Архитектуры с фиксированным набором устройств

Виды АКС

Лекция 2.2. Архитектуры компьютерных систем (АКС). Функциональная организация персонального компьютера

Содержание

2.2.1. Виды АКС.. 1

Архитектуры с фиксированным набором устройств. 2

Вычислительные системы с открытой архитектурой. 3

Архитектуры многопроцессорных вычислительных систем.. 5

2.2.2.Функциональная организация персонального компьютера. 9

Центральный процессор. 9

Оперативное запоминающее устройство. 11

Внутренние шины передачи информации. 12

Внешние запоминающие устройства. 13

Накопители на магнитных дисках. 13

Накопители на оптических дисках. 14

Внешние устройства. 15

Видеотерминалы.. 15

Устройства ручного ввода информации. 17

Клавиатура. 17

Манипулятор типа "мышь". 18

Джойстик. 19

Устройства печати. 19

Матричные принтеры. 20

Струйные принтеры. 20

Лазерные принтеры. 20

Плоттеры. 21

Устройства поддержки безбумажных технологий. 22

Устройства обработки звуковой информации. 23

Современный компьютер состоит из нескольких функциональных узлов: процессор, память, контроллеры устройств и т.д. Каждый узел представляет собой сложное электронное устройство, в состав которого может входить миллионы логических элементов. Для лучшего понимания принципа работы каждого узла и компьютера в целом вводится понятие уровней представления компьютера.

Цифровой логический уровень – уровень логических схем базовой системы элементов.

Микроархитектурный уровень – уровень организации обработки информации внутри функционального узла. Сюда относятся регистры различного назначения, устройство обработки поступающих команд, устройство преобразования данных, устройство управление.

Командный уровень – набор функциональных узлов и связи между ними, система команд и данных, передаваемых между устройствами.

Набор блоков, связей между ними, типов данных и операций каждого уровня называется архитектурой уровня.

Архитектура командного уровня называется обычно компьютерной архитектурой или компьютерной организацией. В этом разделе мы рассмотрим различные компьютерные архитектуры. Архитектуры других уровней будут рассмотрены в следующих разделах.

Компьютерами с сосредоточенной обработкой называются такие вычислительные системы, у которых одно или несколько обрабатывающих устройств (процессоров) расположены компактно и используют для обмена информацией внутренние шины передачи данных. Компьютеры первого и второго поколения имели архитектуру закрытого типа с ограниченным набором внешнего оборудования. Такая архитектура характерна для компьютеров, базовая система логических элементов которых построена на дискретных электронных компонентах (электронных лампах, транзисторах). Введение любого дополнительного функционального блока в такие архитектуры был сопряжён с увеличением потребляемой мощности, занимаемой площади и резко увеличивал стоимость всей системы. Поэтому компьютер, выполненный по этой архитектуре, не имел возможности подключения дополнительных устройств, не предусмотренных разработчиком.

Укрупнённая схема такой компьютерной архитектуры приведена на рис. 2.9. Оперативная память хранит команды и данные исполняемых программ, АЛУ обеспечивает не только числовую обработку, но и участвует в процессе ввода-вывода информации, осуществляя её занесение в оперативную память. Канал ввода/вывода представляет собой специализированное устройство, работающее по командам, подаваемым устройством управления. Канал допускает подключение определённого числа внешних устройств. Устройство управления обеспечивает выполнение команд программы и управляет всеми узлами системы.

Компьютеры такой архитектуры эффективны при решении чисто вычислительных задач. Они плохо приспособлены для реализации компьютерных технологий, требующих подключения дополнительных внешних устройств и высокой скорости обмена с ними информацией.