Maszyna von Neumanna
John von Neumann (ur. 28 grudnia 1903 w Budapeszcie, zm. 8 lutego 1957 w Waszyngtonie) – węgierski matematyk, inżynier chemik, fizyk i informatyk, pracujący głównie w Stanach Zjednoczonych
John von Neumann (ur. 28 grudnia 1903 w Budapeszcie, zm. 8 lutego 1957 w Waszyngtonie) – węgierski matematyk, inżynier chemik, fizyk i informatyk, pracujący głównie w Stanach Zjednoczonych
Architektura von Neumanna – pierwszy rodzaj architektury komputera, opracowanej przez Johna von Neumanna, Johna W. Mauchly’ego oraz Johna Presper Eckerta
w 1945 roku. Cechą charakterystyczną tej architektury jest to, że dane
przechowywane są wspólnie z instrukcjami, co sprawia, że są kodowane w
ten sam sposób.
W architekturze tej komputer składa się z czterech głównych komponentów:
- pamięci komputerowej przechowującej dane programu oraz instrukcje programu; każda komórka pamięci ma unikatowy identyfikator nazywany jej adresem
- jednostki sterującej odpowiedzialnej za pobieranie danych i instrukcji z pamięci oraz ich sekwencyjne przetwarzanie
- jednostki arytmetyczno-logicznej odpowiedzialnej za wykonywanie podstawowych operacji arytmetycznych.
- urządzeń wejścia/wyjścia służących do interakcji z operatorem
Schemat działania maszyny von Neumanna:
Co znajdziemy w „ciele” komputera?
Komputer składa się z procesora,
pamięci wewnętrznej oraz podłączonych za pomocą magistrali urządzeń
peryferyjnych, czyli zewnętrznych urządzeń wejścia i wyjścia.
Konkretnym składem logicznym komputera są:
- płyta główna
- procesor
- pamięć wewnętrzna
- dysk twardy
Dane urządzenia odpowiadają za jego proces działania i sprawność
działań.
Schemat logicznej budowy komputera:
Płyta główna
Jest to obwód drukowany urządzenia elektronicznego, na którym montuje się najważniejsze elementy, umożliwiając komunikację wszystkim pozostałym komponentom i modułom.
W komputerze na płycie głównej znajdują się: procesory, pamięć operacyjna
lub gniazda do zainstalowania tych urządzeń oraz gniazda do
zainstalowania dodatkowych płyt zwanych kartami rozszerzającymi (np. PCI), oraz gniazda do urządzeń składujących (dyski twarde, napędy optyczne itp.), złącze klawiatury i zasilacza. W niektórych konstrukcjach także gniazda do innych urządzeń zewnętrznych do których sprzęt znajduje się na płycie głównej (port szeregowy, port równoległy, USB).
Koncepcję zbudowania komputera osobistego wyposażonego tylko w
minimum potrzebnych urządzeń zmontowanych na jednej płycie drukowanej
oraz gniazd, do których podłącza się dodatkowe urządzenia zapoczątkowała
firma IBM wprowadzając komputer osobisty, zwany też PC.
Części płyty głównej:
1. Obwód drukowany: wielowarstwowy system połączeń
3. Gniazda pamięci operacyjnej
4. Cache i/lub podstawka Cache
5. Złącza magistral I/O
6. Gniazda zasilania ATX
7. Regulator napięcia
8. Kondensatory służące do filtracji i wygładzania przebiegów
9. Złącza klawiatury i myszy
10. Chipset
11. Sterownik klawiatury
12. Zegar czasu rzeczywistego RTC
13. Super sterowniki I/O
14. Pamięć CMOS
15. BIOS
16. Baterie
17. System zworek: zestawy zwiernych styków pełniących rolę
przełączników funkcjonalnych. Bardzo różnorodne i szerokie
zastosowanie.
Pamięć komputerów
To różnego rodzaju urządzenia i bloki funkcjonalne komputera, służące do przechowywania danych i programów (systemu operacyjnego oraz aplikacji). Potocznie przez "pamięć komputerową" rozumie się samą pamięć operacyjną.
- ulotność
- możliwość zapisu i odczytu
- nośnik
- łatwość (możliwość) przeniesienia wraz z zapisem do innego urządzenia
- miejsce w konstrukcji komputera
- sposób dostępu do informacji
Szybkość pracy komputera
Dane aktualnie używane są trzymane w szybszej pamięci, natomiast te
aktualnie niepotrzebne w wolniejszej. Ponieważ różnice w czasie dostępu
między kolejnymi poziomami są często rzędu 10:1, dobre wykorzystanie
właściwości pamięci podręcznej (cache) ma zazwyczaj większe znaczenie
niż liczba cykli procesora koniecznych do wykonania algorytmu. Zasada przenoszenia mniej potrzebnych danych do wolniejszej pamięci jest podstawą funkcjonowania pamięci wirtualnej komputera oraz stronicowania pamięci.
Procesor

