2.2. Как устроен компьютер?

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:

  •  
    • память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
    • процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
    • устройство ввода;
    • устройство вывода.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на схеме (рис. 2.1). Жирными стрелками показаны пути и направления движения информации, а простыми стрелками - пути и направления передачи управляющих сигналов.



Рис. 2.1. Общая схема компьютера
Функции памяти:

  •  
    • приём информации из других устройств;
    • запоминание информации;
    • выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

  •  
    • обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
    • программное управление работой устройств компьютера.
Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).

Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.

Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд). Логическая схема триггера описана в разделе 5.7.

Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций.

Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

  •  
    • сумматор - регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции (принцип его работы рассмотрен в разделе 5.8);
    • счетчик команд - регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
    • регистр команд - регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные - для хранения кодов адресов операндов.

Другие записи

10.06.2016. 2.3. На каких принципах построены компьютеры?
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом. Рис. 2.2. Джон фон Нейман, 1945 г. 1.…
10.06.2016. 2.4. Что такое команда? 2.5. Как выполняется команда?
Команда - это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер. В общем случае, команда содержит следующую информацию:   код выполняемой операции; указания по определению…
10.06.2016. 2.6. Что такое архитектура и структура компьютера?
При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру. Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских…
10.06.2016. 2.7. Что такое центральный процессор?
Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) - это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным…
10.06.2016. 2.8. Как устроена память? 2.9. Какие устройства образуют внутреннюю память?
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов - битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации).…