Обшие принципы фцнкционирования эвм

      В качестве статического элемента памяти (ЭП) обычно выступает статический  триггер, а в качестве динамического  ЭП используется электрический конденсатор  внутри кремневого кристалла.

      ОЗУ характеризуется объемом и быстродействием. ОЗУ в современных ЭВМ имеет модульную структуру. Сменные модули имеют различное конструктивное строение: SIM, ZIM, SIMM, DIMM. Увеличение объема ОЗУ связано с установкой дополнительных модулей, которые выпускаются в 30-контактном (30 pin) или 72-конктактном (72 pin) на 1,4,8,16,32,64 Мбайта. Время доступа к DRAM составляет 60-70 н.сек.

      На  производительность ЭВМ влияет тактовая частота и разрядность шины данных системной магистрали (СМ). Если тактовая частота не достаточно высока, то ОЗУ простаивает в ожидании обращения и наоборот.

      Харак4теристикой производительности ОЗУ является пропускная способность, измеряемая в Мбайт/сек.

      Микросхемы  ПЗУ построены по принципу матричной  структуры, но функции элементов  памяти выполняют перемычки в виде полупроводниковых диодов. Процесс занесения информации в микросхемы ПЗУ называют программированием, а устройство – программатор.

      СОЗУ  пользуются для хранения не больших  объемов информации, в результате скорость считывания уменьшается в 10-20 раз. СОЗУ строят на регистрах, они бывают адресные и без адресные. Регисторные структуры делятся на память магазинного типа и память с выборкой по содержанию. 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Структурная схема ОЗУ 

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР ЭВМ

Структура базового микропроцессора

 

      Микропроцессор (МП) составляет основу центрального процессора ПВМ. Это обрабатываемое устройство служит для арифметических и логических преобразований данных, для организации  обращения к основной памяти, внешним  устройствам и для управления хода вычислительных процессов.

      Существует  большое число МП различающихся: названием, функциональными возможностями, структурой, исполнением. Основное различие – количество разрядов обрабатываемой информации.

      К группе 8-битовых процессоров относятся:

• I 8080 (INTEL) – Integrated Electonus
• I 8085
• фирма Zelog (z)

Наибольшее  распространение получили:

• I 80386
• I 80486

      Каждая  следующая модификация имеет  более расширенную систему команд и архитектурное строение (Например, в I 80486 появился встроенный сопроцессор). Все усовершенствования ставят с целью сделать ПЭВМ многофункциональными. 

Характеристика  микропроцессора

      Каждый  МП имеет свое наименование, тактовую частоту, ICOMP – показывает стандарт, разрядность шины данных, адресуемая память, т.е. разрядность шины адреса, наличие сопроцессора, потребляемая энергия, различные примечания.

      Персональным  ЭВМ фирмы INTEL аналогов МП (clone) являются фирмы:

1).Cyrix

2).AMD

      Условно МП можно разделить на две части:

1).EU – исполнительный блок

2).BIU – устройство сопряжения СМ

      В исполнительном блоке находятся  арифметический блок и регистр общего назначения.

      Во  втором составляет адресные регистры.

      Семейство МП фирмы INTEL имеет базовую систему команд, в которую входит:

1. Команды пересылки данных.
2. Арифметические данные.
3. Логические команды.
4. Команды обработки строковых данных.
5. Команды передачи управления.
6. Команды управления.

      Работой МП управляет программа, записанная в ОП ЭВМ. Особое место занимает организация  прерываний. Программа оболочки прерываний могут находиться в различных частях ОП, и имеет разное управление для разных DOS.

УПРАВЛЕНИЕ  ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ

Принципы  управления

 

      Передача  информации с периферийного устройства в ЭВМ называется операция ввода, а передача из ЭВМ – операция вывода.

      При разработке системы ввода/вывода решают проблемы:

1).Обеспечить  возможность реализации машин  с переменным составом оборудования.

2).Необходимо  реализовать одновременную работу  процессора над программой и  выполнения процедур ввода/вывода.

3).Упростить  для пользователя работу с  устройствами ввода/вывода. 

      Первый  шаг в решении этих проблем  был сделан при разработки ЭВМ второго поколения, когда впервые была обеспеченность автономной работе внешних устройств (интерфейс).

      Интерфейс – устройство соединения центральных  и периферийных устройств (устр. сопряжения).

      Стандартизация  интерфейса привела к возможности  гибко изменять структуру ЭВМ. Затем  появилась концепция виртуальных  устройств позволяющая совмещать  различных типов ЭВМ ОС. Дальнейшее развитие интерфейсов потребовало созданию новых устройств (сканер) и как следствие возникла необходимость распознавания, идентификации, преобразования из графического вида в символьный. Анализ снимков из космоса потребовал автоматической системы наблюдаемых объектов. Все это привело к тому, что во внешнее устройство встраивали память. В машинах 5-поколения заложено интеллектуализация и общение.

      Все это легло в основу совершенствования  систем сопряжения. Для создания такого интерфейса требуется:

1).Специальные  управляющие сигналы и их последовательность.

2).Устройство  сопряжения

3).Линии связи.

4).Программа,  реализующая обмен.

      Интерфейсом называется комплекс линий и шин, сигналов, электрических схем, алгоритмов и программ, предназначенных для осуществления обмена информации.

      В зависимости от типов соединительных устройств различают:

1. Внутренний интерфейс
2. Интерфейс ввода/вывода
3. Интерфейсы межмашинного обмена
4. Интерфейс человек-машина.

Для каждого  интерфейса характерно наличие специального комплекса. 

 

 
 
 

      Внутренний  интерфейс делается параллельным или  последовательно-параллельным.

      При использовании программно-технических  средств интерфейсы ввода/вывода делятся  на:

• физические
• логические.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      В зависимости от степени участия  ЦП в управлении, различают:

1).Режим сканирования (асинхронный)

2).Синхронный  режим

3).Прямой доступ  к памяти.

      Режим сканирования предусматривает опрос ЦП периферийного устройства. Режим сканирования прост, но имеет недостатки:

• процессор постоянно занят и не может выполнять другую работу
• при большом быстродействии периферийных устройств, процессор не успевает обработать информацию.

      В синхронном режиме ЦП запрашивает периферийные устройства, но не ждет ответа, а выполняет  другую работу.