Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Самостоятельная работа № 3.1. АРХИТЕКТУРА ЭВМ

Читайте также:
  1. II. Контрольная работа « Дифференцирование функции ».
  2. II. Работа над созданием собственного текста.
  3. II. Работа по теме
  4. III. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ РАБОТАЮЩИХ.
  5. IX. СОВРЕМЕННАЯ АРХИТЕКТУРА ГРЕЦИИ.
  6. SMP -архитектура
  7. V2:Профилактика девиантного поведения в молодежной среде. Социально-педагогическая работа с неформальными молодежными группами и объединениями
  8. VI. АРХИТЕКТУРА ВИЗАНТИИ.
  9. VII. Работа с текстом.
  10. VIII. Домашняя работа.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ

 

 

Рассмотрим структурную схему того, что уже можно назвать ЭВМ (рис. 1).

 

Процессор

 
 
ОЗУ

 


АЛУ
РОНы
данные К внешнему К внешнему К внешнему

устройству устройству устройству

№ 1 № i № n

UYn
UYi
UY1
ПЗУ
упр

                       
 
           
 

 


Шина управления (ШУ)

Шина адреса (ША)

Шина данных (ШД)

С и с т е м н а я м а г и с т р а л ь

 

Рисунок 1

 

Поскольку ЭВМ создавалась по oбpазу и подобию человека, то и мы попробуем характеризовать основные компоненты ЭВМ с этой, возможно не очень корректной, точки зрения. Итак, сердцем ЭВМ является процессор, основу которого составляет цифровой автомат ЦА. Он «разгадывает» очередной код операции и в соответствии с ним производит определенные действия со всеми составляющими ЭВМ. АЛУ тоже является частью цифрового автомата, но выделено отдельно, так как оно программно доступно относительно выбора операции: сложения, вычитания, конъюнкции, дизъюнкции и тому подобное.

РОНы - локальная память малой емкости — сверхбыстродействующее ОЗУ. Реализовано, как правило, на триггерах, объединенных по 8, 16 или 32 шт. в регистры. Длина регистра зависит от длины слова, которым оперирует процессор. Размер информационного слова принято считать 1 байт (1 Byte) = 8 бит (8 Bite), то есть равным 8-и разрядам. Поэтому, в отношении процессора обычно оперируют терминами «однобайтовый», «двухбайтовый» и тому подобное.

Процессор подсоединяется к системной шине (магистрали) как активное устройство (командир). Системная шина имеет множество разновидностей, но любые системные шины можно объективно разделить на два вида, так называемые Q-bus и MultiBus.

Q-bus — шина со совмещенной шиной данных и адреса (ШДА). Что и в какой момент находится на ШДА - можно узнать только по определенным фронтам управляющих сигналов. Кроме этого, все запросы на прерывания и их инициирование происходят по последовательному протоколу. Если вернуться к рассмотренному примеру со звонком, то представьте себе не один, а несколько телефонных аппаратов, но с общим звонком. И чтобы найти, какой телефон звонит, нужно последовательно снимать трубки, пока не будет обнаружен тот единственный. Q-bus считается наиболее совершенной системой шины, так как предусматривает очень надежный протокол установления связи с любым компонентом ЭВМ.

Алгоритм его приведен на рис. 2 - на примере вывода данных (из процессора в устройство).

 
 

 


Нет

 
 

 


Да

 
 

 


Да

 
 

 


Рисунок 2

 

MultiBus —системная шина с разделенными шинами данных ШД и адреса ША (рисунок 1). Кроме этого, все запросы на прерывание в MultiBus поступают радиально (то есть, параллельно). Если, к примеру, в ЭВМ предусматривается обработка 16 запросов на прерывание, то системная шина должна иметь в составе шины управления 16 проводников для этих запросов, а не 1, как это реализовано в Q-bus. И к сему, выдача процессором адреса и данных устройства не предусматривается, как это делается в Q-bus. Не предусматриваются подтверждение обнаружения устройства с установленным адресом и подтверждение приема этим устройством данных. Можно встретить иногда MultiBus с ответом распознавания адреса, но это скорее исключение, чем правило.

Все дело в том, что системные шины живут и развиваются как бы сами по себе. Наилучший пример тому — железные дороги. Ширина колеи, высота рельсов, нагрузка на единицу площади, закругления и угол наклона на поворотах, габариты тоннелей, высота троллеи — все это уже навсегда, пока существует железнодорожное сообщение. Что-то здесь будет меняться, например, вместо деревянных шпал - железобетонные, но принципиально — никогда. Замечательно, что все разработки, будь то электровоз, дрезина, грузовой или пассажирский вагон и другие виды изделий транспортировки по рельсам могут бесконечно модернизироваться и даже создаваться новые, поскольку заранее известно, что «правила игры» остаются неизменными. В этом смысле консерватизм параметров железнодорожного пути является составляющей прогресса развития транспортных средств на железных дорогах. Всё сказанное совершенно адекватно и к системным шинам Q-bus и MultiBus, несмотря на некоторые их очевидные недостатки.

Подводя итог, можно сказать, что системная шина является кровеносной системой ЭВМ. Обязательным элементом ЭВМ является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Все дело в том, что без ЗУ ЭВМ является устройством с «пустыми мозгами», а точнее — без них. Хотя бы для того, чтоб ЭВМ могла загрузить в себя чужой интеллект, нужна программа первоначальной загрузки с какого-либо внешнего устройства, например, с жесткого диска или компакт-диска. А для этого, как минимум, нужно настроить соответствующий адаптер, потом через него привести в исходное состояние дисковод, проверить область ОЗУ, куда будет загружаться этот самый интеллект в виде операционной системы, а затем только загрузить операционную систему. Вся описанная последовательность реализуется программой, зашитой в ПЗУ, и называется программой инициализации (INIT). Следовательно, ПЗУ играет роль спинного мозга, который хранит программы рефлекторных, а не сознательных действий.

ОЗУ же предназначено как для хранения выполняемых программ, так и результатов их выполнения. Кроме этого ОЗУ используется операционной системой для регистрации состояния практически всех составляющих узлов микропроцессорной системы. ОЗУ, как правило, по объему во много раз меньше, чем объем внешних носителей информации. И что удивительно, незаметно стремление развивать объем ОЗУ до объема внешних носителей. Что это? Факт, отражающий реальное положение дел в этой области?

Что человеческий мозг ограничен по емкости, а размеры книжных полок и их количество ограничивать теоретически нечем?

Ну и, наконец, связь с внешним миром. Для того, чтобы это интеллектуальное устройство не было бы изолировано от внешнего мира, чтобы могло «слышать» и «видеть», «говорить» и «воздействовать», необходимо, как минимум, иметь входное и выходное интерфейсные устройства. Какие функции они реализуют? Их две.

Во-первых, с одной стороны они должны полностью сопрягаться с системной шиной по протоколу системной шины, и с другой стороны - по протоколу внешнего устройства сопрягаться с внешним устройством. Протоколы установления связи и обмена для внешних устройств, как правило, стандартизованы: RS-232, Centronics, IRРR и так далее. Знакомство с ними произойдет при изучении соответствующих интерфейсных схем. Таким образом, интерфейсные устройства (схемы) играют роль переводчиков. Отсюда и название: интерфейс.

Во-вторых, интерфейсное устройство должно быть согласовано по электрическим параметрам с обоими «разговаривающими». А эти сигналы бывают различными и по напряжению, и по мощности, и по составляющей помехе. Поэтому, интерфейсные интегральные схемы (ИИС), как правило, «обвязываются», то есть между ИИС и внешним устройством ставятся специальные приемники и передатчики. Это схемное решение: интерфейсная ИИС плюс обвязка — и называется адаптером.

Теперь, когда в общих чертах обрисована структура и функции ЭВМ минимальной конфигурации, можно перейти к понятиям: однокристальный микропроцессор, микропроцессорный модуль, микропроцессорная секция (секционный микропроцессор), однокристальная ЭВМ.

 




Дата добавления: 2015-04-26; просмотров: 11 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Тема: «История археологических исследований».| Микропроцессорный модуль

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.011 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав