітектури ЕОМ здійснив у середині 70-х років радянський учений академік В.М.Глушков.

У роботах В.М.Глушкова ревізії піддавалися всі три основні принципи Джона фон Неймана. Низький рівень машинної мови вступає в конфлікт з прагненням користувача застосовувати різноманітні і потужні засоби обробки даних. Лінійна організація пам'яті не адекватна складним типам даних, що застосовують у сучасних алгоритмічних мовах. Послідовне централізоване управління призводить до величезної кількості обмінів елементарними командами між центральним процесором і оперативною пам'яттю ЕОМ.

Академік Глушков запропонував принципи побудови машин не фон-нейманівського типу, здатних настроювати свою архітектуру на тип задач і максимально використовувати розпаралелювання алгоритмів. Ідеї Глушкова близькі до концепції ЕОМ п'ятого покоління. Така ЕОМ макроконвеєрного типу реалізована колективом вчених Інституту кібернетики АН УРСР. Макроконвеєрність означає, що алгоритм рішення задачі або класу задач розбивається на окремі незалежні блоки, що обмінюються між собою інформацією про виконання одночасно з високою швидкістю.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: