Thực đơn
trang chủiOS

Bài giảng - Kiến trúc máy tính - file Computer Architecture.doc. Thành phần và cấu trúc chung của máy tính cá nhân và hệ thống máy tính. phần mềm

Trích xuất từ ​​GOS SPO

Ghi chú giải thích

Mục đích và mục tiêu của môn học

Yêu cầu về mức độ nắm vững nội dung môn học

Phạm vi kỷ luật và các loại công việc học tập

Các phần (chủ đề) của môn học

Giáo dục – hỗ trợ về mặt phương pháp môn học

Hỗ trợ vật chất và kỹ thuật của ngành

Phiếu kiểm tra, danh sách câu hỏi cần kiểm tra

1. Trích từ Tiêu chuẩn Giáo dục Tiểu bang

OPD.00

Các ngành nghề nghiệp chung

OPD.05

Kiến trúc máy tính và hệ thống tính toán:

trình bày thông tin trong hệ thống máy tính; kiến trúc và nguyên lý hoạt động của các khối logic chính của hệ thống máy tính; tổ chức bên trong của bộ xử lý; thanh ghi bộ xử lý; tổ chức và nguyên tắc của trí nhớ; bộ nhớ vật lý, tuyến tính, trang, phân đoạn và ảo; bộ nhớ đệm; chế độ hoạt động được bảo vệ; quản lý bộ nhớ; các loại địa chỉ; kết cấu lốp và chủng loại lốp; đa nhiệm; kiến trúc bộ xử lý; tương tác với các thiết bị ngoại vi, cách tổ chức và hoạt động của bộ xử lý; các lệnh cơ bản của bộ xử lý, chu kỳ hoạt động của bộ xử lý, sử dụng các ngắt, chương trình gỡ lỗi; các loại hệ thống máy tính và các đặc điểm kiến ​​trúc của chúng, tính song song và quy trình tính toán, phân loại nền tảng máy tính, ưu điểm và nhược điểm của loại cá nhân hệ thống máy tính

2. Ghi chú giải thích

Chương trình kỷ luật học thuật“Kiến trúc máy tính và hệ thống máy tính” nhằm thực hiện các yêu cầu của nhà nước về nội dung và mức độ đào tạo tối thiểu của sinh viên tốt nghiệp về chuyên ngànhTin học ứng dụngtrung bình giáo dục nghề nghiệp và giống nhau cho mọi hình thức giáo dục.

Môn học “Kiến trúc máy tính và hệ thống máy tính” là một môn học chuyên môn tổng quát hình thành trình độ kiến ​​thức cơ bản để nắm vững các môn học đặc biệt.

Việc giảng dạy bộ môn cần có định hướng thực tiễn và gắn kết chặt chẽ với các bộ môn chuyên môn chung: “Hệ điều hành và môi trường”, “Cơ sở cơ bản về thuật toán và lập trình”, “Toán rời rạc”, “Phương tiện kỹ thuật tin học hóa”.

Chương trình giảng dạy của ngành này xác định: đào tạo lý thuyết 54 giờ, lớp thực hành và phòng thí nghiệm 30 giờ, làm việc độc lập 24 giờ, chứng chỉ trung cấp được thiết lập dưới hình thức kiểm tra vào cuối học kỳ thứ tư và dưới hình thức kiểm tra vào cuối học kỳ 4. cuối học kỳ thứ năm.

3. Mục đích, mục tiêu của ngành học

Mục đích của khóa học là phát triển sự hiểu biết của sinh viên về cấu trúc và kiến ​​trúc của máy tính cá nhân hiện đại. Mục đích của các lớp học thực hành là để sinh viên tiếp thu các kỹ năng làm việc thực tế với các bộ phận của PC. Mục tiêu của khóa học bao gồm việc xem xét tất cả các thành phần của PC và nguyên tắc hoạt động của chúng. Mục tiêu của các lớp học thực hành là làm quen thực tế trực tiếp với các thành phần của PC và các quy tắc làm việc với chúng, cũng như xem xét một số khía cạnh của việc chẩn đoán các lỗi có thể xảy ra và cách loại bỏ chúng.

4. Yêu cầu về mức độ nắm vững nội dung môn học

Kết quả của việc học môn học là học sinh phải

có một ý tưởng:

  1. về vai trò, vị trí của tri thức trong ngành trong lĩnh vực hoạt động nghề nghiệp;
  2. về những vấn đề chính và triển vọng phát triển của máy tính và hệ thống máy tính;

biết:

  1. các loại thông tin và phương pháp trình bày thông tin đó trong máy tính;
  2. phân loại và đơn vị tiêu biểu của công nghệ máy tính (CT);
  3. kiến trúc điện tử máy tính và hệ thống máy tính;
  4. mục đích và nguyên tắc hoạt động của từng cấu hình kiến ​​trúc riêng lẻ;

có thể:

  1. lựa chọn cấu hình thiết bị hợp lý phù hợp với nhiệm vụ đang giải quyết;
  2. đảm bảo khả năng tương thích của phần cứng và phần mềm VT.