Procesory (zwane mikroprocesorami) wykonywane są zwykle jako układy scalone zamknięte w hermetycznej obudowie, często posiadającej złocone wyprowadzenia. Ich sercem jest monokryształ krzemu, na który naniesiono techniką fotolitografii szereg warstw półprzewodnikowych, tworzących, w zależności od zastosowania, sieć od kilku tysięcy do kilkuset milionów tranzystorów. Połączenia wykonane są z metalu (aluminium, miedź).
Jedną z podstawowych cech procesora jest długość (liczba bitów) słowa, na którym wykonywane są podstawowe operacje obliczeniowe. Jeśli słowo ma 64 bity, mówimy, że procesor jest 64-bitowy.
Innym ważnym parametrem określającym procesor jest szybkość, z jaką
wykonuje on rozkazy. Przy danej architekturze procesora, szybkość ta w
znacznym stopniu zależy od czasu trwania pojedynczego taktu.
Budowa procesora
W funkcjonalnej strukturze procesora można wyróżnić takie elementy, jak:
- Zespół rejestrów do przechowywania danych i wyników, rejestry mogą być ogólnego przeznaczenia lub mają specjalne przeznaczenie,
- Jednostkę arytmetyczną (arytmometr) do wykonywania operacji obliczeniowych na danych,
- Układ sterujący przebiegiem wykonywania programu,
- Inne układy, w które producent wyposaża procesor w celu usprawnienia jego pracy.

Do typowych rozkazów wykonywanych przez procesor należą:
- kopiowanie danych
- z pamięci do rejestru
- z rejestru do pamięci
- z pamięci do pamięci (niektóre procesory)
- (podział ze względu na sposób adresowania danych)
- działania arytmetyczne
- dodawanie
- odejmowanie
- porównywanie dwóch liczb
- dodawanie i odejmowanie jedności
- zmiana znaku liczby
- działania na bitach
- iloczyn logiczny – AND
- suma logiczna – OR
- suma modulo 2 (różnica symetryczna) – XOR
- negacja – NOT
- przesunięcie bitów w lewo lub prawo
- skoki
- bezwarunkowe
- warunkowe
W tym celu, w procesorach niedostępnych masowo można spotkać możliwość programowania rozkazów CPU, czyli mikroprogramowania.
Rozwiązanie takie daje pełniejszą kontrolę nad procesorem oraz
możliwość np. zwiększenia wydajności procesora w pewnych zastosowaniach
itp., w znacznie większym stopniu niż w przypadku np. dostępnych
powszechnie procesorów, w których kody maszynowe są na stałe przypisane
do listy wykonywanych mikroinstrukcji.
BIOS
Zapisany w pamięci stałej zestaw podstawowych procedur pośredniczących
pomiędzy systemem operacyjnym a sprzętem. Jest to program zapisany w pamięci ROM (pamięć tylko do odczytu) płyty głównej oraz innych urządzeń takich jak karta graficzna.
Obecnie większość BIOS-ów zapisywana jest w pamięciach typu EEPROM (rodzaj nieulotnej pamięci komputerowej), co umożliwia ich późniejszą modyfikację. Program służący do konfiguracji BIOS-u to BIOS setup.
Działanie

Za pomocą wbudowanego w BIOS programu setup można zmieniać
standardowe ustawienia BIOS-u, np. parametry podłączonych dysków
twardych lub zachowanie się komputera po jego włączeniu.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz