Архитектор компьютер: Купить компьютер для CAD-проектирования в 2020 году в магазине HYPERPC в Москве

Архитектура современных компьютеров

Определение 1

Архитектура современных компьютеров — это схематичное представление структурного построения компьютеров и описание принципов работы составляющих их компонентов.

Под архитектурой компьютера понимается набор определённых правил реализации электронной вычислительной системы, а кроме того, основные отличия и особенности технологий, применённых в ней. Архитектуру персонального компьютера возможно использовать как инструмент для выработки стандартов. То есть компьютерные системы по этим стандартам возможно реализовать по сформированным схематическим решениям и технологиям.

Соединение различных концептуальных подходов в одном архитектурном решении, способствует распространению данной модели персонального компьютера на рынках, даёт возможность проектировать программное обеспечение разным компаниям, которое со сто процентной вероятностью подойдёт для него. Единая архитектура персонального компьютера фактически позволяет компьютерным фирмам плотно сотрудничать между собой с целью усовершенствования отдельных его технологий и компонентов.

Готовые работы на аналогичную тему

Под архитектурой можно также понимать комплекс методов сборки компьютера или его элементов, которые приняты в терминах отдельных брендов. В данном контексте, архитектура, выработанная компанией, принадлежит ей как интеллектуальная собственность и применяется исключительно ей, является инструментарием конкуренции на рынке. Но при этом технологические особенности различных брендов часто классифицируются как общая концепция, соединяющая в себе главные особенности, характеризующие разные модели компьютеров.

Архитектура компьютеров в классическом варианте

Главные принципы, по которым могли быть сконструированы персональные компьютеры согласно целевой логической структуре, были предложены Нейманом, известным учёным-математиком. Методические положения, предложенные Нейманом, являются классической архитектурой персонального компьютера. Компьютер должен иметь в своём составе следующие главные элементы:

1. Блок логики и арифметики.
2. Блок управления.
3. Блок внешнего устройства памяти.
4. Блок оперативной памяти.
5. Блок ввода-вывода данных.

Согласно этой структуре, работа отдельных элементов должна выполняться в строго определённом порядке. Прежде всего в память персонального компьютера загружается информация из выполняемой программы. Информационные данные могут быть введены при помощи внешних устройств. Далее блок управления берёт информацию из памяти компьютера и отправляет её на обработку. При обработке информации могут быть задействованы другие элементы компьютера.

Архитектура современных компьютеров

Замечание 1

Архитектура современных персональных компьютеров имеет отличия от классической, но в целом является её продолжением. Главным и основным отличием современных персональных компьютеров является объединение арифметического, логического блоков и блока управления в один элемент, который называется центральным процессором.

Это объединение произошло благодаря повышению степени интеграции микросхем и их развитию, что дало возможность поместить в маленькую по габаритам деталь обширный набор выполняемых процедур. Архитектура нынешних персональных компьютеров отличается также тем, что имеет в своём составе контроллеры. Их появление вызвано изменением роли процессора как главного устройства, выполняющего процедуру обмена информацией с внешними устройствами. Возможности новых микросхем позволили убрать ввод-вывод из функций процессора. Были разработаны разнообразные каналы обмена данными, а также наборы микросхем, которые в последствии получили название контроллеры.

Архитектура IBM

Фирма IBM спроектировала архитектуру персонального компьютера, которая стала по факту мировым стандартом. Её отличие заключается в полностью открытой структуре. То есть персональный компьютер согласно этому стандарту перестал являться законченным изделием от бренда. Фирма IBM не считается монополистом на компьютерном рынке, но это один из пионеров в плане выработки общепризнанной архитектуры. Пользователи или фирмы, которые собирают персональные компьютеры на базе IBM, имеют возможность самим определить набор элементов, включаемых в состав компьютера. Кроме того, есть возможность замены комплектации компьютера на более продвинутую. Очень быстрый прогресс технологий в компьютерной сфере дал возможность реализовать открытую архитектуру персональных компьютеров.

Структура программного обеспечения для компьютеров на базе архитектуры IBM

Главным критерием, по которому персональный компьютер можно отнести к платформе IBM, является возможность работы с различными операционными системами. И это тоже является следствием открытости данного архитектурного вида. Компьютеры, выполненные на платформе IBM, могут оснащаться операционными системами Windows, Linux в самых разных исполнениях, и, кроме этого, другими операционными системами, совместимыми с аппаратным обеспечением персональных компьютеров с данной архитектурой. Помимо программного обеспечения от известных брендов, на платформу IBM возможно ставить разные другие программы малоизвестных авторов, разработка и установка которых, как правило, не требует согласовывать их с компаниями, производящими аппаратные компоненты. В состав программных элементов, имеющихся во всех компьютерах на основе IBM, входит базовая система ввода-вывода, которая называется BIOS. Её назначение заключается в обеспечении выполнения главных аппаратных операций персонального компьютера независимо от типа установленной на компьютере операционной системы. Это тоже является признаком открытой архитектуры, разработчики BIOS весьма толерантно относятся к проектировщикам операционных систем и других программных продуктов. Да и сам факт выпуска BIOS под разными брендами тоже является признаком открытости.

Софт для архитектора | Блог Софт Культуры

Если архитектора больше интересуют концептуальное проектирование и первые стадии проектной работы — конкурсы, быстрая прикидка идей, — то, как правило, идеального знания SketchUp и Photoshop вместе с инструментом для черчения ему хватает с головой.

Чтобы самостоятельно делать красивые картинки, молодому архитектору нужно погружаться в ремесло визуализации — но не очень глубоко, чтобы не стать молодым визуализатором. Для такого погружения пригодятся связки Corona + 3ds Max или V-Ray + SketchUp / Rhinoceros. Выбор зависит от программы для моделирования: например, если ты работаешь в Revit, логичнее всего визуализировать проект с помощью Corona, потому что модель можно без лишних усилий импортировать в 3ds Max и быстро настроить материалы и свет — эта связка разработана хорошо. А если ты работаешь в SketchUp или в Rhino, то лучше визуализировать проекты в V-Ray, потому что связка V-Ray + SketchUp / Rhino тоже позволяет делать все быстро и качественно.

Можно освоить и более редкие инструменты визуализации — например, Octane Render: он есть и на Rhino, и на SketchUp, то есть для работы с ним не нужен 3ds Max, зато нужна видеокарта от NVIDIA, которая есть не у всех, а значит, Octane Render нельзя рекомендовать как общее решение.

Если архитектор хочет углубиться в BIM, строительные технологии и в менеджмент проектирования и строительства, BIM-инструменты — бездонный ресурс: можно глубоко копать и осваивать Dynamo — плагин на Revit, — чтобы делать квартирографию и автоматизировать некоторые процессы проектирования.

Для аналитических задач или экспериментов с формой необходимо иметь в арсенале какой-то алгоритмический инструмент. Например, Grasshopper вместе с Rhino. Rhino без Grasshopper — это просто точный инструмент для моделирования. Связка Rhino и ArchiCAD хорошо налажена. С Revit будет больше проблем, если заниматься алгоритмическими экспериментами, потому что швов в рабочем процессе будет больше — но и это возможно.

Если архитектор хочет пойти в урбанистику или градостроительство, ему нужны GIS-инструменты — QGIS, который доступен бесплатно, или платный ArcGIS. Эти инструменты становятся все более важными.

В любом случае «золотого ключика» — одной или двух программ, которые ты можешь выучить и которые тебя во всех случаях жизни спасут, — просто нет. Специфика архитектурной профессии в том, что нужно потратить значительное количество времени и выучить много всего, чтобы потом в этом плавать как рыба в воде и не чувствовать напряжения и каких-то ограничений, связанных с инструментами.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Архитектура компьютерной системы

Аннотация: В лекции подробно рассмотрена архитектура компьютерной системы: управление прерываниями, памятью, вводом-выводом, иерархия памяти, ассоциативная память (кэширование), защита памяти, аппаратная защита памяти в системах с теговой архитектурой.

Презентацию к данной лекции Вы можете скачать здесь.

Введение

В данной лекции рассмотрим более подробно архитектуру компьютерной системы. Будут рассмотрены следующие вопросы:

1. функционирование компьютерной системы
2. архитектура ввода-вывода
3. структура памяти
4. иерархия памяти
5. аппаратная защита памяти
6. общая архитектура системы.

Архитектура компьютерной системы

Компьютерная система имеет модульную структуру. Для каждого устройства (память, внешние устройства) в системе имеется специальное устройство управления (иначе говоря, специальный процессор), называемый контроллером устройства. Все модули (центральный процессор, память и контроллер памяти, внешние устройства и их контроллеры) соединены между собой системной шиной (system bus),через которую они обмениваются сигналами. Как мы уже знаем, работой каждого контроллера управляет драйвер — специализированная низкоуровневая программа, являющаяся частью ОС.

Вот типичная структура современной настольной или портативной компьютерной системы, с указанием наиболее распространенных типов устройств и их характеристик.

Центральный процессор – устройство, выполняющее команды (instructions) компьютерной системы. В современных компьютерах, как правило, он является многоядерным (см. «Особенности ОС для различных классов компьютерных систем. ОС реального времени. ОС для облачных вычислений» ), т.е. имеет в своем составе от 2 до 32 ядер (копий) процессора, параллельно работающих на общей памяти, либо гибридным (см. «История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени» ), состоящим из центрального и графического процессоров. Производительность каждого ядра – 3 – 3.2 GHz. Заметим, что под производительностью понимается в данном случае

тактовая частота процессора (ядра) – время выполнения им одной самой простой машинной команды. Однако есть и другие важные факторы, определяющие общую производительность системы, — тактовая частота памяти и системной шины. Фактически итоговую производительность системы можно оценить по самой медленной из этих частей системы (обычно это системная шина). Эти характеристики необходимо принимать во внимание при выборе и покупке компьютера.

Оперативная (основная) память, или просто память – устройство, хранящее обрабатываемые данные. Объем памяти – 1 – 16 гигабайт и более; меньший объем памяти использовать не рекомендуется, так как это может привести к значительному замедлению системы. Тактовая частота памяти – 667 MHz – 1.5 GHz.

Системная шина – устройство, к которому подсоединены все модули компьютера и через которое они обмениваются сигналами, например, о прерываниях. Тактовая частота шины – 1 – 1.5 GHz (это и есть фактически некая суммарная производительность системы). Обычно используется шина типа PCI (Peripheral Component Interconnect).К ней могут быть подсоединены процессор, память, диски, принтер, модем и другие внешние устройства.

Порты – устройства с разъемами для подключения к компьютеру внешних устройств. Каждый порт имеет свой контроллер (и, соответственно, свой драйвер).

Чаще всего используется порт USB (Universal Serial Bus),с характерным плоским разъемом, размером порядка 1 см, с изображением трезубца. К портам USB могут подключаться большинство видов устройств, причем для этого не требуется предварительно отключать компьютер и подключаемое устройство, что очень удобно. Имеется несколько стандартов USB с различным быстродействием. Наиболее распространен ныне стандарт USB 2.0, обеспечивающий быстродействие порта 240 – 260 мегабит в секунду. Для сравнения, предыдущий стандарт – USB 1.0 – обеспечивал лишь 10 – 12 мегабит в секунду (как говорится, почувствуйте разницу). Распознать тип USB-порта на Вашем компьютере можно, если вывести информацию об устройствах; в Windows: Мой компьютер / (правая кнопка мыши) Свойства / Оборудование / Диспетчер устройств / Устройства USB. При этом контроллер порта USB 2.0 будет обозначен как расширенный (enhanced).Если это не так, Вам необходимо модернизировать порты USB или сам компьютер, иначе при переписи на флэшку Вам придется ждать в 20 раз дольше (!). Существуют также «переходники» USB 1.0 -> USB 2.0. Новейший стандарт USB 3.0, реализация которого только началась, обеспечит быстродействие не менее 1 гигабита в секунду. К порту USB можно подключать клавиатуру, мышь, принтеры, сканеры, внешние жесткие диски, флэшки и даже TV-тюнеры — устройства для приема телевизионного сигнала с антенны и показа телевизионного изображения на компьютере. Рекомендуется каждое устройство подключать всегда к одному и тому же порту USB, иначе для некоторых устройств (например, того же TV-тюнера) могут возникнуть проблемы.

Порты COM (communication ports) – порты для подключения различных коммуникационных устройств, например, модемов – устройств для выхода в Интернет и передачи информации по аналоговой или цифровой телефонной линии. Более старое название стандарта COM-порта – RS-232. В компьютерах 10-15 – летней давности к COM-порту часто подключалась мышка (сейчас она, разумеется, подключается через USB). Разъемы COM-портов имеют два формата – «большой» (с 25 контактами — pins ) и «малый» (с 9 контактами). В современных компьютерах часто разъемы COM-порты отсутствуют, но операционная система, по традиции, имитирует наличие в системе виртуальных COM-портов – воображаемых COM-портов, которые ОС как бы инсталлирует в систему при установке, например, драйверов для взаимодействия через Bluetooth или через кабель компьютера с мобильным устройством. При этом физически мобильный телефон или органайзер может быть подключен к порту USB (или соединен с компьютером беспроводной связью), но все равно для взаимодействия с ним ОС использует виртуальный COM-порт, обычно с большим номером (например, 10 или 15). COM-порт иначе называют последовательным портом (serial port),так как, с точки зрения ОС и драйверов, COM-порт – это символьное устройство последовательного действия.

Порт LPT (от line printer), или параллельный порт – это ныне уже устаревший вид порта для подключения принтера или сканера, с толстым в сечении кабелем и большим разъемом. Все новые модели принтеров и сканеров работают через USB-порты. Однако иногда приходится решать задачу подключения к новому компьютеру старого принтера. Если на компьютере нет LPT-порта, приходится покупать специальный переходник, подключаемый к USB или другим портам. Однако и здесь возможен сюрприз (по личному опыту автора) – разъем LPT-порта имеет несколько не совместимых друг с другом модификаций. Лучше всего иметь в домашнем «вычислительном центре» один старый компьютер с LPT-портом и через него и подключать старые принтеры, обеспечивая обращение к ним с других компьютеров через домашнюю локальную сеть. Неудобство LPT-порта в том, что он требует предварительно выгрузить ОС и выключить принтер, и только после этого выполнять подсоединение к компьютеру, иначе возможен выход из строя принтера или компьютера. LPT-порт может, как правило, работать и для ввода информации, например, со сканером, но для этого требуется в низкоуровневой утилите Setup, запустив ее при загрузке ОС (обычно – клавишей Del), установить для LPT-порта специальный режим работы: EPP – Extended Parallel Port.

Порты SCSI и SCSI-устройства. SCSI (Small Computer System Interface ; произносится » скАзи»,с ударением на первом слоге) – интерфейс, адаптеры и порты для подключения широкого спектра внешних устройств – жестких дисков, CD-ROM / DVD-ROM, сканеров и др. Стандарт SCSI был предложен в начале 1980-х гг. и получил широкое распространение, благодаря фирме Sun, которая широко использовала его в своих рабочих станциях. Характерной удобной возможностью SCSI является возможность подключения к одному SCSI-порту гирлянды (цепочки) SCSI-устройств (до 10), каждый из которых имеет уникальный для данного соединения SCSI ID – число от 0 до 9, устанавливаемое обычно на задней панели SCSI-устройства. Например, по традиции, SCSI ID сканера обычно равен 4. На одном из концов цепочки – SCSI-порт с контроллером, на другом – терминатор – переключатель на задней панели устройства, устанавливаемый в определенное положение как признак конца SCSI-цепочки. Каждое устройство, кроме последнего, соединено со следующим SCSI-устройством специальным кабелем. SCSI-разъем напоминает разъем порта LPT, однако имеет по бокам специальные металлические захваты («лапки») для большей надежности подключения. Преимущество SCSI, кроме возможности использования гирлянд устройств, в его быстродействии, а также надежности. Ранние модели SCSI имели скорость обмена информацией до 10-12 мегабит в секунду, сейчас – 240-250 мегабит в секунду. Имеется несколько стандартов SCSI (в том числе – Wide SCSI, Ultra Wide SCSI), к сожалению, не совместимых по разъемам. Автор до сих пор использует SCSI-сканер 10-летней давности, подключенный к старому компьютеру, и имеет большой положительный опыт использования SCSI-устройств для рабочих станций SPARC.

Порт VGA (Video Graphic Adapter) используется для подключения монитора (дисплея),управляемого графическим контроллером (процессором).

IEEE 1394 (FireWire) – порты для подключения цифровых видеокамер или фотоаппаратов. Характерная особенность – небольшой блестящий плоский разъем шириной 3-5 мм (имеются два его стандарта). Порт работает в дуплексном режиме, т.е. позволяет управлять не только вводом информации с камеры в компьютер, но и установками самой камеры (например, перемоткой ленты) с помощью компьютерной программы (например, Windows Movie Maker). С помощью такого же порта может быть подключен также телевизор, имеющий интерфейс FireWire. Характерной особенностью современных компьютеров является то, что FireWire-порты монтируются прямо на материнской плате (motherboard) – основной печатной плате компьютера, на которой смонтированы процессор и память, — столь большое значение придают производители компьютеров портам для обмена мультимедийной информацией. В таких случаях в технических характеристиках компьютера обычно указывается: «FireWire on board (на борту)».Читателям рекомендуется не путать FireWire с Wi-Fi (см. «История ОС. Отечественные ОС. Диалекты UNIX. Режимы пакетной обработки, мультипрограммирования, разделения времени» ) – стандартом быстрой беспроводной связи; эти сокращения забавно напоминают друг друга из-за привязанности американцев к аббревиатурам в «детском стиле».

HDMI (High Definition Multimedia Interface) – интерфейс и порт. позволяющий подключить к компьютеру телевизор или другое видеооборудование, обеспечивающее наилучшее качество воспроизведения (HD – High Definition). Разъем HDMI напоминает разъем USB. HDMI-порт входит в комплектацию всех современных портативных компьютеров.

Bluetooth – устройства для беспроводного подключения (с помощью радиосвязи) к компьютеру мобильных телефонов, органайзеров, а также наушников, плейеров и многих других полезных устройств. Удобство Bluetooth в том, что компьютер и телефон остаются соединенными, даже если отойти от компьютера с телефоном на некоторое расстояние (например, в другую комнату), не более 10-15 метров (Bluetooth 2.0). Новый стандарт Bluetooth 3.0 обеспечивает взаимодействие на расстоянии 200-250 м. Обычно портативные компьютеры комплектуются встроенными адаптерами Bluetooth, либо можно приобрести адаптер Bluetooth, подключаемый через USB. Недостаток Bluetooth – относительно маленькая суммарная скорость передачи информации. Например, при пересылке на компьютер через Bluetooth с мобильного телефона Nokia 3230 цифровой фотографии объемом 500 килобайт требуется ждать порядка 10 – 15 секунд.

Инфракрасный порт (IrDA) – порт для подключения ноутбука к мобильному телефону (или двух ноутбуков друг к другу) через инфракрасную связь. Неудобство портов IrDA – необходимость установки двух соединяемых устройств рядом, на расстоянии 20-30 см друг от друга, без физических препятствий между ними. Скорость передачи информации – 10-12 мегабит в секунду. Современные ноутбуки уже не комплектуются портами IrDA.

Имеются также сетевые устройства – порты и адаптеры – для подключения компьютера к локальной сети.

Бесплатный учебник электроники, архитектуры компьютера и низкоуровневого программирования на русском языке

Господа! Я рад сообщить, что наконец-то все желающие могут загрузить бесплатный учебник на более чем 1600 страниц, над переводом которого работало более полусотни человек из ведущих университетов, институтов и компаний России, Украины, США и Великобритании. Это был реально народный проект и пример международной кооперации.

Учебник Дэвида Харриса и Сары Харрис «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», второе издание, 2012, сводит вместе миры программного обеспечения и аппаратуры, являясь одновременно введением и в разработку микросхем, и в низкоуровневое программирование для студентов младших курсов. Этот учебник превосходит более ранний вводный учебник «Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем» от Дэвида Паттерсона и Джона Хеннесси, причем соавтор предыдущего учебника Дэвид Паттерсон сам рекомендовал учебник от Харрисов как более продвинутый. Следуя новому учебнику, студенты строят реализацию подмножества архитектуры MIPS, используя платы с ПЛИС / FPGA, после чего сравнивают эту реализацию с индустриальными микроконтроллерами Microchip PIC32. Таким образом вводится вместе схемотехника, языки описания аппаратуры Verilog и VHDL, архитектура компьютера, микроархитектура (организация процессорного конвейера) и программирование на ассемблере — в общем все, что находится между физикой и высокоуровневым программированием.

Как загрузить? К сожалению, не одним кликом. Сначало надо зарегистрироваться в пользовательском коммьюнити Imagination Technologies, потом зарегистрироваться в образовательных программах на том же сайте, после чего наконец скачать:

Последовательность регистрации:

1) зарегистрироваться в коммьюнити community.imgtec.com/register
2) подтвердить емейл
3) login в коммьюнити
4) пойти в imagination university program — community.imgtec.com/university/university-registration
5) пойти в меню University | Join IUP
6) заполнить
7) пойти в community.imgtec.com/downloads/digital-design-and-computer-architecture-russian-edition и наконец скачать

Также в поле телефонного кода страны есть баг — вместо «максимум три символа» она требует «минимум три символа», из-за чего в Великобритании сайт работает (+44), а в России и США — нет (код +7 и +1). Напишите туда что-нибудь абстрактное.

К сожалению сайт только начал работать, и регистрация сделана криворуко. Я извиняюсь за такую накладку, это должны поправить скоро.

Cлайды об учебнике — bit.ly/hh3slides

Список участников:

а также Фонд Инфраструктурных и Образовательных Программ РОСНАНО.

Авторы учебника:

Дэвид Харрис:

Сара Харрис:

Американская и санкт-петербургская часть команды переводчиков:

Американская и британская часть команды переводчиков:

Но вообще идея этого перевода появилась на Красной Площади, когда Иван из МИФИ (крайний слева) сказал Юрию из Imagination Technologies (в центре) «а что если организовать перевод Harris & Harris колхозом»?

понятие и принципы работы — Отзывы о рефератных компаниях Рунета

Содержание:

1. Истоки
2. Последовательность работы компьютера
3. Архитектура современных компьютеров: структура и принципы работы
4. Многопроцессорная архитектура ПК: особенности и нюансы
5. Устройство компьютера: архитектура с параллельными процессорами

В повседневное использование всё чаще входит понятие «архитектура персонального компьютера», но что оно в себя включает? По факту, это – функциональная система, которая сочетает в себе структурные элементы персонального компьютера (начиная от логических узлов и заканчивая схемами) и его программное обеспечение.

В основе работы современных компьютеров лежит программное управление, которое является базовым принципом их работы. Архитектура компьютера актуализируется в результате создания связей между частями компьютера, а именно – между логическими узлами и другими устройствами. Так, к логическим уздам можно отнести как оперативное запоминающее устройство, так и внешние, и периферийные устройства.

Истоки

Одной из первых появилась в середине прошлого века классическая архитектура персонального компьютера, авторство которой принадлежит Д. Нейману. В статье, изданной Д. Нейманом, Г. Голдштейном и А. Бёрксом были изложены основы конструкции и работы ЭВМ, благодаря этим знаниям и появились новые устройства, которые к нашему времени стали повсеместно доступны и распространены. Конечно, каждый новый выпуск устройств отличался от предыдущего: его характеристики улучшались, модифицировались, добавлялись новые функции, но основа, которой являются сформулированные принципы, оставалась неизменной.

Данные принципы заключаются в следующем:

1. Машинам гораздо проще использовать двоичный код счисления и руководствоваться им при выполнении различных операций.
2. Для корректной и системной работы компьютера, ему необходима операционная система. Она служит некой главной программой, которая запускает и контролирует внутренние процессы устройства. Без открытия этого факта, было бы невозможным развитие программирования, так как операционная система в современных компьютерах является базисом его работы.
3. У персонального компьютера есть память, которая позволяет хранить какой-то объём данных, включая различные программы. При этом все данные и произведённые с ними операции кодируются в двоичном коде.
4. Благодаря тому, что каждая ячейка памяти имеет свой адрес, компьютер в любой момент времени может обратиться к какой-то из них. Данное открытие позволило программированию перейти к использованию переменных.
5. Любая часть кода доступна практически в любой момент. Это доказывается тем, что при использовании какой-либо программы, пользователь имеет возможность перейти к использованию другой. Причём эти процессы происходят параллельно друг другу.

Главная особенность заключается в том, что аппаратура остаётся статичной, в то время как набор программ может меняться.

Структура персонального компьютера, предложенная Д. Нейманом, изображена на данной схеме (рис. 1).

Рисунок 1. Структура персонального компьютера

Таким образом, в состав компьютера входили такие части как внешнее и оперативное запоминающее устройство, устройство ввода, устройство вывода, устройство управления (координация) и устройство выполнения арифметико-логических операций.

Последовательность работы компьютера

• В запоминающее устройство вводились данные и программы.
• Через устройство арифметико-логических операций проходили данные из запоминающего устройства. Запись в память происходила посредством последовательных команд, направляющих содержимое в ячейки, чего не сказать о данных обработки, которые направлялись в ячейки произвольно.
• Из арифметико-логического устройства результаты обработки переходят в запоминающее устройство, если информацию сохраняют, или в устройство вывода, если её нужно распространить. Особенность здесь заключается в том, что все команды кодируются в понятном для компьютера формате, а когда происходит вывод информации, она становится пригодной для использования человеком, и понятна ему без дешифровки.
• Команда для компьютера заключается в том, что необходимо установить связь между запросом пользователя и адресом ячейки. Таким образом реализуется определённая операция, которая проводит эту связь и записывает результат, в зависимости от запроса, в определённую ячейку. Затем эта память остаётся на хранение в запоминающем устройстве.
• В управляющем устройстве содержится ячейка, которая позволяет В случае с управляющим устройством, команды могут быть двух видов – поступающие от управляющего устройства и получаемые управляющим устройством результаты команд. После обработки команды управляющего устройства, содержимое ячеек помещается в регистр команд, что даёт ему возможность зафиксировать процессы, проходящие в памяти и проконтролировать их. Тем не менее, все операции на этом этапе переходят в компетенции арифметико-логических операций и аппаратных средств.
• Затем счётчик команд увеличивает показатели на 1 соответствующе и прописывается новая команда. При этом возможен переход из определённой ячейки в конкретно отведённую, то есть в командах есть последовательность.

Архитектура современных компьютеров: структура и принципы работы

В качестве основополагающего условия работы персональных компьютеров в наше время можно назвать работу по магистрально-модульному принципу. Это реализуется за счёт того, что персональный компьютер состоит из модулей, каждый из которых является самобытной единицей. К таковым можно отнести, например, принтер или даже процессор.

Архитектура современного компьютера позволяет компоновать аппаратуру и делать самостоятельный выбор в пользу использования тех или иных средств – она открыта и предполагает возможность встраивания в систему дополнительных средств для достижения установленных целей и реализации задач.Установленный принцип позволяет пользователю самостоятельно определять комплектацию своих устройств и даже самостоятельно обновлять их. Магистральный аспект позволяет качественно и своевременно обмениваться информацией при помощи установления связей, за что отвечает магистральная шина. Она представляет собой элемент, располагающийся на материнской плате.

Примечание 1
Принципа архитектуры компьютера постоянно усовершенствуется для того, чтобы иметь возможность устанавливать всё новые и новые связи, при этом делать это быстро, мобильно и качественно. Современные потоки информации предполагают совершенствование аппаратных средств. Все команды компьютера реализуются за счёт средств системной памяти, поэтому в связке с процессором, ускорение процесса обмена информацией между элементами компьютера, приводит к ускорению работы компьютера, в целом.

Однако существует одна важная деталь: чтобы эти процессы проходили быстрее, необходимо учитывать скоростные возможности магистрали. Как же решить эту задачу? Решение нашлось. Чтобы ускорение стало возможным, необходимо подключить системную память не к магистрали, а к высокоскоростной шине. В связи с особенностями работы этого элемента, обмен будет реализовываться проще и быстрее.

Таким образом, использование компьютера с магистралью сходит на нет и на смену ему приходит компьютер с шиной, а затем – с тремя шинами. Что мы и имеем на данный момент времени.

Рисунок 2. Трехшинная структура ПК

Процессор в современных компьютерах состоит из управляющего устройства и арифметико-логического устройства. Если спустится ещё на один структурный уровень, то структуру процессора, в частности, составляют интегральные схемы. В зависимости от количества этих схем, можно говорить о микропроцессорах или микропроцессорных комплектах.

Многопроцессорная архитектура ПК: особенности и нюансы

Если в компьютере несколько процессоров, то его работа выглядит следующим образом – много различных потоков информации реализуются одновременно. Конечно, такие компьютеры имеют преимущества перед компьютерами с одним процессором.

Рисунок 3. Архитектура многопроцессорного ПК

Устройство компьютера: архитектура с параллельными процессорами

В такой архитектуре работает одно управляющее устройство, но под его управлением находятся несколько арифметико-логических устройств. Это подразумевает то, что команд много, но все они обрабатываются аналогичным образом.