5. Phạm vi ngành học và loại hình công việc học tập

Loại công việc giáo dục

Tổng số giờ

học kỳ

Tổng cường độ lao động của ngành

Bài học thính giác

Đào tạo lý thuyết

Làm việc độc lập

Chuẩn bị cho bài kiểm tra

Luyện thi

Loại kiểm soát cuối cùng

Bài kiểm tra

Bài kiểm tra

bài thi

6. Các phần (chuyên đề) của môn học)

Chủ đề số

Tên chủ đề

Bài học thính giác

Làm việc độc lập

Tổng số giờ của khóa học

Đào tạo lý thuyết

Phòng thí nghiệm và bài tập thực hành

kết hợp

học kỳ 4

Giới thiệu môn học

Cơ sở số học của máy tính

Trình bày thông tin trong máy tính

Nền tảng logic của máy tính, các phần tử và linh kiện.

Cấu trúc cơ bản của máy tính

Tổ chức bộ nhớ máy tính

Tổng số học kỳ 4

học kỳ thứ 5

Giao diện

Các chế độ hoạt động của bộ xử lý

Bộ xử lý hiện đại

Tổ chức tính toán trong hệ thống máy tính.

Phân loại hệ thống máy tính.

Tổng số học kỳ 5

Tổng cộng trong năm

Chủ đề 1. Giới thiệu môn học

Vai trò và vị trí của kiến ​​thức môn “Kiến trúc máy tính và hệ thống máy tính” trong lĩnh vực hoạt động nghề nghiệp.Trình bày thông tin trong hệ thống máy tính.

Lịch sử phát triển của các công cụ tính toán. Phân loại máy tính theo biểu diễn vật lý xử lý thông tin, các thế hệ máy tính, các lĩnh vực ứng dụng và phương pháp thực thi máy tính.

Chuyên đề 2 Cơ sở số học của máy tính.

Hệ thống số. Các loại địa chỉ Không có vị trí và hệ thống định vị Tính toán Các hệ thống số được sử dụng trong máy tính Thuộc tính của hệ thống số vị trí. Chuyển đổi số từ hệ thống số này sang hệ thống số khác.

Biểu diễn số trong máy tính: tự nhiên và dạng bình thường. Định dạng lưu trữ sốMÁY TÍNH. biểu diễn đại số số nhị phân: mã tiến, lùi và mã bổ sung. Các phép toán với số ở dạng nhị phân thẳng, bát phân và mã thập lục phân. Việc sử dụng mã nhị phân nghịch đảo và bổ sung để thực hiện tất cả các phép tính số học bằng cách sử dụng bộ cộng. Ưu điểm của mã bổ sung so với mã ngược.

Chủ đề 3 Trình bày thông tin trong máy tính

Các loại thông tin và phương pháp trình bày thông tin trong máy tính. Phân loại các đơn vị thông tin được xử lý bằng máy tính. Kiểu dữ liệu, cấu trúc dữ liệu, định dạng tệp. Các kiểu dữ liệu số và không phải số và kiểu của chúng. Cấu trúc dữ liệu và các loại của chúng.

Mã hóa thông tin tượng trưng. Mã ký tự: ASCII, UNICODE, v.v.Kiến trúc và nguyên lý hoạt động của các khối logic chính của hệ thống máy tính.

Mã hóa thông tin đồ họa. Mã hóa nhị phân của thông tin âm thanh. Nén thông tin. Mã hóa thông tin video Chuẩn MPEG.Tổ chức bên trong của bộ xử lý.

Chủ đề 4 Cơ sở logic của máy tính, các phần tử và linh kiện.

Các hoạt động và mạch logic cơ bản. Các bảng sự thật. Các phần tử logic mạch của máy tính: thanh ghi, cổng, flip-flop, nửa bộ cộng và bộ cộng. Bảng chân lý của RS-, D- và T-flip-flop.Chế độ bảo vệ

Các nút logic của máy tính và phân loại của chúng. Bộ cộng, bộ giải mã, ma trận logic lập trình, mục đích và ứng dụng của chúng.Tổ chức và nguyên tắc của bộ nhớ.

Chủ đề 5 Cơ bản về xây dựng máy tính.

Khái niệm về kiến ​​trúc và cấu trúc máy tính. Nguyên tắc (kiến trúc) của von Neumann. Các thành phần chính của một máy tính. Các loại kiến ​​trúc máy tính chính.Quản lý bộ nhớ

Chủ đề 6 Tổ chức bên trong của bộ xử lý.

Các thanh ghi bộ xử lý. Các lệnh cơ bản của bộ xử lý, chu trình hoạt động của bộ xử lý, sử dụng các ngắt, chương trình gỡ lỗi

Thực hiện các nguyên tắc của von Neumann trong máy tính. Cấu trúc quy trình. Thiết bị điều khiển: mục đích và sơ đồ chức năng đơn giản hóa. Thanh ghi bộ xử lý: bản chất, mục đích, loại. Các thanh ghi mục đích chung, thanh ghi lệnh, bộ đếm chương trình, thanh ghi cờ.

Cấu trúc lệnh của bộ xử lý. Chu kỳ thực hiện lệnh. Khái niệm về chu trình làm việc, đột quỵ công việc. Nguyên tắc song song hóa hoạt động và thi công kết cấu đường ống. Phân loại lệnh.

