Основные компьютерные средства

Основные функциональные блоки компьютера

С точки зрения выполняемых функций персональный компьютер можно представить как микропроцессорную систему, содержащую четыре блока, или подсистемы (рис. 1.1):

• • центральный процессор, на который возлагается выполнение основных функций по организации обработки цифровой информации;
• • блок основной памяти, предназначенный для хранения и выдачи цифровой информации (команд и данных) исполняемых программ.

Рис. 1.1. Структурно-функциональная организация компьютера.

По сути дела, блок основной памяти обеспечивает нормальное функционирование центрального процессора и микропроцессорной системы (компьютера) в целом при выполнении программы;

• • блок периферийных (внешних) устройств, предназначенных для ввода исходной информации, управления работой компьютера, вывода результатов обработки и преобразования их к виду, удовлетворяющему требованиям пользователя;
• • блок интерфейса, обеспечивающий взаимодействие устройств и компонентов микропроцессорной системы, т. е. их сопряжение (согласование, совместимость) на аппаратном, программном и конструктивном уровнях.

Рассмотрим в общих чертах отдельные функциональные блоки микропроцессорной системы.

Центральный процессор

В процессоре можно выделить три составные части:

• • операционное устройство, выполняющее определенный набор команд (инструкций): команды пересылки данных; команды арифметических, логических и битовых операций; команды безусловной передачи управления и условных переходов; команды организации программных циклов и др. Набор команд современных процессоров насчитывает несколько сотен. В схемном отношении операционное устройство представляет собой набор узлов для реализации современных технологий (выполнение целочисленных операций и операций с плавающей точкой, потоковая обработка данных и др.). В первых процессорах операционное устройство формировалось на основе арифметическо-логического устройства (АЛУ);
• • устройство управления, основные функции которого состоят в управлении процессом выполнения команд, а именно в формировании требуемой последовательности управляющих сигналов (микрокоманд, выполняемых на одном процессорном такте). Совокупность микрокоманд представляет собой микропрограмму для данной команды. При выполнении отдельных микрокоманд используются осведомительные сигналы (логические условия, признаки, флаги), поступающие со стороны операционного устройства. Осведомительные сигналы информируют устройство управления о состоянии операционного устройства;
• • устройство памяти в виде набора регистров, образующих внутреннюю быстродействующую память процессора. Часть регистров доступна программисту и предназначена для хранения операндов и выполнения действий над ними, формирования адреса для взаимодействия с основной памятью и других действий. Хранение во внутренних регистрах операндов значительно ускоряет выполнение программы, так как отсутствует необходимость обращения к основной памяти, которое требует дополнительного времени. Другая часть регистров, доступ к которым может быть ограничен и даже исключен (программно-невидимые регистры), используется процессором для служебных (системных) целей. К устройству памяти можно отнести встроенную кэш-память, которую имеют все современные процессоры.

Помимо приведенных основных устройств процессоры содержат ряд специфических устройств, используемых для реализации различных (процессорных) технологий [10, 12].