Джон фон Нейман и его выводы по устройству и принципам работы ЭВМ.

Архитектуру компьютера начали разрабатывать в 1943 году Джон Преспер Эккерт и Джон Уильям Мокли, учёные из Пенсильванского университета по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США для расчётов таблиц стрельбы. Проект электронной вычислительной машины ENIAC, был сделан в электротехнической лаборатории Пенсильванского университета (США) в конце 1945 года. В начале 1944 года к проекту присоединился в качестве консультанта известный американский математик венгерского происхождения Джон фон Нейман (1903-1957). На основе анализа недостатков ENIAC внёс существенные предложения по созданию новой более совершенной машины — EDVAC. В отчётном докладе по этой работе, который Дж. фон Нейман сделал в июне 1946 года, были названы основные требования, предъявляемые к создаваемым ЭВМ.

· Машины на электронных элементах должны работать в двоичной системе счисления

· Программа, как и исходные данные, должна записываться в памяти ЭВМ

· Программа и числа должна записываться в двоичном коде

· Требуются иерархическая организация памяти, то есть выделение оперативной и долговременной памяти, из-за трудностей физической реализации запоминающего устройства

· В машине должен применяться последовательный принцип выполнения операций

· В машине должен выполняться параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над числами проводятся одновременно по всем разрядам)

Эти принципы до настоящего времени являются основополагающими при проектировании и создании компьютеров. Поэтому любая ЭВМ имеет в своём составе следующие устройства:

· процессор, который включает в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

· Запоминающее устройство (ЗУ), которое обычно называют памятью;

Все эти устройства соединены между собой каналами связи, по которым передаётся информация и управляющие сигналы.

Рис. 3. Архитектура электронной вычислительной машины

На рисунке 3 показаны основные устройства ЭВМ и важнейшие связи между ними. Двойные стрелки на рисунке показывают направления движения информации, а обычные стрелки – направления передачи управляющих сигналов.

Устройство управления является одним из важнейших устройств электронной вычислительной машины. Оно управляет процессом работы ЭВМ, выполняя все операции этого процесса по заданной программе. Программа представляет собой последовательность команд, которые выбираются из арифметико-логического устройства и из запоминающего устройства.

Арифметико-логическое устройство обеспечивает переработку информации. В нём выполняются не только арифметические операции (сложение, вычитание, умножение, деление и другие), но и логические операции. Кроме того, АЛУ вырабатывает управляющие сигналы, которые позволяют машине выбирать путь для последующих действий на основе полученных результатов.

Арифметико-логическое устройство получает информацию для выполнения операций из оперативной памяти компьютера (напоминаем, что информация для выполнения операций называется операндом).

Устройство управления и арифметико-логическое устройство соединены в компьютере в единый блок – центральный процессор (ЦП). Современные ЦП, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), называют микропроцессорами. С середины 1980-х они практически вытеснили прочие виды ЦП, вследствие чего термин «центральный процессор» стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним слова «микропроцессор». Хотя это и не совсем так: центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС).

Появление микропроцессоров, выполненных на одном кристалле (германия или кремния), сделало возможным создание современных персональных компьютеров и рабочих станций.

Наиболее известными мировыми производителями микропроцессоров являются в настоящее время американские фирмы Intel Corporation и AMD (Advanced Micro Devices Inc.). По данным агентства iSuppli, Intel имеет по итогам 2008 долю на рынке в 80,5 %, AMD — 12 %, а все остальные — 7,5 %.

Запоминающее устройство или, как обычно говорят, память занимает особое место среди устройств, из которых состоит ЭВМ. Создание автоматической памяти позволило машине выполнять алгоритмы, которые раньше могли быть выполнены только человеком.

Из рисунке 2 видно, что память ЭВМ состоит из двух частей – оперативной памяти и внешней памяти.

Оперативная память служит для хранения программ и данных, которые используются и сохраняются только на период работы компьютера. При отключении компьютера всё содержимое оперативной памяти исчезает. Главные требования, предъявляемые к оперативной памяти – объём и быстродействие. Оперативная память всегда меньше внешней памяти. И хотя у современных ЭВМ она бывает достаточно большой, её увеличение всегда желательно, так как расширяет возможности применения компьютеров. Оперативная память является внутренним устройством компьютера, присущим только ему и неотделимым от него. Быстродействие оперативной памяти объясняется тем, что она выполнена из электронных элементов.

Внешняя память может быть сколько угодно большой, но она значительно медленнее оперативной. Запись и считывание здесь осуществляется не только с помощью электронных элементов, но и электромеханических, быстродействие которых значительно хуже. Большинство современных ЭВМ имеет в своём составе в качестве внешней памяти накопители на магнитных носителях различного типа: на жёстком диске («винчестере»), на гибком диске (дискете), на магнитных барабанах и др. – а также на носителях, обмен информации с которыми осуществляется оптическими устройствами.

Внешняя память содержит программы и данные, требующие длительного хранения. В отличие от оперативной памяти, содержимое внешней памяти может быть отделено от компьютера и установлено на другом компьютере, передано другому пользователю.

Внешняя память может обмениваться информацией только с оперативной памятью. Поэтому, чтобы воспользоваться информацией, которая хранится во внешней памяти, нужно сначала вызвать её в оперативную память. При вызове информации из внешней памяти с неё снимается копия, поступающая в оперативную память. Оригинал информации остаётся при этом во внешней памяти, что гарантирует её сохранность для дальнейшей работы.

Устройство ввода служит для ввода в компьютер необходимой информации - программы и исходных данных. Чаще всего ввод информации и управление процессом выполнения программ осуществляется с экрана монитора (дисплея) клавиатурой и манипулятором «мышь».

Устройство вывода служит для вывода информации из ЭВМ. К устройствам вывода можно отнести монитор, принтер, графопостроитель (плоттер), модем и факс-модем.

Ниже приведены самые известные файловые системы для разных ОС их преимущества или недостатки.

· I-узел содержит 12 прямых и 3 косвенных адреса, длинна адреса в I-узле стала 4 байта, что обеспечивает поддержку размера файла чуть более 16гб.

· Создание новых каталогов распределяется равномерно по группам блоков, что бы в каждой группе было одинаковое кол-во каталогов.

· Новый файл создаются в группе, где находиться каталог.

· При увеличении файлов система старается новые блоки записывать ближе к старым благодаря этому в файловую систему не нужно дефрагментировать.

В отличие от EXT2, EXT3 является журналируемой файловой системой.

Файловая система этого типа похоже скорее на базу данных. Подходит для хранения огромного числа маленьких файлов.

· Подходит для хранения очень больших файлов.

· Имеет возможность выноса журнала на другой диск для повышения производительности.

· Сохраняет данные кэша только при переполнении памяти, а не периодически.

Используется для организации на диски в области подкачки.

· Соответствует классической модели транзакции. Применяется в БД.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: