Архитектура ЭВМ — это структурная организация основных функциональных блоков электронной вычислительной машины.
Введение
Архитектурой электронной вычислительной машины (ЭВМ) является совокупность некоторых правил организации электронных вычислительных систем, основные конструктивные и технологические особенности, используемые в них. Архитектура электронной вычислительной машины, как правило, используется как инструментарий при формировании стандартов. То есть, вычислительные устройства могут быть спроектированы согласно этим стандартам по присутствующей схемотехнической базе и передовым достижениям в области технологий.
Архитектурой могут также считаться методы по созданию электронных вычислительных машин или их модулей, применяемых в технологиях отдельных брендов. В этом смысле, созданная фирмой архитектура может считаться её интеллектуальной собственностью и может использоваться только данной организацией как инструмент конкурентной борьбы на рынке. Вместе с тем технологические параметры разных брендов часто могут классифицироваться как общая концепция, объединяющая в себе основные аспекты, которые характеризуют различные модификации ЭВМ.
Архитектура и общие принципы работы ЭВМ
Базовая совокупность правил, по которым может быть реализована электронная вычислительная машина в соответствии с её целевой логической структурой, была сформулирована в своё время выдающимся учёным и математиком Фон Нейманом. Определённые им методики считаются классической архитектурой электронной вычислительной машины. Согласно правилам Фон Неймана, ЭВМ должна иметь в своей архитектуре следующие базовые компоненты:
- Арифметико-логический модуль.
- Модуль управления.
- Модуль внешней памяти.
- Модуль оперативного запоминающего устройства.
- Модуль ввода/вывода информации.
В соответствии с этой архитектурной организацией, функционирование отдельных узлов ЭВМ должно исполняться в строго заданной очерёдности. Сначала в память ЭМВ поступает информация, которая содержит исполняемый программный продукт. Программа может быть записана с помощью внешних модулей. Затем модуль управления осуществляет выбор программной информации из памяти ЭВМ и начинает её обрабатывать. При осуществлении обработки могут быть использованы разные другие компоненты, которые входят в состав ЭВМ.
Современные ЭВМ обладают структурной организацией, отличающейся от классической, но всё-таки в общем и целом могут считаться её продолжением. Основным отличием сегодняшних ЭВМ считается тот факт, что у них арифметико-логический модуль и модуль управления объединяются в единый модуль, именуемый модулем центрального процессора. Это объединение было вызвано значительным увеличением уровня интеграции микросхем и их революционным развитием, которое позволило разместить в едином компоненте большую совокупность выполняемых функций. Архитектура сегодняшних ЭВМ имеет ещё одно отличие, которое заключается в наличии в их структуре разных контроллеров (микроконтроллеров). Их появление связано с изменением роли центрального процессора как базового модуля, который осуществляет информационный обмен с внешними модулями. Современные микросхемы обладают такими возможностями, которые позволяют исключить ввод и вывод информационных данных из обязанностей центрального процессора. Специалисты сформировали различные методы информационного обмена, а также наборы микросхем, которые вскоре стали называться контроллерами.
Операционные системы выступают как связующее звено между модулями электронных вычислительных машин и выполняемыми программными продуктами, а также пользователями. Операционная система призвана исполнять роль программной надстройки над архитектурной организацией ЭВМ, способной обеспечить пользователю удобный интерфейс, а также принять на себя обязанности управления совокупностью его подсистем в автоматическом режиме. Помимо этого, операционная система обладает готовыми процедурами, позволяющими управлять внутренними и внешними ресурсными возможностями, то есть является в определённом смысле автоматизированной системой управления функционированием ЭВМ, которая обеспечивает удобство и эффективное использование ЭВМ.
Операционные системы обычно сохраняются во внешних устройствах памяти ЭВМ, на жёстких дисках. При пуске ЭВМ операционная система должна быть переписана из памяти на жёстком диске в оперативную память и этот процесс называется загрузкой операционной системы.
Сетевая операционная система должна состоять из совокупности управляющих и обслуживающих программных продуктов, предназначенных для выполнения следующих действий:
- Межпрограммные методы доступа, то есть предоставление возможности организации связи между отдельными прикладными программами комплекса, которые сформированы в разных сетевых узлах.
- Предоставление доступа отдельных программных продуктов к сетевым ресурсам, и прежде всего, к устройствам ввода и вывода.
- Синхронизация работы программных продуктов при одновременном их обращении к одному и тому же доступному ресурсу.
- Информационный обмен между программными приложениями с использованием почтовых ящиков сети.
- Использование удалённого ввода заданий, поступающих с любых терминалов, и исполнение их на любой из ЭВМ в оперативном или пакетном режимах.
- Налаживание обмена информационными комплектами данных между сетевыми ЭВМ.
- Информационная защита и защита вычислительных сетевых ресурсов от несанкционированного доступа.
Сервисные подсистемы предоставляют расширенные возможности операционным системам. Системы технического обслуживания используются для облегчения осуществления тестов устройств ЭВМ и применяются специалистами, которые занимаются обслуживанием ЭВМ.
Все программы подразделяются на внутреннее и внешнее программное обеспечение. Внутреннее программное обеспечение сохраняется в постоянном запоминающем устройстве и занимается обслуживанием только внутренних модулей ЭВМ.
