Предмет и задачи курса. Основы архитектуры ЭВМ

Лекция 1. Введение (2 часа)

Предмет и задачи курса. Основы архитектуры ЭВМ.

1.   Содержание и структура курса. Связь с другими дисциплинами.
2. Основные понятия и определения.
3. Основные элементы компьютерных систем.
4. Состав и назначение элементов компьютерных систем.
5. Функциональная структура  ЭВМ

Дисциплина «Архитектура компьютерных систем»  относится к базовым дисциплинам компонента по выбору. Учебный курс ориентирован на изучение научно-методических основ архитектурной организации, функционирования, аппаратно-программной реализации  компьютерных систем.

Изучение дисциплины «Архитектура компьютерных систем», составляет неотъемлемый элемент подготовки специалистов всех направлений и специальностей, связанных с профессиональным использованием современных информационных технологий и средств их реализации, в частности, обучающихся по специальности 5В070300 – Информационные системы.

Словарь основных понятий

Архитектура ЭВМ - это общее описание структуры и функций ЭВМ, как автоматической вычислительной системы, на уровне, достаточном для понимания принципов работы ЭВМ, не включающее деталей технического и физического устройства компьютера.

Рассмотрение какого - либо объекта в виде системы означает раскрытие его внутреннего строения с различной степенью детализации.

Структура системы – это ее поэлементный состав с указанием существующих взаимных связей между элементами. При этом имеется в виду наличие связи в принципе без конкретизации их существа и природы.

Автоматическая система – характеризуется тем, что реализует свои функции в полном объеме без какого-либо участия человека. Роль человека сводится только к запуску системы и обеспенчению ее исправного функционирования.

Открытая архитектура- позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию.

Современные ЭВМ относятся к техническим устройствам категории программно-управляемых автоматов. Существо программного принципа управления заключается в том, что все действия автомата подчиняются исполнению заданной вполне определенной программы. Отличительной особенностью ЭВМ является то, что она предназначается для автоматического воспроизведения вычислительных процессов.

Вычислительным процессом называется последовательное поочередное исполнение заданных вычислительных операций.

Вычислительная операция – это какое-либо действие выполняемое над числами. Вычислительные операции различаются на элементарные и составные. Элементарная операция характеризуется тем, что не может быть далее упрощена путем разделения на более мелкие операции. Составная операция всегда может быть разбита по меньшей мере на две элементарные операцуии.

Компьютерная программа – это вычислительный алгоритм описанный с использованием языковых средств, доступных для расшифровки в ЭВМ.

Вычислительный алгоритм – это совокупность предписаний и правил выполнения вычислительных операций, обеспечивающая решение поставленной задачи чисто механическим способом за конечное число шагов.

Специальные языки для описания вычислительных алгоритмов, предназначенных для исполнения на ЭВМ получили название алгоритмических или языков программирования.

Аархитектуру ЭВМ определяют следующие компоненты:

- структура памяти ЭВМ;

- способы доступа к памяти и внешним устройствам;

- возможность изменения конфигурации;

- система команд;

- форматы данных;

- организация интерфейса.

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль).

Шина - это кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников - шине данных передаётся обрабатываемая информация, по другой - шине адреса - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Третья часть магистрали - шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др). На рисунке 6.1 представлена схема устройства компьютера, построенного по магистральному принципу.