Рисунок 4. Архитектура с параллельным процессором

Новая редакция популярного бесплатного учебника электроники, архитектуры компьютера и низкоуровневого программирования

Господа! Только что на сайте Imagination Technologies вышло исправленное издание бесплатного учебника на русском языке «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера» Дэвида Харриса и Сары Харрис (кстати, они не супруги и вообще не родственники – просто так совпало). Предыдущее издание этого учебника вышло год назад, пост о нем собрал 145,000 просмотров на Хабре, количество скачиваний с британского сайта вызвало у его британских админов подозрение, что их атакуют русские хакеры, а впоследствие команду переводчиков лично благодарили за учебник преподаватели МФТИ, МВТУ им. Баумана, харьковского ХНУРЭ и других университетов.

Книжка содержит «введение во все», доступное способному школьнику или младшему студенту, который после ее прочтения может спроектировать, написать на SystemVerilog или VHDL и реализовать на ПЛИС несложный, но при этом совершенно настоящий конвейерный процессор. Книга написана живым языком и для введения концепций, например конечных автоматов, использует примеры типа:

К сожалению, так же как и год назад, скачивание книжки с сайта imgtec.com сделано криворуко. Регистрироваться нужно дважды – сперва в члены Imagination Community, а потом в члены Imagination University Program. К счастью, в этом году двойную регистрацию можно сделать на одной и той же странице – для этого достаточно ответить «Yes” на написанный в конце вопрос «Do you also want to register for the Imagination University Programme?» — и заполнить еще одну открывшуюся простыню. Кроме этого, после подтверждения регистрации нужно вернуться (например нажатием «назад-назад» в браузере) на страницу, с которой собственно и скачивается файл. Я думаю, что после более тесной интеграции Европы со странами русского языка, качество британских веб-сайтов улучшится из-за повышения конкуренции среди веб-девелоперов. Но пока, увы, прийдется потерпеть и скачивать учебник вот таким образом:

Вот такая ссылка: http://community.imgtec.com/downloads/digital-design-and-computer-architecture-russian-edition-second-edition

ведет вот на такую:

http://community.imgtec.com/register

После чего там в конце будет незаметно стоять вот такой вопрос:

И когда вы нажмете на квадратик, вниз откроется вот такая форма:

Если вы забыли нажать на квадратик, вот альтернативная последовательность регистрации:

1) зарегистрироваться в коммьюнити community.imgtec.com/register
2) подтвердить емейл
3) login в коммьюнити
4) пойти в imagination university program — community.imgtec.com/university/university-registration
5) пойти в меню University | Join IUP
6) заполнить
7) пойти в community.imgtec.com/downloads/digital-design-and-computer-architecture-russian-edition-second-edition и наконец скачать

Теперь о содержании. Я поместил в этот пост слайды о содержании учебника Харрис-энд-Харрис из начального поста год назад, а также окончательное расписание семинаров в Алма-Ате 22-26 августа, которые в значительной степени основаны на материалах данного учебника. Коллеги из образовательного сообщества Казахстана решили улучшить у себя уровень обучения студентов технологиям, связанным с интернетом вещей, компьютерной архитектурой, программированием встроенных систем, использованием ПЛИС-ов и мироконтроллеров. Презентация Харрис-энд-Харрис, материалов по MIPSfpga и курса Connected MCU хорошо вписалась в эту повестку дня.

После Казахстана мы с коллегами планируем и семинары в России и Украине, как на уже упоминавшиеся темы (MIPSfpga, Connected MCU), так и новые семинары Nanometer ASIC о полупроводниковом производстве.

Cлайды о содержании учебника из начального поста:

Список участников:

а также Фонд Инфраструктурных и Образовательных Программ РОСНАНО.

А вот черновики пары роликов, которые мы с коллегами из TraceAir начали снимать для популяризации идей обучения цифровой схемотехнике, компьютерной архитектуре, Верилогу, СнК итд в России:

А теперь окончательное расписание семинаров в Алма-Ате 22-26 августа, которые в значительной степени основаны на материалах данного учебника:

Спасибо за внимание!

Классическая архитектура ПК. Основные особенности архитектуры современных ПК :: SYL.ru

Несмотря на то что современные модели компьютеров представлены на рынке широким спектром брендов, собраны они в рамках небольшого количества архитектур. С чем это связано? Какова специфика архитектуры современных ПК? Какие программные и аппаратные компоненты ее формируют?

Определение архитектуры

Что такое архитектура ПК? Под этим довольно широким термином принято понимать совокупность логических принципов сборки компьютерной системы, а также отличительные особенности технологических решений, внедряемых в нее. Архитектура ПК может быть инструментом стандартизации. То есть компьютеры в рамках нее могут собираться согласно установленным схемам и технологическим подходам. Объединение тех или иных концепций в единую архитектуру облегчает продвижение модели ПК на рынке, позволяет создавать программы, разработанные разными брендами, но гарантированно подходящие для нее. Единая архитектура ПК также позволяет производителям компьютерной техники активно взаимодействовать на предмет совершенствования тех или иных технологических компонентов ПК.

Под рассматриваемым термином может пониматься совокупность подходов к сборке компьютеров или отдельных его компонентов, принятых на уровне конкретного бренда. В этом смысле архитектура, которая разработана производителем, является его интеллектуальной собственностью и используется только им, может выступать конкурентным инструментом на рынке. Но даже в таком случае решения от разных брендов иногда могут быть классифицированы в рамках общей концепции, объединяющей в себе ключевые критерии, которые характеризуют компьютеры различных моделей.

Термин «архитектура ПК» информатика как отрасль знаний может понимать по-разному. Первый вариант трактовки предполагает интерпретацию рассматриваемого понятия как стандартизирующего критерия. В соответствии с другой интерпретацией архитектура — это, скорее, категория, позволяющая одному бренду-производителю стать конкурентным в отношении других.

Интереснейший аспект — то, как соотносятся история и архитектура ПК. В частности, это появление классической логической схемы конструирования компьютеров. Рассмотрим ее особенности.

Классическая архитектура компьютера

Ключевые принципы, в соответствии с которыми предполагалось конструирование ПК по определенной логической схеме, предложил Джон фон Нейман, выдающийся математик. Его идеи были реализованы производителями ПК, относящихся к первым двум поколениям. Концепция, разработанная Джоном фон Нейманом, — это классическая архитектура ПК. Каковы ее особенности? Предполагается, что компьютер должен состоять из следующих основных компонентов:

— арифметического и логического блока;

— устройства для управления;

— блока внешней памяти;

— блока оперативной памяти;

— устройств, предназначенных для ввода и вывода информации.

В рамках данной схемы взаимодействие технологических компонентов должно реализовываться по конкретной последовательности. Так, сначала в память ПК попадают данные из компьютерной программы, которые могут вводиться с помощью внешнего устройства. Затем устройство для управления считывает информацию из памяти компьютера, после чего направляет ее на выполнение. В этом процессе при необходимости задействуются остальные компоненты ПК.

Архитектура современных компьютеров

Рассмотрим, каковы основные особенности архитектуры современных ПК. Она несколько отличается от концепции, которую мы изучили выше, но во многом продолжает ее. Ключевая особенность ПК новейших поколений — арифметический, логический блок, а также то, что устройства для управления объединены в единый технологический компонент — процессор. Во многом это стало возможным благодаря появлению микросхем и дальнейшему их совершенствованию, что позволило уместить в сравнительно небольшой детали компьютера широкий спектр функций.

Архитектура современного ПК также характеризуется тем, что в ней присутствуют контроллеры. Они появились как результат пересмотра концепции, в рамках которой процессор должен был выполнять функцию обмена данными с внешними устройствами. Благодаря возможностям появившихся интегральных схем соответствующий функциональный компонент производители ПК решили отделить от процессора. Так появились различные каналы обмена, а также периферийные микросхемы, которые затем начали называться контроллерами. Соответствующие аппаратные компоненты на современных ПК могут, например, управлять работой дисков.

Устройство и архитектура ПК современных образцов предполагают использование шины. Основное ее назначение — обеспечение коммуникаций между различными аппаратными элементами компьютера. Ее структура может предполагать наличие специализированных модулей, отвечающих за ту или иную функцию.

Архитектура IBM

Компанией IBM была разработана архитектура ПК, ставшая фактически одним из мировых стандартов. Ее отличительная особенность — в открытости. То есть компьютер в рамках нее перестает быть готовым продуктом от бренда. Компания IBM — не монополист рынка, хотя один из его первопроходцев в аспекте разработки соответствующей архитектуры.

Пользователь или компания, собирающие ПК на платформе IBM, могут самостоятельно определять то, какие компоненты будут включены в структуру компьютера. Также возможна замена того или иного электронного компонента на более совершенный. Стремительное развитие компьютерных технологий позволило реализовать принцип открытой архитектуры ПК.

Особенности ПО для компьютеров архитектуры IBM

Важный критерий отнесения ПК к платформе IBM — его совместимость с разными операционными системами. И в этом также прослеживается открытость рассматриваемого типа архитектуры. Компьютеры, относящиеся к IBM-платформе, могут управляться ОС Windows, Linux в большом количестве модификаций, а также иными операционными системами, которые совместимы с аппаратными компонентами ПК рассматриваемой архитектуры. Не считая ПО от крупных брендов, на IBM-платформу можно устанавливать различные авторские программные продукты, выпуск и инсталляция которых обычно не требуют согласования с фирмами-производителями аппаратных элементов.

В числе программных компонентов, которые есть практически в любом компьютере на платформе IBM, базовая система ввода и вывода, называемая также BIOS. Она призвана обеспечивать выполнение основных аппаратных функций ПК вне зависимости от того, какого типа операционная система на нем установлена. И это еще один, по сути, признак открытости архитектуры, о которой идет речь: производители BIOS толерантны к производителям ОС и любого другого ПО. Собственно, тот факт, что BIOS может выпускаться разными брендами — это также критерий открытости. Функционально системы BIOS от разных разработчиков близки.

