·  система команд – наиболее эффективная для различных языков программирования.

 

 3. VLIW (Very Long Instruction Word) - с командными словами очень большой длины (статическая суперскалярная архитектура, 1979 г.). В команде длиной 64 разряда объединено несколько обычных команд, которые выполняются параллельно разными блоками процессора для повышения его быстродействия. Пример VLIW – суперкомпьютер Эльбрус-3.

Модели  выполнения команд процессорами

 

1. Последовательная (скалярная) – выполнение следующей команды начинается только после окончания выполнения предыдущей команды.

2. Конвейерная (параллелизм на уровне микроопераций) – выполнение следующей команды начинается до полного окончания выполнения предыдущей команды.

3. Суперскалярная (параллелизм на уровне команд) – выполняется несколько операций за один такт. Распознаются зависимые и независимые команды – первые выполняются по последовательной модели, а вторые – по конвейерной модели.

!*********************************************

Персональные  компьютеры

ПК  – это микропроцессорная система обработки данных, предназначенная для текущей ежедневной работы пользователя.

     Первый  ПК был сконструирован американской фирмой MIPS в 1975 г.

     В 1976 – Apple-1; 1977 – Apple-2 (8-разр.)

     В 1981 IBM – PC; 1983-84 –PC XT, PC AT (16-разр.). В 1986 IBM – PS/2 (32-разр.)

Классификация ПК

По  назначению и характеру  исполнения:

1. Портативные или переносные (porttable);
• наколенные (laptop);
• блокнотные (notebook);
• карманные (pocket);
2. Настольные
3. Профессиональные рабочие станции
4. Серверы

По  поколениям:

1. ПК 1-го поколения. В них используются   8-битные МП
2. ПК 2-го поколения – 16-битные МП
3. ПК 3-го поколения – 32-битные МП
4. ПК 4-го поколения – 64-битные МП

По производителям:

1. IBM – подобные (процессоры Intel)
2. Apple Macintosh  (процессоры Motorolla)

Структурная схема ПК

 

Системный блок реализует операции по обработке информации, осуществляет хранение программ и данных, управляет работой всех блоков, обеспечивая их взаимодействие

     Ядро  ПК составляют микропроцессор (МП) и внутренняя память.

     МП – устройство в виде БИС, реализующее все основные операции по обработке информации.

     У современных ПК используются МП из семейства МП компании Intel:

•…80486, Pentium…,Pentium Pro…, Celeron, Xeon, Merced…

и компании AMD:

•…K6, K7, K7 Duron, K7 Athlon…

    Внутренняя  память – часть памяти ПК (см. ниже).

     Материнская плата (системная плата) – конструктивно объединяет МП и внутреннюю память. Имеет еще переключатели для адаптации к разным типам микросхем и разъемы для подключения основных и дополнительных устройств.

     Контроллеры (адаптеры) – обеспечивают управление работой внешних устройств.

     Системная шина – для организации взаимодействия внешних устройств с ядром ПК.

     В состав системного блока входят еще:

• сетевой разъем – для получения питания от сети;
• порты – стандартные разъемы для подключения к ПК других блоков. Они есть:
• параллельные (LPT) – передают одновременно несколько битов инф. (сканер, принтер, плоттер);
• последовательные (COM) – передают бит за битом (флэш-память, модем).

     Внешние устройства

     НГМД, НЖМД, НОД – накопитель  на гибком МД, на жестком МД, на оптическом диске. Это устройства для чтения-записи информации на машинный носитель. 

     Монитор – устройство для отображения информации, вводимой с клавиатуры, или выводимой из памяти компьютера

По  конструктивному  решению:

• плоские – жидкокристаллические, плазменные, люминесцентные;
• на базе электронно-лучевой трубки.

По  принципу формирования изображения:

• векторные;
• растровые.

Основные  характеристики:

• разрешающая способность (1280х1024);
• размер точки (зерна) (0,29 мм);
• количество воспроизводимых цветов;
• размер экрана по горизонтали (н-р, 21дюйм);
• масса, габариты, потребляемая электроэнергия;
• частота разверстки (120 гц – раз в сек)

     Клавиатура  – устройство ввода информации.

       Наиболее распространена 101-клавишная. Имеются 2-х секционные, с подставками для кистей рук; с возможностью чтения штрихкодов и магнитных карточек. Основные характеристики:

• надежность;
• удобство в работе.