Đơn vị logic số học (ALU): mục đích và phân loại. Cấu trúc và chức năng của ALU.

Phần giao diện của bộ xử lý: mục đích, thành phần, hoạt động. Tổ chức công việc và hoạt động của bộ xử lý.

Chủ đề 7 Tổ chức bộ nhớ máy tính.

Bộ nhớ đệm. Bộ nhớ vật lý, tuyến tính, trang, phân đoạn và ảo

Cấu trúc phân cấp của bộ nhớ. Bộ nhớ máy tính chính. Thiết bị truy cập ngẫu nhiên và lưu trữ vĩnh viễn: mục đích và đặc điểm chính.

Tổ chức RAM. RAM có thể định địa chỉ và liên kết: nguyên tắc hoạt động và đặc điểm so sánh. Các loại địa chỉ. Bộ nhớ tuyến tính, trang, đoạn.

Bộ nhớ đệm: mục đích, cấu trúc, đặc điểm chính. Tổ chức bộ nhớ đệm: bộ nhớ đệm được ánh xạ trực tiếp, liên kết một phần và liên kết hoàn toàn.

Bộ nhớ động. Nguyên lý hoạt động. Sơ đồ cấu trúc tổng quát của bộ nhớ. Chế độ hoạt động: ghi, lưu trữ, đọc, chế độ tái tạo. Sửa đổi bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động. Các mô-đun bộ nhớ chính Tăng dung lượng bộ nhớ.

Các thiết bị bộ nhớ đặc biệt: bộ nhớ chỉ đọc (ROM), bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình lại (bộ nhớ flash), bộ nhớ video. Mục đích, đặc điểm, ứng dụng. Hệ thống cơ bảnđầu vào/đầu ra (BIOS): mục đích, chức năng, sửa đổi.

Chủ đề 8 Giao diện.

Khái niệm giao diện. Phân loại giao diện. Tổ chức tương tác giữa PC và các thiết bị ngoại vi. Chipset: mục đích và sơ đồ hoạt động.

Cấu trúc chung của một PC với các thiết bị ngoại vi được kết nối. Bus hệ thống và các tham số của nó. Giao diện bus và truyền thông với bus hệ thống. Bo mạch chủ: kiến ​​trúc và các đầu nối chính.

Giao diện PC bên trong: các bus ISA, EISA, VCF, VLB, PCI, AGP và đặc điểm của chúng.

Giao diện thiết bị ngoại vi IDE và SCSI. Sửa đổi hiện đại và đặc điểm của giao diện IDE/ATA và SCSI.

Giao diện máy tính bên ngoài. Cổng nối tiếp và song song. Cổng nối tiếp Chuẩn RS-232: mục đích, cấu trúc khung dữ liệu, cấu trúc đầu nối. Cổng song song PC: mục đích và cấu trúc của các đầu nối.

Mục đích, đặc điểm và tính năng của bên ngoài Giao diện USB và IEEE 1394 (FireWire). Chuẩn giao diện 802.11 (Wi-Fi).

Chủ đề 9 Chế độ hoạt động của bộ xử lý.

Cấu trúc lốp và các loại lốp. Các chế độ hoạt động của bộ xử lý Đặc điểm chế độ thực của bộ xử lý 8086.

Các khái niệm cơ bản về chế độ được bảo vệ. Địa chỉ ở chế độ được bảo vệ. Mô tả và bảng. Hệ thống đặc quyền. Sự bảo vệ.

Chuyển đổi nhiệm vụ. Quản lý bộ nhớ trang. Ngắt ảo hóa. Chuyển đổi giữa chế độ thực và chế độ được bảo vệ.

Chủ đề 10 Cơ bản về lập trình bộ xử lý.

Tương tác với các thiết bị ngoại vi, cách tổ chức và hoạt động của bộ xử lý

Cơ bản về lập trình bộ xử lý. Lựa chọn và giải mã các lệnh. Chọn dữ liệu từ các thanh ghi mục đích chung và bộ nhớ vi xử lý. Xử lý và ghi dữ liệu. Tạo tín hiệu điều khiển.

Các lệnh xử lý cơ bản: số học và lệnh logic, lệnh di chuyển, dịch chuyển, so sánh, lệnh nhảy có điều kiện và vô điều kiện, lệnh đầu vào-đầu ra. Các chương trình con. Các loại và cách xử lý gián đoạn. Các giai đoạn biên dịch mã nguồn thành mã máy và phương pháp gỡ lỗi. Sử dụng từ ladchikov.

Chủ đề 11 Bộ xử lý hiện đại.

Đặc điểm chính của bộ xử lý. Xác định các quá trình. Khả năng tương thích của bộ xử lý. Các loại ổ cắm.Đa nhiệm; kiến trúc bộ xử lý.

Đánh giá các bộ xử lý hiện đại từ các nhà sản xuất hàng đầu thế giới.

Bộ xử lý có kiến ​​trúc phi truyền thống. Bộ xử lý tế bào và DNA. Bộ xử lý thần kinh.

Chuyên đề 12. Tổ chức tính toán trong hệ thống máy tính.