Если на компьютере не установлена BIOS, то его работа практически невозможна. Не имеет значения, инсталлирована ли на ПК операционная система — необходимо обеспечение взаимодействия между аппаратными компонентами компьютера, и его возможно реализовать только с помощью BIOS. Переустановка BIOS на компьютере требует специальных программно-аппаратных инструментов, в отличие от инсталляции ОС или иного вида ПО, работающего в ней. Данная особенность BIOS предопределяется тем, что ее необходимо защищать от компьютерных вирусов.

С помощью BIOS пользователь может управлять аппаратными компонентами ПК, выставляя те или иные настройки. И это также один из аспектов открытости платформы. В некоторых случаях работа с соответствующими настройкам позволяет обеспечить заметное ускорение работы ПК, более стабильное функционирование отдельных его аппаратных компонентов.

Система BIOS во многих ПК дополнена оболочкой UEFI, как считают многие IT-специалисты, это достаточно полезное и функциональное программное решение. Но базовое назначение UEFI принципиально не отличается от того, что характерно для BIOS. Собственно, это такая же система, но интерфейс в ней несколько ближе к тому, что характерен для операционной системы ПК.

Важнейший вид ПО для компьютеров — драйвер. Он необходим для того, чтобы аппаратный компонент, инсталлируемый в компьютер, корректно функционировал. Драйверы обычно выпускаются производителями компьютерных устройств. При этом соответствующий вид ПО, совместимый с одной операционной системой, например Windows, обычно не подходит для других ОС. Поэтому пользователю часто приходится подбирать драйверы, совместимые с конкретными типами программного обеспечения компьютера. В этом смысле IBM-платформа недостаточно стандартизована. Может получиться так, что устройство, прекрасно работающее под ОС Windows, будет невозможно запустить под Linux из-за того, что пользователь не сможет найти нужный драйвер, или же по причине того, что производитель аппаратного компонента попросту не успел выпустить нужный вид программного обеспечения.

Важно, чтобы решение, которое предполагается включить в структуру компьютера, было совместимо не только с конкретной архитектурой, но также и иными технологическими элементами ПК. Какие компоненты можно менять в современных ПК? В числе ключевых: материнская плата, процессор, оперативная память, видеокарта, жесткие диски. Рассмотрим специфику каждого из компонентов подробнее, определим, от чего зависит их совместимость с иными аппаратными элементами, а также выясним, каким образом наиболее корректно можно реализовать принцип открытой архитектуры ПК на практике.

Материнская плата

Один из ключевых компонентов современного компьютера — материнская, или системная, плата. На ней располагаются контроллеры, шины, мосты и иные элементы, позволяющие объединять между собой различные аппаратные компоненты. Благодаря ей фактически реализуется современная архитектура ПК. Системная плата позволяет эффективно распределить функции компьютера по различным устройствам. Данный компонент размещает на себе большинство остальных, а именно процессор, видеокарту, оперативную память, жесткие диски и т. д. BIOS, важнейший программный компонент ПК, в большинстве случаев прописывается в одной из микросхем материнской платы. Важно, чтобы соответствующие элементы не были повреждены.

Заменяя материнскую плату или выбирая нужную модель в процессе сборки ПК, необходимо удостовериться, что новая ее модель будет совместима с иными аппаратными компонентами. Так, есть платы, поддерживающие процессоры Intel, а есть те, на которые можно устанавливать только микросхемы от AMD. Очень важно убедиться в том, что новая плата поддерживает существующие модули памяти. Что касается видеокарты и жестких дисков, обычно никаких проблем не возникает в силу достаточного высокого уровня стандартизации на соответствующих рынках. Но нежелательно, чтобы новая материнская плата и указанные компоненты слишком сильно различались по уровню технологичности. Иначе менее производительный элемент будет тормозить всю систему.

Процессор

Главная микросхема современного компьютера — процессор. Открытая архитектура ПК позволяет по усмотрению пользователя устанавливать на компьютер более мощный, производительный, технологичный процессор. Однако подобная возможность может предполагать ряд ограничений. Так, заменить процессор Intel на AMD без замены другого компонента — материнской платы — в общем случае невозможно. Также проблематична установка одной микросхемы вместо другой того же бренда, но которая принадлежит к иного типа технологической линейке.

Устанавливая более мощный процессор на ПК, необходимо убедиться, что оперативная память, жесткие диски и видеокарта не сильно отстают от него технологически. Иначе, как мы уже отметили выше, замена микросхемы может не принести ожидаемого результата — компьютер не будет работать быстрее. Основные показатели производительности процессора — тактовая частота, количество ядер, величина кэш-памяти. Чем они больше, тем быстрее работает микросхема.

Оперативная память

Данный компонент также непосредственным образом влияет на производительность ПК. Основные функции ОЗУ в целом те же, что были характерны для компьютеров первых поколений. В этом смысле оперативная память — классический аппаратный компонент. Однако тем самым подчеркивается ее важность: до сих пор производители ПК не придумали ей достойной альтернативы.

Основной критерий производительности памяти — это ее объем. Чем он больше, тем быстрее работает компьютер. Также модули ПК обладают тактовой частотой, как и процессор. Чем она выше, тем более производителен компьютер. Замену ОЗУ следует осуществлять, убедившись, что новые модули совместимы с материнской платой.

Видеокарта

Принципы архитектуры ПК первых серий не предполагали выделения видеокарты в отдельный компонент. То есть данное аппаратное решение — это также один из критериев отнесения компьютера к современным поколениям. Видеокарта отвечает за обработку компьютерной графики — одного из наиболее сложных типов данных, требующих высокой производительности микросхем.

Заменять данный аппаратный компонент следует, соотнося основные его характеристики с мощностью и уровнем технологичности процессора, памяти и материнской платы. Закономерность здесь та же, что мы отметили выше: нежелательно, чтобы соответствующие элементы ПК сильно различались по уровню производительности. Для видеокарты ключевые критерии — это объем встроенной памяти, а также тактовая частота основной ее микросхемы.

Бывает, что модуль, отвечающий за обработку компьютерной графики, встроен в процессор. И это нельзя считать признаком того, что компьютер устаревший, наоборот, подобная схема наблюдается на многих современных ПК. Наибольшую популярность данная концепция приобретает в среде производителей ноутбуков. Это вполне логично: брендам необходимо обеспечивать компактность такого типа компьютеров. Видеокарта — это довольно объемный аппаратный компонент, ее размер чаще всего заметно больше процессора или модуля памяти.

Жесткие диски

Жесткий диск — это также классический компонент компьютера. Относится к категории постоянных запоминающих устройств. Типичен для архитектуры современных ПК. На жестких дисках часто хранится основной объем файлов. Можно отметить, что данный компонент в числе наименее требовательных к специфике материнской платы, процессора, ОЗУ и видеокарты. Но опять же, если жесткий диск характеризуется низкой производительностью, то есть вероятность, что работа компьютера будет медленной, даже если на нем будут установлены иные аппаратные компоненты, относящиеся к самым технологичным.

Основной критерий производительности дисков — скорость оборотов. Важен также и объем, но значимость этого параметра зависит от потребностей пользователя. Если на компьютере установлен небольшой по вместительности жесткий диск с очень высокими оборотами, то ПК будет работать быстрее, чем при высокой емкости и низкой скорости вращения соответствующих элементов устройства.

Материнская плата, процессор, ОЗУ, а также видеокарта — внутренние компоненты ПК. Жесткий диск может быть как внутренним, так и внешним, и в этом случае чаще всего съемным. Основные аналоги жесткого диска — флешки, карты памяти. В ряде случаев они могут полностью его заменить, но по возможности рекомендуется все же оснащать ПК хотя бы одним жестким диском.

Понятие архитектуры ПК открытого типа, конечно же, не ограничивается возможностью замены и выбора указанных пяти компонентов. Есть очень много устройств иного назначения, которые входят в состав компьютера. Это приводы DVD и Blue-ray, звуковые карты, принтеры, сканеры, модемы, сетевые карты, вентиляторы. Набор соответствующих компонентов может предопределять конкретная брендированная архитектура ПК. Системная плата, процессор, ОЗУ, видеокарта и жесткий диск — элементы, без которых современный ПК работать не сможет или его функционирование будет крайне затруднено. Они же главным образом определяют скорость работы. И потому, обеспечив установку на компьютере технологичных и современных компонентов соответствующего типа, пользователь сможет собрать высокопроизводительный и мощный ПК.

Компьютеры Apple

Какие еще есть типы архитектур ПК? В числе тех, которые составляют прямую конкуренцию архитектуре IBM, совсем немного. Например, это компьютеры Macintosh от Apple. Конечно, по многим критериям они схожи с архитектурой IBM — в них также есть процессор, память, видеокарта, материнская плата и жесткие диски.

Однако компьютеры от Apple характеризуются тем, что их платформа закрыта. Пользователь весьма ограничен в установке на ПК компонентов по своему усмотрению. Apple — это единственный бренд, который может легально выпускать компьютеры в соответствующей архитектуре. Аналогично Apple — единственный поставщик функциональных операционных систем, выпускаемых в рамках собственной платформы. Таким образом, те или иные виды архитектуры ПК могут различаться не столько аппаратными составляющими компьютера, сколько подходами брендов-производителей к выпуску соответствующих решений. В зависимости от собственной стратегии развития компания может делать акцент на открытости или же закрытости платформы.

Итак, основные особенности архитектуры современных ПК на примере IBM-платформы: отсутствие монопольного бренда-производителя компьютеров, открытость. Причем как в программном, так и в аппаратном аспекте. Что касается главного конкурента IBM-платформы, компании Apple, основные признаки ПК соответствующей архитектуры — это закрытость, а также выпуск компьютеров единственным брендом.

Компьютерная архитектура | Компоненты компьютера

В информатике компьютерная архитектура — это набор дисциплин, который описывает часть компьютерной системы и их отношения. Компьютерная архитектура имеет дело с функциональным поведением компьютерной системы с точки зрения программиста. Его также можно описать как логическую структуру системного блока, в котором размещены электронные компоненты. Компьютерная архитектура составляет основу для построения успешных компьютерных систем.

Компоненты компьютера

Компьютер состоит из трех основных компонентов

1. Блок ввода / вывода (I / O).
2. Центральный процессор (ЦП).
3. Блок памяти.

Блок ввода

Компьютер принимает закодированную информацию через устройство ввода пользователем. Это устройство, которое используется для передачи необходимой информации компьютеру. например, клавиатура, мышь и т. д.

Блок вывода

Вывод отправляет обработанные результаты пользователю. В основном он используется для отображения желаемых результатов пользователю. Он в основном используется для отображения желаемого результата пользователю согласно инструкции ввода.например, видеомонитор, принтер, плоттер и т. д.

Центральный процессор (ЦП)

Центральный процессор состоит из регистров, арифметических и управляющих схем, которые вместе интерпретируют и выполняют инструкции на языке ассемблера. Основные функции ЦП:

1. ЦП передает инструкции и входные данные из основной памяти в регистры. т.е. внутренняя память.
2. ЦП выполняет инструкции в сохраненной последовательности.
3. При необходимости ЦП передает выходные данные из регистров в основную память.

Центральный процессор (ЦП) часто называют мозгом компьютера. ЦП выполнен в виде единой интегральной схемы (ИС) и также известен как микропроцессор. ЦП управляет всеми внутренними и внешними устройствами и выполняет арифметические и логические операции. ЦП состоит из трех основных подсистем; Арифметико-логический блок (ALU), блок управления (CU) и регистры.

Арифметико-логический блок (ALU)

Арифметико-логический блок содержит электронную схему, которая выполняет все арифметические и логические операции с доступными данными.Он используется для выполнения всех арифметических вычислений (сложение, вычитание, умножение и деление) и логических вычислений (<,>. +, AND, OR и т. Д.). Логический блок выполняет сравнение цифр, букв и специальных символов. ALU использует регистры для хранения обрабатываемых данных.

Регистры

Регистры — это специальные высокоскоростные блоки временной памяти. На регистры не ссылаются по их адресу, но ЦП напрямую обращается к ним и управляет ими во время выполнения.По сути, они содержат информацию, над которой в настоящее время работает процессор. В регистрах хранятся данные, инструкции, адрес и промежуточные результаты обработки.

• Количество и размеры регистров варьируются от процессора к процессору.

Блок управления (CU)

Блок управления

координирует работу с устройствами ввода и вывода компьютера. Он указывает компьютеру выполнять сохраненные программные инструкции, связываясь с ALU и регистрами.Он организует обработку данных и инструкций.

Для поддержания правильной последовательности обработки данных блок управления использует входы часов. Основная функция блока управления — получить инструкцию, хранящуюся в задействованных в ней устройствах, и соответственно генерировать управляющие сигналы.

Микропроцессор

Микропроцессор — это управляющий элемент в компьютерной системе, который иногда называют микросхемой. Микропроцессор — это основное оборудование, которое управляет компьютером.

Это печатная плата (PCB) target , которая используется во всех электронных системах, таких как компьютер, калькулятор, цифровая система и т. Д. Скорость ЦП зависит от типа используемого микропроцессора.

• Intel 40004 был первым микропроцессором, который содержал все компоненты ЦП на одном кристалле с 4-битной шириной шины.
• Некоторые из популярных микропроцессоров: Intel, Dual core, Pentium IV и т. Д.

Блок памяти

Память — это та часть компьютера, в которой хранятся данные и инструкции. Память является неотъемлемой частью процессора.Блок памяти состоит из первичной памяти и вторичной памяти.

Первичная память

Первичная память или основная память компьютера используется для хранения данных и инструкций во время
выполнения инструкций. Первичная память бывает двух типов; Оперативная память (RAM) и постоянная память (ROM).

Оперативная память (RAM) Она напрямую предоставляет необходимую информацию процессору. RAM — это энергозависимая память. Он обеспечивает временное хранилище данных и инструкций.RAM подразделяется на две категории.

1. Статическая оперативная память (SRAM).
2. Динамическая память с произвольным доступом (DRAM).

Постоянная память (ПЗУ) Используется для хранения стандартных программ обработки, которые постоянно находятся в компьютере. Как правило, разработчики программируют микросхемы ПЗУ во время изготовления схем. ПЗУ — это энергонезависимая память. Его можно только читать, а не писать.

ПЗУ делится на три категории

1. Программируемое ПЗУ (ППЗУ).
2. Стираемое программируемое ПЗУ (СППЗУ).
3. электрически стираемое программируемое ПЗУ (EEPROM).

Вторичная память

Вторичная память, также известная как вторичная память или вспомогательная память, используется для постоянного хранения данных и инструкций, например жесткие диски, CD, DVD и т. д.

Тит-биты

• Буфер — это временное хранилище, в котором регистр хранит данные для дальнейшего выполнения.
• Накопитель — это регистр в ЦП, в котором хранятся промежуточные арифметические и логические результаты.
• Компьютер с сокращенным набором команд (RISC) и Компьютер со сложным набором команд (CISC) — это два типа микропроцессоров, классифицируемых на основе набора команд.
• На производительность компьютера влияет размер регистров, размер ОЗУ, скорость системных часов и размер кэш-памяти.
• Скорость процессора измеряется в миллионах циклов в секунду или мегагерцах (МГц).

Объединение блоков

ЦП

отправляет данные, инструкции и информацию компонентам внутри компьютера, а также периферийным устройствам и устройствам, подключенным к нему.Шина — это набор путей электронных сигналов, которые позволяют информации и сигналам перемещаться между компонентами внутри или вне компьютера.

Характеристики и функции автобуса следующие

• Шина — это набор проводов, используемых для соединения, где каждый провод может нести один бит данных.
• Компьютерные шины можно разделить на два типа; внутренняя шина и внешняя шина.
• Внутренняя шина соединяет компоненты внутри материнской платы, например ЦП и системную память.Ее еще называют системной шиной.
• Внешняя шина соединяет различные внешние устройства; периферийные устройства, слоты расширения, порты ввода-вывода и подключения дисков к остальной части компьютера. Ее также называют шиной расширения.
• Команда доступа к памяти или устройству ввода-вывода передается по шине управления.
• Адрес устройства ввода-вывода или памяти передается по адресной шине. Данные, подлежащие передаче, передаются по шине данных.

Материнская плата

Основная печатная плата, содержащаяся в любом компьютере, называется материнской платой, она также известна как материнская плата или материнская плата или системная плата или планарная плата .Самый большой кусок кремния, помещенный в системный блок компьютера, — это материнская плата.

Все остальные электронные устройства и схемы компьютерной системы присоединены к этой плате, например, CPU, ROM.

Слоты расширения RAM, слоты PCI и USB-порты, он также включает контроллеры для таких устройств, как жесткий диск, DVD-привод, клавиатура и мышь. Другими словами, материнская плата заставляет все в компьютере работать вместе.

Цикл команд:

Цикл команд представляет собой последовательность событий, которые имеют место, когда инструкция считывается из памяти и выполняется.

Простой цикл команд состоит из следующих шагов

• Получение инструкции из памяти.
• Расшифровка инструкции по эксплуатации.
• Выполнение инструкции.
• Сохранение в памяти.

Формат инструкций

Компьютер понимает инструкции только в виде нулей и единиц, что называется машинным языком. Компьютерная программа — это набор инструкций, которые описывают шаги, которые необходимо выполнить для выполнения вычислительной задачи.У процессора должно быть два входа; инструкции и данные.

Инструкции сообщают процессору, какие действия необходимо выполнить с данными. Инструкция разделена на две части; операция (код операции) и операнд.

Операционный код представляет действие, которое должен выполнить процессор, а операнд определяет параметры действия и зависит от операции.

Тит-биты:

• Машинный цикл определяется временем, которое требуется для выборки двух операндов из регистров.Он выполняет операцию ALU и сохраняет результат в регистре.
• Конвейерная обработка повышает скорость выполнения за счет параллельного выполнения этапов выполнения нескольких инструкций. Она также называется предварительной выборкой инструкций .
• Разъемы — это точки подключения микросхемы на материнской плате.
• Обычно слово компьютер относится к центральному процессору плюс внешняя память.
• Инструкция загрузки используется для загрузки данных из памяти в регистр аккумулятора ЦП.
• Коробка, прилагаемая к настольному компьютеру, в которой находятся все электронные компоненты компьютера, называется системным блоком .

.

Компьютерная архитектура — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

В компьютерной инженерии, компьютерная архитектура — это концептуальный проект и фундаментальная операционная структура компьютерной системы. Это технические чертежи и функциональное описание всех требований к конструкции (особенно скорости и взаимосвязей), это то, как проектировать и реализовывать различные части компьютера, уделяя основное внимание способу внутренней работы центрального процессора (ЦП) и тому, как он обращается к адресам в памяти.

Это можно определить как науку и искусство выбора и соединения аппаратных компонентов для создания компьютеров, которые соответствуют функциональным, производительным и стоимостным требованиям.

Компьютерная архитектура включает не менее трех основных подкатегорий: ^[1]

1. Архитектура набора команд , или ISA, представляет собой абстрактную модель вычислительной системы, которую видит программист на машинном языке (или языке ассемблера), включая набор команд, режимы адресации памяти, регистры процессора, а также форматы адресов и данных. .
2. Микроархитектура , также известная как Компьютерная организация — это нижний уровень, подробное описание системы, достаточное для полного описания работы всех частей вычислительной системы, а также того, как они взаимосвязаны и взаимодействуют. для реализации ISA. ^[2] Размер кэша компьютера, например, является организационной проблемой, которая обычно не имеет ничего общего с ISA.
3. Проектирование системы , которое включает в себя все другие аппаратные компоненты в вычислительной системе, такие как:

После того, как ISA и микроархитектура были определены, фактическая вычислительная система должна быть спроектирована в виде оборудования.Этот процесс проектирования называется реализация . Реализация обычно представляет собой процесс проектирования аппаратного обеспечения.

Реализация может быть далее разбита на три, но не полностью отдельные части:

• Реализация логики: Дизайн блоков, определенных в микроархитектуре, в основном, на уровне передачи регистров и вентилей.
• Реализация схемы: Проектирование базовых элементов на уровне транзисторов (вентили, мультиплексоры, триггеры и т. Д.)), а также некоторых более крупных блоков (ALU, кэшей и т. д.), которые могут быть реализованы на этом уровне или даже на более низком физическом уровне по соображениям производительности.
• Физическая реализация: Физические схемы нарисованы, различные компоненты схемы размещены на поэтажном плане микросхемы или на плате, а соединяющие их провода проложены.

Для ЦП весь процесс реализации часто называют проектированием ЦП; это также может быть семейство связанных конструкций ЦП, таких как RISC и CISC.

Некоторые специалисты по компьютерной архитектуре используют более тонкие подкатегории:

• Макроархитектура: Архитектурные слои, более абстрактные, чем микроархитектура, например ISA.
• Архитектура набора команд (ISA): Как определено выше.
• UISA (Архитектура набора команд микрокода): Семейство машин с разной микроархитектурой аппаратного уровня может иметь общую архитектуру микрокода и, следовательно, называется UISA.
• Ассемблер ISA: Интеллектуальный ассемблер может преобразовать абстрактный язык ассемблера, общий для группы процессоров, в несколько иной машинный язык для разных реализаций процессора.
• Программист Видимая макроархитектура : Инструменты языка более высокого уровня, такие как компиляторы, могут определять определенный интерфейс для программистов, использующих их, абстрагируя различия между базовыми ISA, UISA и микроархитектурами; например, стандарты C, C ++ или Java определяют три различных определенных интерфейса программирования.
• Архитектура выводов: Набор функций, которые микропроцессор должен обеспечивать с точки зрения аппаратной платформы. Например, сигналы, которые, как ожидается, будет выдавать процессор во время выполнения инструкции.

Примеры компьютерных архитектур [изменить | изменить источник]

1. ↑ Джон Л. Хеннесси и Дэвид А. Паттерсон (2003). Компьютерная архитектура: количественный подход (Третье издание). Издательство Morgan Kaufmann Publishers, Inc.ISBN 1558605967 . CS1 maint: дополнительный текст (ссылка)
2. ↑ Филип А. Лапланте (2001). Словарь компьютерных наук, инженерии и технологий . CRC Press. С. 94–95. ISBN 0849326915 .

.

Компьютерная архитектура

В информатике и инженерии, компьютерная архитектура — это практическое искусство выбора и соединения аппаратных компонентов для создания компьютеров, которые соответствуют функциональным, производительным и ценовым требованиям, а также формального моделирования этих систем.

Существительное компьютерная архитектура или организация цифрового компьютера. — это план, описание требований и базовая конструкция для различных частей компьютера. Обычно его больше всего беспокоит то, как работает центральный процессор (ЦП) и как он обращается к памяти компьютера.Некоторые модные в настоящее время (2011 г.) компьютерные архитектуры включают кластерные вычисления и неоднородный доступ к памяти.

Искусство компьютерной архитектуры делится на три основные подкатегории: ^[1]

• Микроархитектура , также известная как Компьютерная организация описывает пути данных, элементы обработки данных и элементы хранения данных, а также описывает, как они должны реализовывать ISA. ^[2] Размер кэша компьютера, например, является организационной проблемой, которая обычно не имеет ничего общего с ISA.

• Проектирование системы включает в себя все остальные аппаратные компоненты вычислительной системы. К ним относятся:

1. Пути передачи данных, например компьютерные шины и коммутаторы
2. Контроллеры памяти и иерархии
3. Обработка данных, отличная от ЦП, например прямой доступ к памяти (DMA)
4. Разные проблемы, такие как виртуализация или многопроцессорность.

Второй шаг проектирования новой архитектуры часто заключается в разработке программного симулятора и написании репрезентативных программ в ISA для тестирования и настройки архитектурных элементов.На этом этапе для разработчиков компиляторов стало обычным делом сотрудничать, предлагая улучшения в ISA. Современные симуляторы обычно измеряют время в тактовых циклах и дают оценки энергопотребления в ваттах.

После описания набора команд и микроархитектуры необходимо разработать практическую машину. Этот процесс проектирования называется реализацией . Реализация обычно не считается архитектурным определением, а скорее считается проектированием аппаратного обеспечения.

Внедрение

можно разбить на несколько (не полностью отдельных) этапов:

• Реализация логики — дизайн блоков, определенных в микроархитектуре (в первую очередь) на уровне передачи регистров и уровне логического элемента.
• Реализация схемы — конструкция на уровне транзисторов базовых элементов (вентилей, мультиплексоров, защелок и т. Д.), А также некоторых более крупных блоков (ALU, кэшей и т. Д.), Которые могут быть реализованы на этом уровне или даже (частично) на физический уровень по соображениям производительности.
• Физическая реализация — физические схемы вычерчиваются, различные компоненты схемы размещаются на плане микросхемы или на плате, а соединяющие их провода проложены.
• Проверка проекта — Компьютер в целом тестируется, чтобы убедиться, что он работает во всех ситуациях и в любое время.После начала реализации первой проверкой проекта является моделирование с использованием логических эмуляторов. Однако обычно это слишком медленно для запуска реалистичных программ. Итак, после внесения исправлений, затем создаются прототипы с использованием программируемых вентильных матриц FPGA. На этом этапе останавливаются многие хобби-проекты. Последний шаг — испытание прототипа интегральной схемы. Интегральные схемы, возможно, придется несколько раз переделывать, чтобы устранить проблемы.

Для ЦП весь процесс реализации часто называют проектированием ЦП.

История

Термин «архитектура» в компьютерной литературе восходит к работам Лайла Р. Джонсона, Мухаммада Усмана Хана и Фредерика П. Брукса-младшего, которые в 1959 году работали в отделе организации машин главного исследовательского центра IBM.

Джонсон имел возможность написать собственное исследовательское сообщение о Stretch, суперкомпьютере, разработанном IBM для Лос-Аламосской научной лаборатории. Пытаясь охарактеризовать выбранный им уровень детализации для обсуждения роскошно украшенного компьютера, он отметил, что его описание форматов, типов инструкций, параметров оборудования и улучшений скорости было на уровне «системной архитектуры» — термин, который казался более полезным, чем «Машинная организация.”

Впоследствии Брукс, один из дизайнеров Stretch, начал главу 2 книги (Planning a Computer System: Project Stretch, ed. W. Buchholz, 1962), написав: «Компьютерная архитектура, как и другая архитектура, — это искусство определения потребности пользователя конструкции, а затем проектирование для максимально эффективного удовлетворения этих потребностей с учетом экономических и технологических ограничений ».

Brooks продолжал играть важную роль в разработке линейки компьютеров IBM System / 360 (теперь называемой IBM zSeries), где термин «архитектура» получил распространение как существительное с определением «что нужно знать пользователю». .Позже компьютерный мир будет использовать этот термин во многих менее явных смыслах.

Компьютерные архитектуры

Существует много типов компьютерных архитектур:

Архитектура квантового компьютера обещает произвести революцию в вычислениях. ^[3]

Темы о компьютерной архитектуре

Подопределения

Некоторые специалисты по компьютерной архитектуре в таких компаниях, как Intel и AMD, используют более тонкие различия:

• Макроархитектура — архитектурные слои, более абстрактные, чем микроархитектура, e.г. ISA
• Архитектура набора команд (ISA) — как определено выше минус
• Assembly ISA — умный ассемблер может преобразовать абстрактный язык ассемблера, общий для группы машин, в немного другой машинный язык для разных реализаций
• Programmer Visible Macroarchitecture — языковые инструменты более высокого уровня, такие как компиляторы, могут определять согласованный интерфейс или заключать договор с программистами, использующими их, абстрагируя различия между базовыми ISA, UISA и микроархитектурами.Например. стандарты C, C ++ или Java определяют другую видимую макроархитектуру программиста — хотя на практике микроархитектура C для конкретного компьютера включает
• UISA (Архитектура набора команд микрокода) — семейство машин с разной микроархитектурой аппаратного уровня может иметь общую архитектуру микрокода и, следовательно, UISA.
Архитектура выводов
• — набор функций, которые микропроцессор должен обеспечивать с точки зрения аппаратной платформы.Например. выводы x86 A20M, FERR / IGNNE или FLUSH, а также сообщения, которые процессор, как ожидается, будет выдавать после завершения аннулирования кэша, чтобы внешние кэши могли быть аннулированы. Функции архитектуры контактов более гибкие, чем функции ISA — внешнее оборудование может адаптироваться к изменению кодирования или переходу от контакта к сообщению, но ожидается, что функции будут предоставляться в последующих реализациях, даже если способ их кодирования изменится.

Роль компьютерной архитектуры

Архитектура компьютера: определение

Координация абстрактных уровней процессора под воздействием изменяющихся сил, включая проектирование, измерение и оценку.Он также включает в себя общий фундаментальный принцип работы внутренней логической структуры компьютерной системы.

Это также может быть определено как конструкция части компьютеров, выполняющей задачи, то есть как различные вентили и транзисторы связаны между собой и заставляют работать в соответствии с инструкциями, данными программистом на языке ассемблера.

Архитектура набора команд

1. ISA — это интерфейс между программным обеспечением и оборудованием.
2. Это набор инструкций, который ликвидирует разрыв между языками высокого уровня и оборудованием.
3. Чтобы процессор понимал команду, она должна быть в двоичной форме, а не на языке высокого уровня. ISA кодирует эти значения.
4. ISA также определяет элементы в компьютере, которые доступны программисту. Например, он определяет типы данных, регистры, режимы адресации, организацию памяти и т. Д.
5. Регистр — высокий уровень Режимы адресации — это способы, которыми команды размещают свои операнды.

Организация памяти определяет, как инструкции взаимодействуют с памятью.

Компьютерная организация

Компьютерная организация помогает оптимизировать продукты, основанные на производительности. Например, программистам необходимо знать вычислительную способность процессоров. Возможно, им потребуется оптимизировать программное обеспечение, чтобы получить максимальную производительность при минимальных затратах. Это может потребовать достаточно подробного анализа компьютерной организации. Например, в мультимедийном декодере разработчикам может потребоваться организовать обработку большей части данных по наиболее быстрому пути передачи данных, при этом предполагается, что различные компоненты находятся на своих местах, и задача состоит в том, чтобы исследовать организационную структуру, чтобы проверить работу частей компьютера.

Компьютерная организация также помогает спланировать выбор процессора для конкретного проекта. Мультимедийным проектам может потребоваться очень быстрый доступ к данным, тогда как программному обеспечению для управления могут потребоваться быстрые прерывания.

Иногда для определенных задач требуются дополнительные компоненты. Например, компьютеру, способному к виртуализации, требуется оборудование с виртуальной памятью, чтобы память разных смоделированных компьютеров могла быть разделена.

Организация и характеристики компьютера также влияют на энергопотребление и стоимость процессора.

Конструкторские ворота

Точная форма компьютерной системы зависит от ограничений и целей, для которых она была оптимизирована. Компьютерные архитектуры обычно идут вразрез со стандартами, стоимостью, объемом памяти, задержкой и пропускной способностью. Иногда другие факторы, такие как характеристики, размер, вес, надежность, расширяемость и энергопотребление, также являются факторами.

В наиболее распространенной схеме тщательно выбирается узкое место, которое в наибольшей степени снижает скорость компьютера. В идеале затраты распределяются пропорционально, чтобы гарантировать, что скорость передачи данных будет почти одинаковой для всех частей компьютера, причем самая дорогая часть будет самой медленной.Так умелые коммерческие интеграторы оптимизируют персональные компьютеры.

Производительность

Архитектурная производительность современного компьютера часто описывается как MIPS на МГц (миллионы инструкций в секунду на миллион циклов в секунду тактовой частоты). Этот показатель явно измеряет эффективность архитектуры на любой тактовой частоте. Поскольку более быстрые часы могут сделать компьютер более быстрым, это полезное и широко применимое измерение. У компьютеров с исторически сложным набором команд значение MIP / МГц было равным 0.1 (см. Инструкции в секунду). Простые современные процессоры легко достигают почти 1. Суперскалярные процессоры могут достигать трех-пяти, выполняя несколько инструкций за такт. Многоядерные процессоры и процессоры с векторной обработкой могут еще больше увеличивать это количество, обрабатывая большое количество данных на инструкцию, и иметь несколько процессоров, выполняющихся параллельно. Подсчет инструкций на машинном языке может ввести в заблуждение, потому что они могут выполнять различный объем работы в разных ISA. «Инструкция» в стандартных измерениях — это не количество фактических инструкций машинного языка ISA, а историческая единица измерения, обычно основанная на скорости компьютерной архитектуры VAX.Исторически сложилось так, что многие измеряли скорость по тактовой частоте (обычно в МГц или ГГц). Это относится к числу циклов в секунду основных часов ЦП. Однако этот показатель несколько вводит в заблуждение, поскольку машина с более высокой тактовой частотой не обязательно может иметь более высокую производительность. В результате производители отказались от тактовой частоты как показателя производительности.

Производительность компьютера также можно измерить по объему кэш-памяти процессора. Если бы скорость, МГц или ГГц, была бы автомобилем, то кеш-память подобна бензобаку.Как бы быстро ни ехала машина, ей все равно нужно будет заправляться. Чем выше скорость и больше кэш, тем быстрее работает процессор. ^{[ сомнительно — обсудить ]}

На скорость влияют другие факторы, такие как сочетание функциональных модулей, скорости шины, доступная память, а также тип и порядок инструкций в выполняемых программах.

На типичном домашнем компьютере самый простой и надежный способ повысить производительность — это обычно добавить оперативную память (RAM).Чем больше ОЗУ, тем выше вероятность того, что необходимые данные или программа будут находиться в ОЗУ. Таким образом, система с меньшей вероятностью будет нуждаться в перемещении данных памяти с диска. Диск часто в десять тысяч раз медленнее ОЗУ, потому что у него есть механические части, которые должны перемещаться, чтобы получить доступ к его данным.

Существует два основных типа скорости, задержки и пропускной способности. Задержка — это время между началом процесса и его завершением. Пропускная способность — это количество работы, выполненной за единицу времени. Задержка прерывания — это гарантированное максимальное время реакции системы на электронное событие ( e.г. , когда дисковод завершает перемещение некоторых данных).

На производительность влияет очень широкий диапазон вариантов дизайна — например, конвейерная обработка процессора обычно увеличивает задержку (медленнее), но улучшает пропускную способность. Компьютерам, которые управляют оборудованием, обычно требуется низкая задержка прерывания. Эти компьютеры работают в среде реального времени и выходят из строя, если операция не завершается в течение указанного периода времени. Например, антиблокировочная система тормозов с компьютерным управлением должна начать торможение в течение предсказуемого короткого времени после того, как будет обнаружена педаль тормоза.

Производительность компьютера можно измерить с помощью других показателей в зависимости от области его применения. Система может быть связана с процессором (как в числовом расчете), с ограничением ввода-вывода (как в веб-приложении) или с ограничением памяти (как при редактировании видео). Энергопотребление стало важным для серверов и портативных устройств, таких как ноутбуки.

Benchmarking пытается учесть все эти факторы, измеряя время, необходимое компьютеру для выполнения серии тестовых программ. Хотя бенчмаркинг и показывает сильные стороны, он может не помочь в выборе компьютера.Часто измеряемые машины разделяются по разным параметрам. Например, одна система может быстро обрабатывать научные приложения, а другая — более плавно воспроизводить популярные видеоигры. Кроме того, известно, что разработчики добавляют в свои продукты специальные функции, будь то аппаратные или программные средства, которые позволяют быстро выполнять конкретный тест, но не дают преимуществ, аналогичных другим, более общим задачам.

Потребляемая мощность

Основная статья: маломощная электроника

Энергопотребление — еще один критерий проектирования, который учитывается при разработке современных компьютеров.Энергоэффективность часто можно обменять на производительность или экономическую выгоду. типичное измерение в этом случае — MIPS / Вт (миллионы инструкций на ватт).

С увеличением плотности мощности современных схем по мере увеличения числа транзисторов на чип (закон Мура) важность энергоэффективности возрастает. В последних разработках процессоров, таких как Intel Core 2, больше внимания уделяется повышению энергоэффективности. Кроме того, в мире встроенных вычислений энергоэффективность долгое время была и остается важной целью наряду с пропускной способностью и задержкой.

См. Также

Банкноты

• Джон Л. Хеннесси и Дэвид Паттерсон (2006). Компьютерная архитектура: количественный подход (Четвертое издание). Морган Кауфманн. ISBN 978-0-12-370490-0. http://www.elsevierdirect.com/product.jsp?isbn=9780123704900.
• Бартон, Роберт С., «Функциональный дизайн компьютеров», Коммуникации ACM 4 (9): 405 (1961).
• Бартон, Роберт С., «Новый подход к функциональному проектированию цифрового компьютера», Труды Западной совместной компьютерной конференции , май 1961 г., стр.393–396. О конструкции компьютера Burroughs B5000.
• Bell, C. Gordon; и Ньюэлл, Аллен (1971). «Компьютерные структуры: материалы и примеры», McGraw-Hill.
• Блаау, Г.А., и Брукс, Ф.П., младший, «Структура системы / 360, Часть I — Краткое описание логической структуры», IBM Systems Journal , vol. 3, вып. 2. С. 119–135, 1964.
• Таненбаум, Эндрю С. (1979). Структурированная компьютерная организация . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл.ISBN 0-13-148521-0.

Список литературы

Внешние ссылки

.

типов компьютерной архитектуры | 5 Различные типы компьютерной архитектуры

Введение в типы компьютерной архитектуры

Компьютерная архитектура состоит из правил и методов или процедур, которые описывают реализацию, функциональность компьютерных систем. Архитектура строится в соответствии с потребностями пользователя с учетом экономических и финансовых ограничений. Более ранняя архитектура была разработана на бумаге, построена с использованием аппаратной формы.

После встроенной транзисторно-транзисторной логики архитектура строится, тестируется и оформляется в виде оборудования.Мы можем определить компьютерную архитектуру на основе ее производительности, эффективности, надежности и стоимости компьютерной системы. Он касается стандартов программного и аппаратного обеспечения. Компьютерная система имеет процессор, память, устройства ввода-вывода и каналы связи, которые к ней подключаются.

Типы компьютерной архитектуры

Ниже приведены типы компьютерной архитектуры:

1. Архитектура фон Неймана

Эта архитектура предложена Джоном фон Нейманом.Сегодняшние повседневные компьютеры, которые мы используем, основаны на архитектуре фон Неймана. Он основан на некоторых концепциях.

Память у нас есть одна память для чтения / записи, доступная для чтения и записи инструкций и данных. Когда мы говорим о памяти, это не что иное, как единственное место, которое используется для чтения и записи инструкций для данных, и инструкции также присутствуют в ней. Данные и инструкции хранятся в единой памяти для чтения / записи в компьютерной системе.

Каждая память имеет несколько ячеек, и каждая ячейка имеет уникальный адрес.Мы можем обращаться к содержимому памяти по ее местоположению независимо от того, какие данные и инструкции присутствуют в памяти, благодаря чему мы можем читать или записывать любые данные и инструкции. Выполнение всегда происходит последовательно, если не требуется изменение. Например, предположим, что мы выполняем инструкцию со строки 1 по строку 10, но теперь нам нужно выполнить строку 50 вместо строки 11, затем мы переходим к инструкции 50 и выполняем ее.

.