Что понимают под структурой и архитектурой компьютера

ПОНЯТИЕ АРХИТЕКТУРЫ И СТРУКТУРЫ КОМПЬЮТЕРА

Под архитектурой компьютера понимается совокупность принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности компьютера при решении соответствующих классов задач. Архитектура компьютера определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя [1].

Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка, хранение информации, обмен информацией с внешними объектами [2].

Дополнительные функции обеспечивают эффективные режимы работы компьютера, диалог с пользователем, высокую надежность.

В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом:

Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру (рисунок 1).

Идея открытости архитектуры заключается в том, что пользователь может самостоятельно формировать конфигурацию своего компьютера по своему усмотрению [3].

Помимо классической архитектуры ЭВМ, существуют еще следующие:

— многомашинная вычислительная система;

— архитектура с параллельными процессорами.

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов (конкретные блоки, узлы, связи и т.д.) [1].

Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации (рисунок 2).

ПК включает три основных устройства: системный блок, клавиатуру и монитор. Однако для расширения функциональных возможностей ПЭВМ к ней можно подключать различные дополнительные периферийные устройства: печатающие устройства (принтеры), различные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), устройства ввода информации (сканеры, графические планшеты – дигитайзеры), графопостроители и др.

Эти устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые обычно размещаются на задней стенке системного блока. Дополнительные устройства помешаются при наличии свободных гнезд на материнской плате непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ПК через телефонную сеть. Как правило, ПК имеют модульную структуру. Все модули связаны общей шиной (системной магистралью).

Таким образом, в связи с тем, что персональный компьютер является в настоящее время обязательным атрибутом в любом современном офисе и основной технической базой информационной технологии, пользователи должны понимать основные различия между архитектурой и структурой ПК.

Источник

Что понимают под структурой и архитектурой компьютера

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения.

· Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа (рис. 2.1). Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной, подробно рассмотренная в разделе 2.18 (рис. 2.26). Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры — устройства управления периферийными устройствами.

· Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров, представлена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Архитектура многопроцессорного компьютера

· Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.

· Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Архитектура с параллельным процессором

В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и такие архитектурные решения, которые радикально отличаются от рассмотренных выше.

Источник

Что понимают под структурой и архитектурой компьютера

Понятие архитектуры и структуры компьютера.
Типы архитектур.

Человек существует в «океане» информации, он постоянно получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, хранит ее в своей памяти, анализирует с помощью мышления и обменивается информацией с другими людьми.

Компьютер, так же как и человек, получает информацию, хранит и обрабатывает ее, обменивается ею с другими компьютерами.

Компьютер является инструментом, который помогает человеку ориентироваться в этом «океане» информации.

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя.

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали, соединяющей все устройства компьютера.

Архитектура ЭВМ – совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций.

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя.

Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины.

Основные функции определяют назначение персонального компьютера: обработка и хранение информации, обмен информации с внешними объектами.

Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность.

Названные функции персонального компьютера реализуются с помощью аппаратных и программных средств.

1. Классическая архитектура ( архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство ( АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления ( УУ), через которое проходит поток команд — программа.

Это однопроцессорный компьютер.

К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.

2. Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

3. Многомашинная вычислительная система (ММВС) – система (комплекс), включающая в себя две или более ЭВМ (каждая из которых имеет процессор, ОЗУ, набор периферийных устройств и работает под управлением собственной ОС), связи между которыми обеспечивают выполнение функций, возложенных на ММВС.

Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Обычно минимальная конфигурация персонального компьютера содержит элементы:

Из перечисленных частей компьютера «главным» является системный блок. В нем размещены все основные аппаратные компоненты компьютера: микропроцессор, оперативная память, счетчик времени, электронные схемы, управляющие элементами компьютера и обменом данными между памятью и другими устройствами (диском, монитором, принтером), накопители на гибких и жестких магнитных дисках.

С помощью клавиатуры вводятся алфавитно-цифровые данные и выполняется управление работой компьютера.

Монитор предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации.

Любой персональный компьютер сегодня может работать с разным набором внешних устройств. Внешние устройства расширяют функциональные возможности компьютера.

Рассмотрим кратко внешние устройства, подключаемые к системному блоку персонального компьютера

Принтер – выводит на печать текстовую и графическую информацию.

Мышь – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер.

Джойстик – манипулятор в виде укрепленной шарнире ножки с кнопкой, используемой для ручного управления курсором на экране. Используется в основном для компьютерных игр.

Сканер – устройство, способное воспринимать печатный, а иногда и рукописный текст непосредственно с листа.

Стример – для хранения данных на магнитной ленте.

Модем – устройство обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть.

Источник

Понятие об архитектуре и структуре компьютера

При рассмотрении компьютеров принято различать их архитектуру и структуру.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения.

К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой системной магистралью.

Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через контроллеры — специальные устройства управления периферийными устройствами.

Источник

Архитектура современных компьютеров

Архитектурой современного компьютера является схематическое изображение его структуры строения с указанием принципов работы комплектующих, входящих в его состав.

Понятие архитектуры компьютера

Архитектурой персонального компьютера обычно пользуются в качестве инструмента для отработки стандартов. Другими словами, компьютерную систему по такому стандарту реально воплотить на основе сформированных схематических решений и технологий.

Под термином «архитектура компьютера» также понимают методологию сборки компьютеров и их составляющих. Таким образом, архитектура, разработанная определённой компанией, является её интеллектуальной собственностью и может быть применена только ею, являясь инструментом её конкурентоспособности. Но, невзирая на это, различными брендами используется общая концепция, объединяющая основные базовые характеристики разных моделей компьютеров, что делает их комплектующие универсальными.

Применение единой архитектуры персональных компьютеров дает возможность фирмам по производству компьютеров тесно взаимодействовать друг с другом для создания и совершенствования различных компонентов и используемых технологий. Совмещение разных концепций в одно архитектурное решение дает возможность распространяться определенным моделям персональных компьютеров на рынке, позволяет различным компаниям спроектировать пакеты программ, которые в любом случае подойдут для персонального компьютера.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Классический вариант архитектуры компьютера

Первоначальный состав архитектуры компьютера был предложен ученым Нейманом, который был известным математиком. Он изложил основные принципы конструирования персональных компьютеров, учитывая их логическую структуру. Эта методология, которую предложил Нейман, взята за основу классической архитектуры персонального компьютера. В его состав должны входить следующие основные элементы:

В соответствии с этой структурой, должен быть соблюден определенный порядок работы элементов компьютера. Изначально производится загрузка информации в память компьютера из программы, что выполняется. Для ввода данных используются внешние устройства компьютера. После этого блок управления переносит эти данные из блока памяти в блок обработки информации. Обработка происходит с помощью различных элементов компьютера.

Современный вариант архитектуры компьютера

Архитектура современного компьютера, хоть и отличается от классического, но основана на его базе. Определяющей отличительной чертой современного персонального компьютера является наличие у него центрального процессора, который по сути есть соединением блока управления и логико-арифметического блога в единую систему.

Ранее такое соединение было практически невозможным из-за массивного размера микросхем. На сегодняшний день развитие позволило повысить степень интеграции микросхем. Стало возможным ранее невозможное, то есть помещение широкого набора функций в небольшую по размеру деталь. Архитектурой сегодняшнего персонального компьютера также предусматривается использование контроллеров. Необходимость их использования вызвана тем, что роль процессора, как основного устройства, что выполняет функцию обмена информацией с внешними устройствами, изменилась. Функция ввода-вывода информации была убрана из процессора, благодаря новым микросхемам. Была произведена разработка различных каналов обмена информацией, а также наборов микросхем, получивших позже название контроллеров.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Архитектура IBM

Но она не монополист при этом, то есть фирмы и компании, производящие компьютеры и их составляющие элементы, сами определяют состав сборки персональных компьютеров. В то же время, всегда остается возможным осовременить свой персональный компьютер, заменив комплектующие на более продвинутые. Реализация технологии открытой архитектуры современных компьютеров стала возможной благодаря быстрым темпам прогресса.

Программное обеспечение и его структура в компьютерах на базе архитектуры IBM

Основной особенностью, по которой можно определить, что персональный компьютер относятся к платформе IBM, есть его возможность работать на различных операционных системах. Это является возможным за счет открытой структуры данной архитектуры. В компьютерах с архитектурой IBM используются операционные системы Linux, Windows в различных конфигурациях, а также, помимо того, разные операционные системы, совместимые с аппаратным оснащением персонального компьютера с такой архитектурой.

На платформе IBM используется стандартная система ввода-вывода данных, именуемая BIOS, которая входит состав всех персональных компьютеров. Её задачей является обеспечение исполнения основных операций персональных компьютеров, вне зависимости от типа операционной системы, установленной на них. Этот момент также является свойством открытости архитектуры на платформе IBM, авторы системы BIOS являются толерантными к производителям других операционных систем и продуктов. Само явление выпуска системы BIOS в составе различных брендов является свойством открытости платформы IBM.

Источник