Các loại hệ thống máy tính và đặc điểm kiến ​​trúc của chúng, tính song song và quy trình tính toán, phân loại nền tảng máy tính, ưu điểm và nhược điểm của các loại hệ thống máy tính khác nhau.

Mục đích và đặc điểm của máy bay. Tổ chức tính toán trong hệ thống máy tính. Máy tính song song, khái niệm về luồng lệnh và luồng dữ liệu. Các hệ thống liên kết. Hệ thống ma trận. Đường ống của tính toán. Đường ống lệnh, đường ống dữ liệu. Siêu quy mô hóa.

Chủ đề 13 Phân loại hệ thống máy tính.

Phân loại máy bay tùy theo số lượng lệnh và luồng dữ liệu: OKOD (SISD). OKMD (SIMD), MKOD (MISD), MKMD (MIMD).

Phân loại máy tính đa bộ xử lý với các phương pháp triển khai bộ nhớ khác nhau chia sẻ: UMA, NUMA, SOMA. Đặc điểm so sánh, tính năng phần cứng và phần mềm.

Phân loại máy bay nhiều máy: MPP, NDW và COW. Mục đích, đặc điểm, tính năng.

Ví dụ về các loại máy bay. Ưu điểm và nhược điểm của các loại hệ thống máy tính.

7. Hỗ trợ về mặt giáo dục và phương pháp luận của bộ môn

Văn học chính

  1. [Tài nguyên điện tử] Chekmarev Yu.V. Hệ thống máy tính, mạng và viễn thông: Sách giáo khoa. – M.: Nhà xuất bản DMK, 2009.
  2. [Tài nguyên điện tử] Dogadin N.B. Kiến trúc máy tính: sách giáo khoa. – M.: BINOM. Phòng thí nghiệm tri thức, 2008.
  3. [Tài nguyên điện tử] Avdeev V.A. Thiết bị ngoại vi: giao diện, thiết kế mạch, lập trình: Sách giáo khoa. – M.: Nhà xuất bản DMK, 2009.

văn học bổ sung

  1. [Tài nguyên điện tử] Yurov V.I. Người biên soạn: Sách giáo khoa đại học. – St.Petersburg: Peter, 2009.
  2. [Tài nguyên điện tử] Chekmarev Yu.V., Nechaev D.Yu., Kurushin V.D., Kireeva G.I., Mosyagin A.B. Khái niệm cơ bản công nghệ thông tin: hướng dẫn. – M.: Nhà xuất bản DMK, 2009.
  3. [Tài nguyên điện tử] Chekmarev Yu.V. Mạng máy tính cục bộ: Sách giáo khoa. – M.: Nhà xuất bản DMK, 2009.
  4. [Tài nguyên điện tử] Prokdi R.G., Dmitriev P.A., Finkova M.A. BIOS. Cài đặt. – St.Petersburg: NiT, 2009.

8. Hỗ trợ vật chất, kỹ thuật về kỷ luật

Việc thực hiện kỷ luật học thuật đòi hỏi phải có phòng học lý thuyết và phòng học máy tính để thực hành.

Thiết bị lớp học:

  1. bàn ghế cho học sinh;
  1. Bảng đánh dấu;

Thiết bị phòng đào tạo máy tính:

  1. máy tính cá nhân cho học sinh;
  2. Máy chiếu đa phương tiện;
  3. Màn hình;
  4. Bảng đánh dấu;
  5. nơi làm việc của giáo viên (PC, máy in, bàn, ghế);

Phần mềm đào tạo:

  1. Hệ điều hành GNU/Linux;
  2. Trình thông dịch Python;
  3. Trình duyệt web;
  4. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL 5.1;
  5. bộ biên dịch gcc;
  6. Trình soạn thảo văn bản;
  7. Môi trường phát triển QtCreator;
  8. thư viện Qt4;

9. Hình thức kiểm tra, danh mục câu hỏi dự thi

Kiểm soát hiện tại.Hình thức giám sát liên tục mức độ kiến ​​thức lý thuyết chính là khảo sát miệng trong các lớp hội thảo; hình thức giám sát liên tục mức độ kiến ​​thức và kỹ năng thực tế là các bài kiểm tra và bài tập độc lập về các chủ đề riêng lẻ, bao gồm các nhiệm vụ và bài tập dành cho việc thực hiện ngoại khóa độc lập. .

Câu hỏi để kiểm tra

  1. Bộ cộng nửa chữ số.
  2. Bộ cộng nhiều bit.
  3. Cò súng.
  4. Cây rơm. Mô hình bộ nhớ phẳng và đa phân đoạn.
  5. Bộ nhớ tĩnh. Nguyên lý ứng dụng và hoạt động. Các tính năng chính. Các loại bộ nhớ tĩnh
  6. Các hệ thống lệnh và các lớp bộ xử lý: CISC, RISC, MISC, VLIM.

Câu hỏi cho kỳ thi

  1. Nguyên lý hoạt động của bộ nhớ Flash.
  2. Công nghệ ACPI và OnNow.
  3. Giao diện ATA nối tiếp.

3. Tài liệu giáo dục và phương pháp cho học sinh

Chương trình làm việc của bộ môn “Kiến trúc máy tính và Mạng máy tính” cung cấp đào tạo tại lớp theo hình thức đào tạo trên lớptrong khoảng thời gian 84 giờ, cũng như công việc độc lập của học sinh trong khoảng thời gian 24 giờ.

