Архитектура компьютера

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1.Понятие  архитектуры ЭВМ. Привести обобщенную  блок-схему вычислительной машины  и дать характеристику ее составных  частей……….3

2.Что такое  микропроцессор? Поколения микропроцессоров…………………5

3.OC Unix. Отличительные особенности и возможности. Разновидности…..12

4.Программы автоматизации  бухгалтерского учета. Типичные  функции. Примеры…………………………………………….……………………………15

5.Охарактеризуйте основные  сервисы сети Интернет…….. …………………16

Библиографический список…………………...……………………..18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Понятие архитектуры ЭВМ. Привести  обобщенную блок-схему вычислительной  машины и дать характеристику  ее составных частей.

      Архитектура компьютера — логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы. Архитектура заключает в себе требования к функциональности и принципы организации основных узлов ЭВМ. 
 
     В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (фон Неймана) и гарвардская. Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных. 
 
     В более подробное описание, определяющее конкретную архитектуру, также входят: структурная схема ЭВМ, средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы, организация и разрядность интерфейсов ЭВМ, набор и доступность регистров, организация памяти и способы её адресации, набор и формат машинных команд процессора, способы представления и форматы данных, правила обработки прерываний. 
 
     По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют: 
     По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);                                                            По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW; 
     По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные; многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.

     Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление. 
 
     Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ.  
 
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке.  

Положения фон Неймана: 

·  Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода)

·  Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти

·  Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками)

·  Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме

·  Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся  в одном и том же запоминающем устройстве

·  Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Что такое микропроцессор? Поколения  микропроцессоров.

     Микропроце́ссор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в отличие от реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели). Первые микропроцессоры появились в 1970-х годах и применялись в электронных калькуляторах, в них использовалась двоично-десятичная арифметика 4-битных слов. Вскоре их стали встраивать и в другие устройства, например терминалы, принтеры и различную автоматику. Доступные 8-битные микропроцессоры с 16-битной адресацией позволили в середине 1970-х годах создать первые бытовые микрокомпьютеры.

     Итак, совершим небольшой экскурс в историю. Процессоры делятся на поколения, существенно отличающиеся друг от друга возможностями и скоростью. Каждое поколение способно выполнять те же программы, что и предыдущее, но с каждым поколением процессор получает все новые возможности.

     Эти поколения (вплоть до поколения Р6) определялись выпуском процессоров фирмой Intel, в свое время создавшей процессор 8088 для первых IBM PC. Следующим вторым поколением стал процессор Intel 80286 (или просто 286). Третье поколение называлось соответственно 386. Это первый 32-разрядный процессор, который положил начало семейству процессоров IA-32 (32-bit Intel Architecture).

Главные отличительные особенности  этого процессора:

• 32-разрядные шины адреса и данных (возможность адресации — 4 Гбайт  данных);

• 32-разрядные регистры;

• введен новый режим работы процессора — виртуальный процессор 8086.

     И здесь процессор фирмы Intel впервые встретился с серьезным конкурентом — процессором Ат386 фирмы AMD, работающим на более высокой частоте. На данный момент именно процессоры AMD, наряду с Intel, используются в подавляющем большинстве IBM-совместимых компьютеров. До 1995 года преимущество имел процессор Intel, благодаря агрессивной маркетинговой политике и традиционному уважению к этой марке; доля фирмы AMD на рынке в те годы составляла примерно 20%, а иных производителей процессоров — 1-2%.

Процессор Intel 486 появился в 1989 году. Его  отличительные особенности:

• наличие встроенного математического  сопроцессора (модели DX, DX2, DX4);

• поддержка многопроцессорного режима работы;

• два вида кэш-памяти — внутренней 8 кбайт (L1) и внешней (L2);

• поддержка различных концепций  энергосбережения.

     Поколение процессоров 486 стало переломным — Intel перестала быть практическим монополистом в их производстве. Варианты этих процессоров, предложенные AMD и еще одним альтернативным производителем — Cyrix (выпускавшемся на заводах IBM — процессоры марки Cyrix и IBM были тогда эквивалентны), оказались оптимальными для многих вариантов использования.

     Все эти поколения давно и окончательно ушли в историю. В октябре 1992 года Intel объявила, что совместимые процессоры пятого поколения (разрабатывавшиеся под кодовым названием Р5) будут называться Pentium, а не 586, как предполагалось. Такое название было бы вполне естественным, однако выяснилось, что цифровые обозначения не могут быть зарегистрированы в качестве торговой марки, a Intel опасалась конкурентов, которые могли начать выпуск аналогичных микросхем под давно ожидавшимся «непа-тентуемым» названием. Первые процессоры Pentium были выпущены в марте 1993 года. Pentium совместим с предыдущими процессорами Intel, но при этом значительно отличается от них.

     К внутреннему кэшу команд добавили 8 Кбайт для данных. Разработана суперскалярная архитектура (с двумя конвейерами) — выполнение двух команд за один такт (все предыдущие процессоры выполняли в каждый момент времени только одну команду). Реализована технология предсказания переходов (branch prediction). Внутренние шины стали иметь ширину 128 и 256 бит, внешняя шина данных — 64 бит. Благодаря этой технологии производительность Pentium по сравнению с процессорами 486 существенно повысилась.

     Процессоры поколения Р5 — Intel Pentium, Intel Pentium MMX, AMD K5, Cyrix 6×86, IDT WinChip.

     Хотя следует отметить, что компьютеры на основе этих процессоров даже сегодня вполне могут использоваться для простых задач, например для редактирования текста. Надо отметить одну особенность, касающуюся аббревиатуры ММХ.

     Микросхемы Pentium ММХ производились по усовершенствованной на то время 0,35-микронной КМОП-технологии и работали на пониженном напряжении в 2,8 В (вместо 3,3 В и 3,45 В).

     Чтобы на системную плату можно было установить процессор Pentium ММХ, она должна обеспечивать ему пониженное рабочее напряжение в 2,8 В. Сделать системные платы более универсальными в отношении используемого процессорами напряжения помогло новое решение Intel — процессорное гнездо типа Socket 7 с устанавливаемым модулем VRM (Voltage Regulation Module -модуль, регулирующий напряжение). На рис. 4.2 представлен внешний вид процессора Pentium ММХ и гнездо для его установки Socket 7.

Рис.4.2. Процессор Intel Pentium ММХ (а) и гнездо Socket 7 (б)

     Модуль можно было легко заменить и таким образом перенастроить плату на использование новейших на то время процессоров с любым рабочим напряжением. Но главное достоинство процессора Pentium ММХ состояло в мультимедиа-расширениях ММХ (MultiMedia eXtentions). Разработанная Intel технология ММХ была реакцией на постоянно растущую в те годы популярность сетевых и мультимедиа-приложений, предъявляющих повышенные требования к аппаратному обеспечению. Подробнее ММХ рассмотрены в последующих данного раздела.

     Во многих из этих приложений присутствуют циклично повторяющиеся последовательности команд, на выполнение которых уходила основная часть процессорного времени.

     Разработанная Intel технология SIMD (Single Instruction Multiple Data -один поток команд на несколько потоков данных) решает эту проблему путем выявления таких циклов и выполнения одной операции (команды) над несколькими данными. Кроме того, в архитектуру процессора были введены 57 дополнительных команд, специально предназначенных для работы с графическими, видео- и аудиоданными.

     Следующим поколением можно назвать процессоры Р6 корпорации Intel — Pentium II и упрощенные модели Celeron, и как альтернатива от AMD -серия Кб. К этой группе можно отнести и AMD К6-2, AMD К6-3, Cyrix М-П, WinChip II. Процессоры Pentium III и Celeron также относятся к поколению Р6. Кстати, отличие между процессорами Pentium и Celeron состоит только в уменьшении объеме кэша второго уровня. Можно сказать, что Celeron — упрощенная версия Pentium. Ну и как следствие — меньше цена. О кэш-памяти расскажем далее.

     Новое поколение Р7 началось с выпуска корпорацией AMD процессора Athlon, ранее известного под маркой К7. Одновременно была предложена упрощенная версия Athlon — процессор Duron. В ответ корпорация Intel выпустила Pentium 4 (хотя и с большим отставанием). Корпорация AMD затем начала выпуск улучшенных процессоров Athlon ХР для однопроцессорных компьютеров и Athlon MP для многопроцессорных.

     Следует отметить еще одну линейку процессоров от AMD — Sempron. О ней компания AMD сообщила летом 2004 года. Почему не Duron? Чтобы дать дорогу процессорам следующего поколения — Athlon 64, компании AMD понадобилось перевести процессоры Athlon ХР в класс бюджетных. Конечно, можно было присвоить им название «Duron», которое раньше использовалось для недорогих процессоров. Так всегда поступала корпорация Intel (напомним пример — процессор Celeron) — главный конкурент AMD на рынке процессоров. Однако Duron — упрощенный процессор по сравнению с Athlon. По крайней мере, пользователи привыкли считать его таковым. Маркетологи из AMD захотели подчеркнуть, что Sempron — это полноценный процессор, но предыдущего поколения. В силу своих архитектурных особенностей он обладает более низкой, чем у Athlon 64, производительностью, но при этом не является его урезанной версией. Поэтому и ввели новое название. Компания Intel в свою очередь выпустила процессор Intel Хеоп, на котором разработчики отрабатывали двухъядерную архитектуру. Кроме того, выпускался «упрощенный» процессор Celeron на основе Pentium 4 с тактовой частотой от 1700 МГц и выше, также относящийся к поколению Р7.

     Следующее поколение процессоров Р8 является принципиально новым. Все поколения до Р7 являются 32-битными. В настоящее время все процессоры Intel и AMD поддерживают 64-битные команды. Первым 64-битным процессором был серверный AMD Opteron(рис.4.3), а для настольных ПК — Athlon64. Для получения максимальной производительности при использовании таких процессоров требуется новая операционная система и специализированное программное обеспечение, в противном случае производительность даже снижается. Хотя надо отметить, что на процессоре Opteron все программное обеспечение, предназначенное для 32-разрядных процессоров, работает без изменений.

Рис.4.3. Процессор AMD Opteron

     В начале 2004 года на рынке появился процессор AMD Athlon 64 для обычных компьютеров, который дешевле Opteron, но не уступает ему по возможностям.

     В 2005 году началось производство двухъядерных процессоров как корпорацией Intel (Core 2 Duo), так и AMD (Athlon 64 Х2).

    В конце 2007 года в продаже появились четырехъядерные процессоры обеих корпораций-соперниц:

• Intel — Core 2 Quad;

• AMD — Athlon 64 X4 (Phenom).

     Четырехъядерные процессоры особенно эффективны при одновременной работе нескольких ресурсоемких приложений. Например, вы хотите одновременно выполнять обработку видео и играть в ЗО-шутер. Если же без одновременной работы «тяжелых» приложений можно обойтись (сначала поиграть, потом обработать видео), значительного прироста производительности по сравнению с двухъядерным процессором достигнуть не удастся. Однако заметим, что производители ведут активную борьбу за благосклонность потребителей и постоянно снижают цены. Поэтому в ближайшем будущем цены на двух-и четырехъядерные процессоры будут отличаться совсем незначительно. Еще одним аргументом в пользу «четырех ядер» будет появление все новых и новых 3D-Hip, оптимизированных под четырехъядерные процессоры.