Архитектура ЭВМ

1. Архитектура ЭВМ Лекция №2 ©Бауров А.Ю., 2010 г.

2. Что понимают под архитектурой? Логическая и Конструктивнаяорганизация ресурсов, которые могут быть выделены процессу обработки данных в определенный момент времени. Включает в себя методы преобразования информации в данные, методы их хранения и обработки, а также принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

3. Конструктивная архитектура • Открытая – все устройства преимущественно выпускаются отдельно, разными фирмами («открытые спецификации» IBM PC) • Закрытая -все устройства преимущественно выпускаются одной фирмой по «закрытым спецификациям» (пример, Apple Macintosh)

4. Закрытая Все устройства разрабатываются по одним (единым) стандартам интерфейсов одной фирмы Открытая Стандарты вырабатываются в результате конкуренции и соглашений на открытом рынке Сравнение архитектур Интерфейс(hardware interface) – способ взаимодействия устройства с устройством и соответствующие ему стандарты

5. Закрытая Компьютер собирается по единым требованиям производителя (готовая модель) под конкретные цели покупателя (обработка графики, звука, видео и т.д.) Сравнение архитектур Открытая • Пользователь сам выбирает конфигурацию сборки компьютера для своих задач (офисных, учебных, игровых и т.д.) и из своих финансовых возможностей

6. Закрытая ПО (ОС) поставляется вместе с компьютером и оптимизировано для работы на данном компьютере Сравнение архитектур Открытая • ПО (ОС) должно адаптироваться к различным конфигурациям компьютера Примерами таких ОС могут служить: Mac OS и Windows

7. Закрытая Нет конфликтов устройств Для модернизации необходима покупка нового компьютера Цена новинки от 2-3 тысяч долларов Сравнение архитектур Открытая • Возможны конфликты устройств • Возможна модернизация с ориентацией на новинки (до 1,5 лет) • Цена новинки 1000$ Интерфейс(hardware interface) – способ взаимодействия устройства с устройством и соответствующие ему стандарты

8. Первые ПК (PC) Альтаир 8800 • разработан компанией MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems), в Альбукерке (Нью-Мексико, США), в 1975 году на основе микропроцессораIntel 8080 • компьютер продавался в сборе за 621$ либо в виде набора деталей для сборки через журнал Popular Electronics за 439$

9. Первые ПК (PC) Apple I • Был разработан Стивом Возняком для личного использования. У друга Возняка Стива Джобса появилась идея продавать компьютер. • Компьютер появился в продаже в июле 1976 г. по цене в 666,66 доллара! Apple I стал первым продуктом компании Apple Computer (теперь Apple Inc.), продемонстрированом в апреле 1976 года в «клубе самодельных компьютеров» в Пало-Альто, Калифорния

10. Логическая архитектура Принципы Дж. фон Неймана • двоичная система счисления для представления данных и команд • последовательное программное управление • однородность и адресуемость памяти • Артур Беркс, Герман Голдстайн, Джон фон Нейман • «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства» • Burks A.W., Goldstine H.H., Neumann J.Preliminary Discussion of the Logical Design of an Electronic Computing Instrument. • Institute for Advanced Study, Princeton, N.J., July 1946

11. Логическая архитектура Магистрально-модульный принцип Все отдельные устройства в компьютере связаны единой системной шиной (System Bus) – набором электронных линий относительно: • Передачи данных (Data Bus) • Адресации памяти (Address Bus) - Сигналов управления (Control Bus)

12. Логическая архитектура Характеристики электронных устройств Разрядность – количество бит, обрабатываемых (передаваемых) устройством одновременно, например, разрядности шин: 8, 16, 32, 64 бита. Частота – число операций ввода-вывода (тактов) в единицу времени, измеряется в Герцах (Гц), кило (103) Гц, мега (106) Гц и гига (109) Гц.

13. Логическая архитектура Характеристики электронных устройств Полоса пропускания (Bandwidthsorbit rate) = Разрядность × Частота (биты/сек, кб/сек, Мб/сек, Гб/сек) Пример: USB 2.0: Released in April 2000, Added higher maximum bandwidth of 480 Mbit/s (now called "Hi-Speed")

14. Конструктивная архитектура Системная плата – печатная плата, содержащая системную шину и устройство её управления – системный контроллер (микросхемы с программой управления шиной). Контроллер – устройство (или программа), осуществляющее управление потоками цифровой информации. Адаптер – устройство, осуществляющее перекодирование цифровой информации.

15. Логическая и конструктивная Архитектура ПК

16. Конструктивная архитектура Открытая архитектура: • Системная плата (System or Motherboard) • Платы расширения (Daughterboard) • Процессор и память Закрытая архитектура: Платы All-in-One – все устройства смонтированы в одну плату. Принцип All-in-Oneиспользуется и в открытой архитектуре для дешёвых ПК.

17. IBM PC IBM 5150 $2880 ($1565 - $3005) разработан примерно за год c июля 1980 г и был представлен 12 августа1981 г Процессор Intel 8088 с частотой 4.77 МГц, емкость ОЗУ от 16 до 256Кбайт. Флоппи-дисководы емкостью 160 Кбайт приобретались за отдельную плату в количестве 1 или 2 шт. Винчестера не было.

18. Производители и поставка • Комплектующие (OEM1и Box Retail) • Компьютеры: • Самосборка (Hand Made) • Дешевая сборка (магазин, рынок) • Brand Name Computers (HP/Compaq, Acer etc.) 1Original equipment manufacturer