Làm việc trong các lớp lý thuyết.Trong các lớp học lý thuyết, học sinh nhận được những dữ liệu cần thiết nhất, phần lớn bổ sung cho sách giáo khoa. Khả năng nghe giảng một cách tập trung, tiếp thu thông tin được trình bày một cách chủ động và sáng tạo là điều kiện không thể thiếu để các em tiếp thu sâu, lâu dài cũng như phát triển năng lực tư duy.

Việc chăm chú lắng nghe và ghi chép tài liệu đòi hỏi học sinh phải hoạt động tinh thần mạnh mẽ. Trong khi nghe bài giảng, bạn cần phân tâm khỏi những suy nghĩ không liên quan và chỉ nghĩ về những gì giáo viên đang trình bày. Ghi chú ngắn gọn về bài giảng và ghi chép giúp bạn tìm hiểu tài liệu.

Sự chú ý của một người không ổn định. Cần phải có ý chí để giữ nó tập trung. Một bản tóm tắt sẽ hữu ích khi những điều cơ bản và cần thiết nhất được viết ra. Việc này phải do chính học sinh thực hiện. Không cần thiết phải cố gắng viết nguyên văn toàn bộ bài giảng. Kiểu “ghi chép” này có hại nhiều hơn có lợi. Một số sinh viên đôi khi yêu cầu giảng viên “đọc chậm hơn”. Nhưng một bài giảng không thể biến thành một bài giảng chính tả. Đây là một xu hướng rất có hại, vì trong trường hợp này học sinh viết ra một cách máy móc một số lượng lớn thông tin được nghe mà không cần suy nghĩ về nó.

Nên ghi lại bài giảng bằng cách sử dụng từ ngữ của chính bạn bất cứ khi nào có thể. Nên ghi lại trên một trang và để trang tiếp theo để tự nghiên cứu tài liệu giáo dục ở nhà. Tốt hơn hết bạn nên chia dàn ý thành các điểm, đoạn văn, quan sát đường màu đỏ. Địa điểm quan trọng, định nghĩa, công thức phải kèm theo các nhận xét: “quan trọng”, “đặc biệt quan trọng”, “Hãy ghi nhớ kỹ”, v.v. Bạn nên phát triển “dấu hiệu” (biểu tượng, ký hiệu), chữ viết tắt của từ của riêng mình. Nó cũng là một ý tưởng tốt để tìm hiểu những điều cơ bản về tốc ký. Khi soạn ghi chú bài giảng, bạn không chỉ nên sử dụng tài liệu chính mà còn phải sử dụng cả tài liệu đã được giảng viên giới thiệu thêm. Chính kiểu làm việc nghiêm túc, chăm chỉ với tài liệu bài giảng này sẽ cho phép bạn nắm vững kiến ​​thức một cách sâu sắc.

Phòng thí nghiệm và các lớp thực hành.Các lớp học trong phòng thí nghiệm và thực hành liên quan đến việc giải quyết các vấn đề thực tế, chuẩn bị thông điệp về một chủ đề nhất định và tham gia thảo luận về vấn đề mà thông điệp nêu ra. Tin nhắn sẽ mất không quá 3 - 5 phút. Loại công việc chính tại hội thảo là giải quyết các vấn đề tính toán và đồ họa.

Việc chuẩn bị cho một bài học thực hành (trong phòng thí nghiệm) bắt đầu bằng việc làm quen kỹ lưỡng với các điều kiện của công việc sắp tới, tức là. từ việc tham khảo đến giáo án hội thảo. Sau khi quyết định vấn đề thu hút sự chú ý nhất, bạn nên chuyển sang tài liệu được đề xuất. Cần lưu ý rằng cả nhóm sẽ tham gia hội thảo, sau đó nhiệm vụ của bài thực hành sẽ được phân cho toàn nhóm. Nhiệm vụ phải được thực hiện đầy đủ và nhóm phải nắm vững đầy đủ các tài liệu được đề xuất.

Để chuẩn bị đầy đủ cho một bài học thực hành, đọc sách giáo khoa là chưa đủ - trong sách giáo khoa chỉ những nguyên tắc cơ bản được trình bày, trong khi trong các chuyên khảo và bài viết về một chủ đề cụ thể, vấn đề nêu ra được xem xét từ các góc độ khác nhau hoặc từ một góc độ, nhưng trong mọi trường hợp đều đủ chi tiết và chiều sâu. Tuy nhiên, để hiểu đúng bản chất của bài tập, trước tiên bạn nên làm quen với văn bản liên quan của sách giáo khoa - bất kể các bài giảng có được cung cấp ngoài buổi hội thảo này hay không. Sau khi đánh giá nhiệm vụ, chọn một chủ đề cụ thể và chọn tài liệu phù hợp, bạn có thể bắt đầu chuẩn bị thực sự cho buổi hội thảo.

Việc chuẩn bị kỹ lưỡng cho các bài tập trong phòng thí nghiệm và thực hành cũng như cho các bài giảng có tầm quan trọng quyết định: buổi hội thảo sẽ được tổ chức khi khán giả chuẩn bị cho buổi hội thảo đó. Công việc độc lập là trụ cột cho mọi sự chuẩn bị cho khóa học đang được nghiên cứu. Khi chuẩn bị cho các giờ học thực hành, bạn nên tích cực sử dụng các tài liệu tham khảo: bách khoa toàn thư, từ điển, album sơ đồ,… Việc nắm vững bộ máy khái niệm của môn học đang học là điều cần thiết.

Quy tắc ứng xử trong phòng thí nghiệm và các lớp thực hành:

  1. Bạn nên đến các lớp học với kho ý tưởng đã được hình thành và kiến ​​thức về các phương pháp phân tích tính toán và phân tích.
  2. nếu bạn quyết định nói điều gì đó tại buổi hội thảo, thì hãy để nó là điều gì đó có giá trị - bạn không nên làm rung chuyển không khí bằng những cụm từ trống rỗng;
  3. Bài phát biểu phải cô đọng nhất có thể, đồng thời dễ hiểu, không chiếm sóng lâu trên sóng. Cố gắng đừng ngắt lời người nói, điều này không đúng; những bình luận, phản đối và bổ sung thường ở cuối bài phát biểu hiện tại.

Tại hội thảo không có bài kiểm tra về sự chuẩn bị bài (chuẩn bị là điều kiện cần) mà là mức độ thâm nhập vào bản chất của tài liệu, vấn đề đang bàn hoặc phương pháp giải quyết vấn đề. Vì vậy, cuộc trò chuyện không nên dựa vào nội dung tác phẩm đã đọc; giáo viên sẽ đặt vấn đề có vấn đề, không phải tất cả đều có thể liên quan trực tiếp đến tài liệu đã được xử lý.

Làm việc độc lập.Trong quá trình học, học sinh không chỉ phải nắm vững chương trình giảng dạy mà còn phải rèn luyện kỹ năng làm việc độc lập. Hoạt động độc lập của học sinh có vai trò quan trọng trong việc hình thành thái độ có ý thức của bản thân học sinh trong việc nắm vững kiến ​​thức lý luận và thực tiễn, tạo cho các em thói quen định hướng lao động trí tuệ. Điều rất quan trọng là học sinh không chỉ tiếp thu kiến ​​thức mà còn phải nắm vững các phương pháp tiếp thu kiến ​​thức đó.

Công việc độc lập được thực hiện với mục đích đào sâu kiến ​​thức về môn học và bao gồm:

  1. nghiên cứu các phần riêng lẻ của chủ đề kỷ luật;
  2. sinh viên đọc tài liệu được đề xuất và nắm vững tài liệu lý thuyết của môn học;
  3. chuẩn bị cho các lớp thực hành;
  4. làm việc với các nguồn Internet, cơ sở dữ liệu;
  5. chuẩn bị cho các hình thức kiểm soát khác nhau;
  6. giải pháp tính toán và đồ họa;
  7. viết một bài luận về một chủ đề đã chọn.

Trình tự của tất cả các hoạt động kiểm soát được lập trong kế hoạch lịch và được mỗi sinh viên chú ý vào đầu học kỳ.

Tốt nhất là sinh viên nên lập kế hoạch thời gian cho công việc độc lập cần thiết để nghiên cứu môn học này trong toàn bộ học kỳ, đồng thời cho phép học lại thường xuyên các tài liệu đã học. Tài liệu nêu trong bài giảng phải thường xuyên được bổ sung thông tin từ các nguồn văn học được trình bày trong chương trình làm việc.

Để mở rộng kiến ​​thức của môn học, cần sử dụng nguồn Internet và cơ sở dữ liệu chuyên ngành: tìm kiếm trong các hệ thống khác nhau và sử dụng tài liệu từ các trang được giáo viên giới thiệu trong giờ giảng.

Chuẩn bị cho phiên họp.Mỗi học kỳ học kết thúc bằng các bài kiểm tra cấp chứng chỉ: một buổi kiểm tra và kiểm tra

Chuẩn bị cho kỳ thi và vượt qua các bài kiểm tra, bài thi là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình học tập của học sinh. Chuẩn bị nghiêm túc cho buổi học và vượt qua thành công tất cả các kỳ thi là nhiệm vụ của mỗi học sinh. Nên tổ chức công việc học tập sao cho trước ngày đầu tiên của buổi học, tất cả các câu hỏi đều được thông qua và bảo vệ. công việc thực tếđược quy định bởi lịch trình quá trình giáo dục.

Điều chính cần chuẩn bị cho buổi học là xem lại tất cả tài liệu, khóa học hoặc môn học mà bạn cần phải vượt qua bài kiểm tra. Chỉ những người nắm vững tốt tài liệu giáo dục mới thành công.