     Манипулятор "мышь" – управляет перемещением курсора по экрану дисплея. В графических редакторах используется для рисования.

По  принципу формирования сигналов перемещения:

• механические;
• оптические.

Основные  характеристики:

• количество  клавиш;
• разрешение – число импульсов, генерируемых при перемещении на 1 длины.

Принцип открытой архитектуры

     Фирма IBМ сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей (аналогично детскому конструктору). При этом методы сопряжения устройств с компьютером не держались в секрете, а были доступны всем желающим. Этот принцип называется принципом открытой архитектуры.

     Пользователи  могут самостоятельно расширять возможности своих компьютеров, покупая дополнительные устройства и подсоединяя их в свободные разъемы на системной плате.

**********************************************

 

     4. Память ПК

     Память  ЭВМ – совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называют запоминающими устройствами (ЗУ).

     Основные  операции в памяти – запись и считывание (байта, машинного слова или блока данных). Обе эти операции называются обращением к памяти.

     Емкость памяти – максимальное количество данных, которые могут в ней храниться.

     Единицы измерения емкости памяти: бит, байт, Килобайт, Мегабайт, Гигобайт, Терабайт, Петабайт, Экзабайт.

       Быстродействие памяти – продолжительность операции обращения.

1. В зависимости от реализуемых операций обращения различают ЗУ:

• с произвольным обращением (возможны чтение и запись данных в память) - RAM;
• только для считывания информации (“постоянная” или “односторонняя”) - ROM.

2. По способу организации доступа различают ЗУ:

• с произвольным доступом (н-р, РОН, кэш-память) – время доступа не зависит от места расположения участка памяти, к которому происходит обращение;
• с прямым доступом (н-р, дисковые устройства) – возможность обращения к некоторому участку носителя для чтения или записи циклически повторяется;
• с последовательным доступом (н-р, МЛ) – производится последовательный просмотр участков носителя информации, пока не будет найден нужный.

3. По выполняемым в ЭВМ функциям различают ЗУ:

1) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ,  оперативная или основная память) – для хранения информации (данных, программ, промежуточных и конечных результатов обработки), непосредственно используемой в процессе обработки данных. ОЗУ – это память RAM. Она быстродействующая, но небольшого объема (у современных ПК – 512 Мб, 1024 Мб);

2) постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – для хранения программ и данных, которые определяют работу  ПК после включения питания. Это память ROM;

3) полупостоянное запоминающее устройство  (ППЗУ) – для хранения параметров конфигурации компьютера, которые проверяются при загрузке операционной системы и могут быть изменены;

4) кэш-память – сверхоперативная буферная память, предназначенная для промежуточного хранения наиболее часто используемых процессором данных. Она служит для частичной компенсации разницы в скорости работы процессора и ОЗУ. Емкость – до 1 Мб.

5) видеопамять – память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора (емкость – от1 до 32 Мб).

     Перечисленные ЗУ составляют внутреннюю память ПК.

     Внешняя память

     ПК  имеют медленнодействующую, но большого объема внешнюю память. Ее составляют следующие внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

1.Жеские  магнитные диски  (HDD, винчестеры).

Их  основные характеристики:

• емкость (сотни Гб);
• размер (3,5 дюйма у настольных ПК и 2,5 или 1,8 – у портативных), толщина;
• скорость вращения (до 15000 оборотов/мин);
• время доступа к диску (10-12 микросекунд).

2.Гибкие  магнитные диски (FDD, флоппи-диски). Их основные характеристики:

• размер (3,5 дюйма);
• емкость (1,44 Мб).

3.Оптические  диски. Принцип их работы основан на использовании лазерного луча для чтения-записи инф. Они есть:

• незаписываемые – CD-ROM (до 800 Мб);
• с однократной записью (CD-R);
• перезаписываемые (CD-RW).

  К ОД относятся также DVD-диски – цифровые диски, ориентированные на видеопродукцию (4,7–17 Гб).

4.Флэш-память – энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство, позволяющее перезаписывать информацию. У нее:

• высокая емкость (до 256 Гб);
• высокая скорость обмена данными (до 10 Мбит/c);
• малый размер;
• долговечность;
• низкое энергопотребление.