Remkomplekty.ru

IT Новости из мира ПК
16 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Классическая архитектура называется

Классическая архитектура ЭВМ

Под архитектурой ЭВМ понимают основные устройства и блоки ЭВМ, а также структуру связей между ними. Архитектура компьютера определяет пользовательские возможности, систему команд, способ организации памяти и т.д. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. При этом говорят о семействах ЭВМ.

Классическое построение цифровой ЭВМ сложилось в конце 40-х — начале 50-х гг. Существенное влияние на него оказали идеи математика Джона фон Неймана, который в 1945 г. в отчёте «Предварительный доклад о машине «Эдвак»» сформулировал основные принципы работы и устройства современных компьютеров.

Согласно модели фон Неймана, в состав ЭВМ входят три основных устройства:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ);

· запоминающее устройство (ЗУ);

· устройство управления (УУ).

Арифметико-логическое устройство выполняет все доступные машине операции. Его основная характеристика — быстродействие. Арифметико-логическое устройство вместе с устройством управ­ления вычислительной машины ныне называют ее процессором. В ходе работы процессор ЭВМ использует разнообразную информацию, извлекаемую из памяти машины или возникающую в результате действий арифметико-логического устройства. Для фиксации такой информации в процессоре имеется ряд специальных ячеек, называемых регистрами.

В запоминающем устройстве вычислительной машины (ее памяти) хранится вся информация, используемая ЭВМ во время работы. Объем памяти наряду с быстродействием является важной характеристикой вычислительной машины. Память машины состоит из регистров, в каждом из которых может храниться одно машинное слово: число, с которым должна оперировать машина, либо инструкция (команда) – указание о том, что должна делать машина. Последовательность инструкций составляет программу работы машины. Все ячейки пронумерованы, номер ячейки называется ее адресом.

Уже в машинах первого поколения произошло разделение запоминающего устройства на два устройства: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешнее запоминающее устройство (ВЗУ). ОЗУ это сравнительно небольшое по объему и достаточно быстродействующее устройство. В нем хранятся сведения, к которым ЭВМ часто обращается при решении очередной задачи. Внешнее запоминаю­щее устройство машины служит для хранения информации, используемой менее часто, чем та, что хранится в ОЗУ. Поэтому ВЗУ имеет большой объем и меньшее быстродействие. Для хранения информации в ВЗУ в машинах первого и второго поколений использовались магнитные ленты и магнитные барабаны.

Устройства ввода-вывода служат для ввода данных и программ в ЭВМ и для вывода из нее полученных результатов.

Устройство управления организует и координирует взаимодействие всех устройств вычислительной машины во время ее работы.

Описанную структуру ЭВМ можно изобразить схемой, приведенной на рисунке 2.1.

Фон Неймановское построение цифровой ЭВМ содержит фундаментальные идеи, которые сыграли выдающуюся роль в развитии вычислительной техники, и не утратили своего значения по сей день. Фундаментальные принципы фон-Неймана:

· Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется в двоичной системе счисления.

· Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

· Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти  число, текст или команда. Это обеспечивает оперативную перенастройку машины с одной задачи на другую без перекоммутаций и изменений в ее схеме, что делает машину универсальным вычислительным инструментом.

· Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Классическая архитектура называется

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже выбрана. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами Г . Голдстайном и А. Берксом фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье “Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства”. С тех пор прошло полвека, но выдвинутые в ней положения сохраняют актуальность и сегодня.

В статье убедительно обосновывается использование двоичной системы для представления чисел (нелишне напомнить, что ранее все вычислительные машины хранили обрабатываемые числа в десятичном виде). Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации –текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.

Еще одной поистине революционной идеей, значение которой трудно переоценить, является предложенный Нейманом принцип “хранимой программы”. Первоначально программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Это было весьма трудоемким занятием: например, для изменения программы машины ENIACтребовалось несколько дней (в то время как собственно расчет не мог продолжаться более нескольких минут – выходили из строя лампы). Нейман первым догадался, что программа может также храниться в виде набора нулей и единиц, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.

Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. Схема устройства такой ЭВМ представлена на рис. 1. Следует отметить, что внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном компьютеру, но недоступном для непосредственного восприятия человеком. Так, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти, а клавиатура – устройство ввода, дисплей и печать – устройства вывода.

Рис. 1. Архитектура ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана. Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков информации, пунктирные – управляющих сигналов от процессора к остальными узлам ЭВМ

Устройство управления и арифметико-логическое устройство в современных компьютерах объединены в один блок –процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств (сюда относятся выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных, в том числе и арифметических, операций, согласование работы узлов компьютера). Более детально функции процессора будут обсуждаться ниже.

Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров “многоярусно” и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ. но с существенно более медленным доступом (и значительно меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается – определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство), и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), и другие подвиды компьютерной памяти.

Читать еще:  Какое железо в компьютере

В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти. из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.

Разработанные фон Нейманом основы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название “фон-неймановской архитектуры”. Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – фон-неймановские машины. Исключение составляют лишь отдельные разновидности систем для параллельных вычислений, в которых отсутствует счетчик команд, не реализована классическая концепция переменной и имеются другие существенные принципиальные отличия от классической модели (примерами могут служить потоковая и редукционная вычислительные машины).

По-видимому, значительное отклонение от фон-неймановской архитектуры произойдет в результате развития идеи машин пятого поколения, в основе обработки информации в которых лежат не вычисления, а логические выводы.

КЛАССИЧЕСКИЙ СТИЛЬ В АРХИТЕКТУРЕ И ИНТЕРЬЕРЕ

С лово классический сразу рождает в голове понятие чего-то фундаментального, рафинированного, чего-то , что всегда актуально и стильно. Классический стиль в архитектуре явление довольно редкое, чистый стиль можно встретить не так часто, классической часто называют архитектуру в эклектичном стиле, основанием для которого послужила классика. Когда и кем она была придумана, какие законы в себе несет? Давайте узнаем больше.

Истоками классики была античность. Греки придумали и разработали систему ордеров , римляне ее дополнили и довели до совершенства. Ордер- это стоечно-балочная конструкция, дополненная определенными выразительными элементами. Архитектурный ордер, общие сведения о котором были изложены в трактате Витрувия еще в I веке до н.э, применялся в Древней Греции при постройке храмов и сформировал узнаваемый на сегодня облик строений этой страны. Всего существует пять ордеров, считающихся классическими. Три из них сформировались на греческой территории. Это дорический, ионический и коринфский архитектурный ордер. В Древнем Риме появились еще два: тосканский и композитный. Каждый из них имеет свои отличительные особенности в строении и декоративных элементах.

В период с XVI по XVII века в Италии интерес к античной классической архитектуре вспыхнул с новой силой. Недаром этот период назван эпохой возрождения или ренессанса. Итальянский архитектор Андреа Палладио изучил и довел до совершенства пропорции и принципы классической архитектуры, применив свои знания античного зодчества в строительстве загородных вилл и городских палаццо. Архитекторы всего мира, проектировавшие в более позднее время, брали за основу его изученные принципы классической архитектуры для создания своих шедевров.

Классический стиль в Европе развивался неравномерно, поскольку был неразрывно связан с укреплением и расцветом монархического строя. Таким образом, получалось, что в ряде стран Западной Европы он сформировался в XVII веке, тогда как в России только в XVIII. Особенностью русского классицизма являлось эклектичное сочетание в одном произведении разностилевых элементов, уход от жестко регламентированных приёмов и форм классицизма.

Характерными особенностями стиля классицизм являются монументальность, величественная простота, торжественность, гармония линий и объемов. Для классицизма свойственны симметрично-осевые композиции, сдержанность декоративного убранства. Применение какого-либо ордера обязательно для фасада, часто целые колоннады создают воздушный объем галерей и портиков. Излюбленными формами классического стиля являются прямоугольник , квадрат, сфера. Купол в центре композиционного объема здания — частое явление в классической архитектуре. Вообще вся композиция разновысотных объемов устремлена вверх к центру здания. В архитектуре классического стиля зодчие придерживались продуманной симметрии форм, используя в конструкции фасада неизменный греческий портик с ордерной колоннадой и фронтоном, украшенным барельефом. Также классический стиль предполагал использование статуй, медальонов, орнаментальных композиций, лепнины, мраморных лестниц, балллюстрад (фигурных столбиков, поддерживающих перила, что вместе составляло ограждение лоджий и балконов). Так, разнообразные арки, портики, купола, колонны и полуколонны с легкой руки греческих архитекторов прочно вошли в понятие классического стиля.

Классический стиль в архитектуре стал олицетворением высшей степени красоты и величия сильного государства, а потому его эстетика широко использовалась в масштабных градостроительных проектах. Таким образом, в классическом стиле стали возводить не только дворцовые и храмовые комплексы, но и городские площади, крупные архитектурные ансамбли и даже целые города.

Следование античным традициям в устройстве городских площадей быстро подхватили зодчие Варшавы, Дублина, Эдинбурга и Санкт-Петербурга, превратив города в настоящие музеи архитектуры классического стиля под открытым небом.

Для русских архитекторов стиль классической архитектуры со временем стал базовым, который то смешивали с пышным убранством барокко, то сочетали с военной атрибутикой императорского ампира, то и вовсе видоизменяли в неоклассических стилях, а затем возрождали его античные формы в советское время (сталинский ампир).

Знайте, если вы видите колонный портик с треугольным фронтоном над ним , то, скорее всего, здание исполнено в классическом стиле.

В центре композиции часто можно увидеть круглую ротонду, или вытянутый овал в плане, накрытый куполом, как во дворце на Елагином острове в Санкт-Петербурге.

Эпоху классицизма называют золотым веком усадеб. Русское дворянство активно занималось строительством новых поместий и переделкой устаревших особняков. Причем изменения коснулись не только зданий, но и ландшафта, воплощая идеи теоретиков садово-паркового искусства. Тем самым подчеркивался признак высокого социального статуса владельца особняка. Усадьба Голицыных в селе Зубриловка Пензенской области, усадьба Строгановых в селе Братцево Московской области, усадьба Юсуповых в Архангельском. и многие другие исполнены лучшими архитекторами в образцовом классическом стиле.

Классический стиль в архитектуре

Классицизм – художественное и архитектурное направление в мировой культуре 17-19 веков, где образцом для подражания и творческим ориентиром стали эстетические идеалы античности. Зародившись в Европе, течение активно повлияло также на развитие российского градостроения. Созданная в то время классическая архитектура по праву считается национальным достоянием.

Исторические предпосылки

  • Как стиль архитектуры классика зародилась в 17 веке во Франции и одновременно в Англии, естественно продолжив культурные ценности Возрождения.

В этих странах наблюдался подъем и расцвет монархического строя, ценности Древней Греции и Рима воспринимались как пример идеального государственного устройства и гармоничного взаимодействия человека и природы. Идея разумного устройства мира проникла во все сферы общества.

  • Второй этап развития классического направления относят к 18 веку, когда мотивом обращения к историческим традициям стала философия рационализма.

В эпоху Просвещения воспевались идея логичности мироздания и следование строгим канонам. Классические традиции в архитектуре: простота, четкость, строгость – вышли на первый план вместо чрезмерной напыщенности и избытка декоративности барокко и рококо.

  • Теоретиком стиля считают итальянского зодчего Андреа Палладио (другое название классицизма – «палладианство»).

В конце 16 века он подробно описал принципы античной ордерной системы и модульной конструкции зданий, а на практике воплотил их при строительстве городских палаццо и загородных вилл. Характерный пример математической точности пропорций – Вилла Ротонда, оформленная портиками ионического ордера.

Классицизм: особенности стиля

Во внешнем виде зданий признаки классического стиля узнать легко:

  • ясные пространственные решения,
  • строгие формы,
  • лаконичная внешняя отделка,
  • мягкая цветовая гамма.

Если мастера барокко предпочитали работать с объемными иллюзиями, которые зачастую искажали пропорции, то здесь доминировали четкие перспективы. Даже парковые ансамбли этой эпохи выполнялись в регулярном стиле, когда газоны имели правильную форму, а кустарники и водоемы располагались по прямым линиям.

  • Одна из основных черт классицизма в архитектуре – обращение к античной ордерной системе.
Читать еще:  Очистка и ускорение пк бесплатно

В переводе с латинского ordo означает «строй, порядок», термин применяли к пропорциям древних храмов между несущими и несомыми частями: колоннами и антаблементом (верхним перекрытием).

Три ордера пришли в классику из греческой архитектуры: дорический, ионический, коринфский. Различались они соотношением и размерами базы, капители, фриза. От римлян достались в наследие тосканский и композитный ордеры.



Элементы классической архитектуры

  • Ордерность превратилась в ведущую черту классицизма в архитектуре. Но если в эпоху Возрождения античные ордер и портик играли роль простого стилистического украшения, то сейчас они вновь стали конструктивной основой, как и в древнегреческом строительстве.
  • Симметричная композиция – обязательный элемент классики в архитектуре, тесно связанный с ордерностью. Реализованные проекты частных домов и общественных зданий были симметричны относительно центральной оси, такая же симметрия прослеживалась в каждом отдельно взятом фрагменте.
  • Правило золотого сечения (образцовое соотношение высоты и ширины) определило гармоничные пропорции зданий.
  • Ведущие приемы декора: украшения в виде барельефов с медальонами, лепные растительные орнаменты, арочные проемы, оконные карнизы, греческие статуи на крышах. Чтобы подчеркнуть белоснежные декоративные элементы, цветовую гамму для отделки выбирали в светлых пастельных оттенках.
  • Среди особенностей классической архитектуры – оформление стен по принципу ордерного членения на три горизонтальные части: нижняя – цоколь, в середине – основное поле, вверху – антаблемент. Карнизы над каждым этажом, оконные фризы, наличники разной формы, как и вертикальные пилястры, создавали живописный рельеф фасада.
  • Дизайн парадного входа включал мраморные лестницы, колоннады, фронтоны с барельефами.



Виды классической архитектуры: национальные особенности

Античные каноны, возрожденные в эпоху классицизма, воспринимались как высший идеал красоты и разумности всего сущего. Поэтому новая эстетика строгости и симметрии, оттеснив барочную напыщенность, широко проникла не только в сферу частного домостроения, но и в масштабы целого градостроительства. Европейские архитекторы стали в этом отношении первопроходцами.

Английский классицизм

Творчество Палладио сильно повлияло на принципы классической архитектуры Великобритании, в частности в работах выдающегося английского мастера Иниго Джонса. В первой трети 17 века он создал Куинс-хаус («Дом королевы»), где применил ордерные членения и уравновешенные пропорции. С его именем связано и строительство первой в столице площади, выполненное по регулярному плану, – Ковент Гарден.

Другой английский зодчий Кристофер Рен вошел в историю как создатель собора Святого Павла, где применил симметричную ордерную композицию с двухъярусным портиком, двумя боковыми башнями и куполом.

При строительстве городских и загородных частных апартаментов английский классицизм в архитектуре ввел в моду палладианские особняки – компактные трехэтажные здания с простыми и ясными формами.

Первый этаж отделывали рустовым камнем, второй этаж считался парадным – его объединяли с верхним (жилым) этажом при помощи большого фасадного ордера.

Особенности классицизма в архитектуре Франции

Расцвет первого периода французской классики пришелся на вторую половину 17 века во времена правления Людовика Четырнадцатого. Идеи абсолютизма как разумной государственной организации проявили себя в архитектуре рациональными ордерными композициями и преображением окружающего ландшафта по принципам геометрии.

Самые значимые события этой поры – возведение восточного фасада Лувра с огромной двухэтажной галереей и создание архитектурно-паркового ансамбля в Версале.


В 18 веке развитие французского зодчества прошло под знаком рококо, но уже в середине столетия его вычурные формы уступили место строгой и простой классике в архитектуре как градостроительной, так и частной. Средневековую застройку сменяет план, учитывающий задачи инфраструктуры, размещение производственных зданий. Жилые дома строят по принципу многоэтажности.

Ордер воспринимается не как украшение здания, а как конструктивная единица: если колонна не несет нагрузки – она излишня. Образцом архитектурных особенностей классицизма во Франции этого периода считается церковь святой Женевьевы (Пантеон) по проекту Жака Жермена Суфло. Композиция ее логична, части и целое уравновешены, рисунок линий четок. Мастер стремился в точности воспроизвести детали античного искусства.

Русский классицизм в архитектуре

Развитие классического архитектурного стиля в России пришлось на период царствования Екатерины II. В ранние годы элементы античности еще смешиваются с барочным декором, но отодвигают их на задний план. В проектах Ж.Б. Валлен-Деламота, А.Ф. Кокоринова и Ю. М. Фельтена барочный шик уступает главенствующую роль логичности греческого ордера.

Особенностью классики в российской архитектуре позднего (строгого) периода стал окончательный уход от наследия барокко. Это направление сформировалось к 1780 году и представлено работами Ч. Камерона, В. И. Баженова, И. Е. Старова, Д. Кваренги.

Быстрой смене стилей способствовала активно развивавшаяся экономика страны. Расширялась внутренняя и внешняя торговля, открывались академии и институты, промышленные цеха. Появилась нужда в быстрой постройке новых зданий: гостиных дворов, ярмарочных комплексов, бирж, банков, больниц, пансионатов, библиотек.

В этих условиях нарочито пышные и сложные формы барокко обнаружили свои недостатки: большую длительность строительных работ, высокую стоимость и необходимость привлекать внушительный штат квалифицированных мастеров.

Классицизм в архитектуре России с его логичными и простыми композиционными и декораторскими решениями стал удачным ответом на экономические запросы эпохи.

Примеры отечественной архитектурной классики

Таврический дворец – проект И.Е. Старова, реализованный в 1780-х годах, – яркий образец направления классицизма в архитектуре. Скромный фасад выполнен с четкими монументальными формами, внимание притягивает тосканский портик строгого дизайна.

Большой вклад в зодчество обеих столиц внес В.И. Баженов, создавший в Москве Дом Пашкова (1784-1786 гг.) и проект Михайловского замка (1797-1800 гг.) в Санкт-Петербурге.

Александровский дворец Д. Кваренги (1792-1796 гг.) привлек внимание современников сочетанием стен, практически лишенных декора, и величественной колоннады, выполненной в два ряда.

Морской Кадетский корпус (1796-1798 гг.) Ф.И. Волкова – пример образцового строительства зданий казарменного типа по принципам классицизма.

Архитектурные особенности классики позднего периода

Этап перехода от стиля классицизма в архитектуре к ампиру называют александровским по имени императора Александра I. Созданные в промежуток 1800-1812 годов проекты имеют характерные черты:

  • акцентированную стилизацию под старину
  • монументальность образов
  • преобладание дорического ордера (без излишних украшений)

Выдающиеся проекты этого времени:

  • архитектурная композиция стрелки Васильевского острова Тома де Томона с Биржей и Ростральными колоннами,
  • Горный институт на набережной Невы А. Воронихина,
  • здание Главного Адмиралтейства А. Захарова.



Классика в современной архитектуре

Эпоху классицизма называют золотым веком усадеб. Русское дворянство активно занялось строительством новых поместий и переделкой устаревших особняков. Причем изменения коснулись не только зданий, но и ландшафта, воплощая идеи теоретиков садово-паркового искусства.

В этом плане современные классические архитектурные формы как воплощение наследия предков прочно связаны с символизмом: это не только стилистическое обращение к античности, с подчеркнутой парадностью и торжественностью, набором декоративных приемов, но и признак высокого социального статуса владельца особняка.

Современные проекты классических домов – тонкое сочетание традиций с актуальными строительными и оформительскими решениями.

В качестве реальных примеров смотрите красивые проекты классических домов – созданные архитектурным бюро ТопДом Арт.

Читать другие статьи раздела

Владельцу предстоит решить вопрос: купить готовый типовой вариант или заказать индивидуальный. В том и в другом случае есть факторы, влияющие на.
Далее об авторских проектах домов.

Современная малоэтажная застройка в России представлена как типовыми архитектурными решениями, популярными за счет доступности материалов и быстроты возведения, так и эксклюзивными проектами, где ценится.
Далее о красивых домах.

Из всех минималистичных (или интернациональных) стилей, конструктивизм особенно крепко прижился на территории Советского Союза.
Подробнее о конструктивизме.

Читать еще:  Типы архитектуры ос

Изысканный и утонченный стиль модерн имеет много имен, граней и форм художественного выражения.
Далее о стиле модерн в архитектуре.

Торжественную, сложную, богато декорированную стилистику использовали при.
Подробнее о стиле барокко в архитектуре.

Архитектура персонального компьютера

Архитектура персонального компьютера (ПК) включает в себя структуру, которая отражает состав ПК, и программное обеспечение.

Структура ПК – это набор его функциональных элементов (от основных логических узлов до простейших схем) и связей между ними.

Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ПК, к которым относят процессор, оперативное запоминающее устройство, внешние запоминающие устройства и периферийные устройства.

Основным принципом построения всех современных ПК является программное управление.

Классическая архитектура фон Неймана

В $1946$ году американские математики Джон фон Нейман, Герман Голдштейн и Артур Бёркс в совместной статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. На основе этих принципов производилось $1$-е и $2$-е поколение компьютеров. В следующих поколениях происходили некоторые изменения, но принципы фон Неймана (как они были названы) сохранялись.

Основные принципы фон Неймана:

  1. Использование двоичной системы счисления в ПК, в которой устройствам гораздо проще выполнять арифметико-логические операции, чем в десятичной.
  2. Программное управление ПК. Работа ПК управляется программой, которая состоит из набора команд, выполняющихся последовательно одна за другой. Создание машины с хранимой в памяти программой положило начало программированию.
  3. Данные и программы хранятся в памяти ПК. Команды и данные кодируются одинаково в двоичной системе.
  4. Ячейки памяти ПК имеют последовательно пронумерованные адреса. Возможность обращения к любой ячейке памяти по ее адресу позволила использовать переменные в программировании.
  5. Возможность условного перехода при выполнении программы. Команды в ПК выполняются последовательно, но при необходимости можно реализовать переход к любой части кода.

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Основным принципом было то, что программа уже стала не постоянной частью машины, а изменяемой, в отличие от аппаратуры, которая остается неизменной и очень простой.

Фон Нейманом также была предложена структура ПК (рис. 1).

Рисунок 1. Структура ПК

В состав машины фон Неймана входили:

  • запоминающее устройство (ЗУ);
  • арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое выполняло все арифметические и логические операции;
  • устройство управления (УУ), которое координирует действия всех узлов машины в соответствии с программой;
  • устройства ввода-вывода.

Программы и данные вводились в ЗУ из устройства ввода через АЛУ. Все команды программы записывались в ячейки памяти последовательно, а данные для обработки – в произвольные ячейки.