Nếu một sinh viên học kém trong học kỳ, bỏ lỡ các bài giảng và hội thảo, không chú ý lắng nghe, không ghi chép, không nghiên cứu tài liệu được đề xuất, thì trong quá trình chuẩn bị cho buổi học, sinh viên đó sẽ không được lặp lại những gì đã quen thuộc. , nhưng một lần nữa trong thời gian ngắn nghiên cứu toàn bộ tài liệu. Và điều này thường không thể thực hiện được do thiếu thời gian. Đối với một học sinh như vậy, việc chuẩn bị cho kỳ thi sẽ khó khăn và đôi khi quá sức, và kết quả cuối cùng sẽ là bị đuổi khỏi cơ sở giáo dục.

Khi chuẩn bị cho một buổi học, toàn bộ khối lượng công việc phải được phân bổ đều trong những ngày được phân bổ để chuẩn bị và cần theo dõi từng ngày làm việc. Sẽ tốt hơn nếu bạn có thể vượt kế hoạch. Khi đó sẽ luôn có một khoảng thời gian dự trữ.

Việc giảng dạy môn học “Kiến trúc máy tính và Mạng máy tính” được thực hiện có tính đến kiến ​​thức mà sinh viên đã có về triết học và xã hội học. Định hướng thực tiễn của ngành học được xác định bằng sự quen thuộc với các phương pháp lý thuyết và thực tiễn để đánh giá hiệu quả của các dự án. Các hình thức tổ chức lớp học chính nhằm mục đích tìm hiểu môn học là các bài học trên lớp. Để tổ chức một quy trình giúp học sinh nắm vững tài liệu một cách hiệu quả, có thể sử dụng nhiều hình thức khác nhau: bài giảng, thảo luận, giải bài tập tính toán, hình thức trò chơi, công nghệ đa phương tiện hiện đại, v.v.

Hoạt động ngoại khóa được thực hiện thông qua việc tổ chức và hướng dẫn học sinh làm việc độc lập.

Để nghiên cứu sâu hơn về môn học, giáo viên cung cấp cho học sinh thông tin về khả năng sử dụng tài nguyên Internet trong các phần của môn học.

Nếu có nợ học tập các lớp thực hành do vắng mặt, giáo viên phải giao bài tập cho học sinh dưới dạng bài kiểm tra về chủ đề bài học đã bỏ lỡ.

Để kiểm soát kiến ​​thức của học sinh môn học này cần thực hiện kiểm soát hiện tại và trung cấp.

Việc giám sát hiện tại được thực hiện để xác định chất lượng tiếp thu tài liệu bài giảng. Cách hiệu quả nhất là thực hiện nó trong viết– về các câu hỏi kiểm soát, bài kiểm tra, nhiệm vụ tính toán, v.v. Việc kiểm soát được thực hiện dưới hình thức vượt qua bài kiểm tra của tất cả học sinh, không có ngoại lệ. Tài liệu khảo sát bằng văn bản của sinh viên cũng bao gồm các chủ đề gợi ý cho họ để tự học. Trong khi ôn luyện nắm vững môn học, học sinh, được hướng dẫn theo kế hoạch lịch, hoàn thành các bài kiểm tra và bài tập thực hành.

Hệ thống đánh giá hiệu suất

Hệ thống này trước hết dựa trên quyền của giáo viên trong việc xác định một cách độc lập nội dung và phương pháp của khóa học của mình và thứ hai là quyền của học sinh được lựa chọn con đường của riêng mình để đạt được kết quả mong muốn.

Người ta hiểu rằng công việc khoa học của học sinh là một phần không thể thiếu trong quá trình giáo dục; ý nghĩa của nó không phải là tập trung vào việc nắm vững các chân lý có sẵn mà là cùng tìm kiếm giải pháp cho các vấn đề thực tế trong cuộc sống với giáo viên và các học sinh khác. Điều này quyết định phần lớn nội dung và phương pháp của quá trình học tập.

Ban đầu, bài kiểm tra đầu vào kiểm tra kiến ​​thức cơ bản của học sinh có thể được cung cấp và đây cũng có thể là thời điểm kết thúc khóa học. Như vậy, hiệu quả đào tạo được quyết định.