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Команда состояла из указания операции, которую необходимо выполнить, и адресов ячеек памяти, в которых хранятся данные и над которыми необходимо выполнить нужную операцию, а также адреса ячейки, в которую необходимо записать результат (для хранения в ЗУ).

Из АЛУ результаты выводятся в ЗУ или устройство вывода. Принципиально эти устройства отличаются тем, что в ЗУ данные хранятся в удобном для обработки ПК виде, а на устройства вывода (монитор, принтер и т.п.) в удобном для человека.

От УУ на другие устройства поступают сигналы с командами, а от других устройств УУ получает информацию о результате их выполнения.

В УУ содержится специальный регистр (ячейка) – счетчик команд, в который записывается адрес первой команды программы. УУ считывает из памяти содержимое соответствующей ячейки памяти и помещает его в специальное устройство – регистр команд. УУ определяет операцию команды, «отмечает» в памяти данные, адреса которых указаны в команде, и контролирует выполнение команды. Операцию выполняет АЛУ или аппаратные средства компьютера.

После выполнения команды счетчик команд увеличивается на $1$ и указывает на следующую команду программы. При необходимости выполнения команды, которая не следует по порядку за текущей, специальная команда перехода содержит адрес ячейки, в которую нужно передать управление.

Архитектура современных ПК

В основу архитектуры современных ПК заложен магистрально-модульный принцип. ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые являются относительно самостоятельными устройствами ПК (напрмер, процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.).

Модульный принцип позволяет пользователю самостоятельно комплектовать необходимую конфигурацию ПК и производить при необходимости его обновление. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Для работы ПК как единого механизма необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за что отвечает системная (магистральная) шина, которая выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Основные особенности архитектуры ПК сводятся к принципам компоновки аппаратуры, а также к выбранному набору системных аппаратных средств.

Подобная архитектура характеризуется ее открытостью – возможностью включения в ПК дополнительных устройств (системных и периферийных), а также возможностью простого встраивания программ пользователя на любом уровне программного обеспечения ПК.

Также совершенствование архитектуры ПК связано с максимальным ускорением обмена информацией с системной памятью. Именно из системной памяти, в которой хранятся данные, ПК считывает все исполняемые команды. Таким образом больше всего обращений центральный процессор совершает к памяти и ускорение обмена с памятью приведет к существенному ускорению работы всей системы в целом.

Т.к. при использовании системной магистрали для обмена процессора с памятью приходится учитывать скоростные ограничения самой магистрали, то существенного ускорения обмена данными с помощью магистрали добиться невозможно.

Для решения этого вопроса был предложен следующий подход. Системная память вместо системной магистрали подключается к специальной высокоскоростной шине, которая дистанционно находится ближе к процессору и не требует сложных буферов и больших расстояний. В этом случае обмен с памятью идет с максимально возможной для процессора скоростью, и системная магистраль не замедляет его. Особенно актуальным это решение стало с ростом быстродействия процессора.

Таким образом, структура ПК из одношинной, которая применялась только в первых компьютерах, становится трехшинной.

Рисунок 2. Трехшинная структура ПК

АЛУ и УУ в современных ПК образуют процессор. Процессор, который состоит из одной или нескольких больших интегральных схем, называется микропроцессором или микропроцессорным комплектом.

Многопроцессорная архитектура ПК

Наличие в ПК нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и команд, т.е. одновременно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

Рисунок 3. Архитектура многопроцессорного ПК

Многомашинная вычислительная система

В архитектуре многомашинной вычислительной системы каждый процессор имеет свою оперативную память. Применение многомашинной вычислительной системы эффективно при решении задач, которые имеют очень специальную структуру, которая должна состоять из такого количества ПК, на сколько слабо связанных подзадач разбита система.

Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы имеют преимущество перед однопроцессорными в быстродействии.

Архитектура с параллельными процессорами

В данной архитектуре несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе, т. е. 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.

Рисунок 4. Архитектура с параллельным процессором

В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и другие архитектурные решения, отличные от рассмотренных выше.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
×
×