5. Tài liệu thiết lập nội dung và quy trình giám sát liên tục và chứng nhận trung gian.

Câu hỏi để kiểm tra

  1. Máy tính có kiến ​​trúc Von Neumann.
  2. Nguyên lý tổ chức máy tính theo kiến ​​trúc Von Neumann.
  3. Trình bày thông tin trong máy tính. Các loại thông tin.
  4. Trình bày thông tin trong máy tính. Hệ thống số.
  5. Trình bày thông tin trong máy tính. Biểu diễn số nguyên nhị phân không dấu.
  6. Trình bày thông tin trong máy tính. Biểu diễn số nguyên nhị phân có dấu.
  7. Các tính năng của phép cộng số nhị phân có dấu và không dấu dựa trên máy tính.
  8. Thực hiện các hoạt động logic. Hoạt động logic I.
  9. Thực hiện các hoạt động logic. Hoạt động logic OR.
  10. Thực hiện các hoạt động logic. Hoạt động logic NOT và mạch cổng.
  11. Bộ cộng nửa chữ số.
  12. Bộ cộng đầy đủ một bit.
  13. Bộ cộng nhiều bit.
  14. Cò súng.
  15. Tổ chức bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM).
  16. RAM có thể định địa chỉ và liên kết: nguyên tắc hoạt động và đặc điểm so sánh.
  17. Các loại địa chỉ. Bộ nhớ tuyến tính, trang, đoạn.
  18. Cây rơm. Mô hình bộ nhớ phẳng và đa phân đoạn.
  19. Bộ nhớ đệm: mục đích, cấu trúc, đặc điểm chính.
  20. Bộ nhớ tĩnh. Nguyên lý ứng dụng và hoạt động. Các tính năng chính. Các loại bộ nhớ tĩnh
  21. Cấu trúc cơ bản của một máy tính.
  22. Cấu trúc cơ bản của một máy tính. CPU.
  23. Đơn vị logic số học (ALU). Cấu trúc và chức năng của ALU.
  24. Thiết bị điều khiển: mục đích và sơ đồ chức năng đơn giản hóa.
  25. Các thanh ghi mục đích chung, thanh ghi lệnh, bộ đếm chương trình, thanh ghi cờ.
  26. Cấu trúc cơ bản của một máy tính. Tổ chức xe buýt máy tính.
  27. Cấu trúc lệnh của bộ xử lý. Phân loại lệnh. Ví dụ.
  28. Một chu trình đơn giản hóa để thực hiện các lệnh của bộ xử lý trong máy tính.
  29. Khái niệm về chu trình làm việc, chu trình làm việc.
  30. Nguyên tắc song song hóa hoạt động và thi công kết cấu đường ống.
  31. Các hệ thống lệnh và các lớp bộ xử lý: CISC, RISC, MISC, VLIM.

Câu hỏi cho kỳ thi

  1. Lịch sử phát triển của máy tính. Các thế hệ máy tính. Tổng quan về thiết bị và nguyên lý hoạt động cơ bản của máy tính.
  2. Bộ xử lý. Các nhà sản xuất chính. Lõi và đường dây. Các trường hợp. Ổ cắm và khe cắm. Bo mạch chủ.
  3. Ý tưởng chipset hệ thống. Các nhà sản xuất chính và đặc điểm. Chipset với xe buýt địa phương. Cầu. Kiến trúc trung tâm.
  4. Thiết bị bộ nhớ hệ thống. Các loại bộ nhớ và nguyên tắc hoạt động của chúng.
  5. Khái niệm về bus hệ thống ISA, MCA, EISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express (EV6, HyperTransport.)
  6. Kiến trúc của bộ điều khiển IDE và SerialATA. Các đặc điểm chính.
  7. Thiết bị cứngđĩa. Địa chỉ logic và vật lý của dữ liệu.
  8. Công nghệ THÔNG MINH. Những công nghệ đầy hứa hẹn
  9. Đĩa quang học. Những công nghệ đầy hứa hẹn
  10. Phương tiện lưu trữ bên ngoài. Iomega, ZIP, JAZZ, LS-120, MO-Drive.
  11. Nguyên lý hoạt động của bộ nhớ Flash.
  12. Các phương pháp cải thiện hiệu suất hệ thống con đĩa. Các cấp độ RAID.
  13. Cổng COM, IrDa, LPT. xe buýt USB.
  14. Công nghệ ACPI và OnNow.
  15. Giao diện ATA nối tiếp.
  16. Thẻ video. Sự phát triển và kiến ​​trúc của card màn hình. RAMDAC. Các nhà sản xuất chính.
  17. Máy gia tốc 3D. Đặc điểm hiệu suất. Bộ đệm Z. Các loại lọc.
  18. Thẻ âm thanh. Các đặc điểm chính. Phương pháp và hiệu ứng tổng hợp âm thanh. Các loại card âm thanh.
  19. Công nghệ âm thanh không gian (QSound, HRTS+CC).
  20. Công nghệ âm thanh không gian Giải pháp Sensaura. Công nghệ MacroFX, ZoomFX, EnvironmentFX..
  21. Công nghệ âm thanh không gian (EAX, A3D)
  22. Màn hình. Cấu trúc của màn hình CRT. Đặc trưng. Các loại mặt nạ.
  23. Màn hình. Tiêu chuẩn bảo mật TSO và NPRII.
  24. Cấu trúc của màn hình LCD. Ma trận thụ động và chủ động. Khái niệm TFT Các loại màn hình khác (PDP, FED, LEP).
  25. Máy in: hoa cúc, ma trận điểm, máy in phun, laser, mực rắn và thăng hoa nhiệt.
  26. Card mạng. Tiêu chuẩn mạng (10baze2, 10baze5, 10bazet, FDDI). Modem. Giao thức truyền thông, nén, sửa lỗi. Công nghệ ADSL.
  27. Khái niệm petaflop Siêu máy tính. Cụm.


Mức độ nắm vững của sinh viên đối với tài liệu do chương trình giảng dạy trong các môn học cung cấp: tính đầy đủ của việc trình bày nội dung của tài liệu trong phạm vi chương trình, sự rõ ràng và đúng đắn của các định nghĩa và khái niệm;

Độc lập trong việc trả lời;

Khả năng trả lời câu hỏi;

Năng lực của học sinh vận dụng kiến ​​thức lý thuyết đã học để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

Zustrich với Đại sứ Pakistan tại Ukraine

(sinh nhật lần thứ 10 năm 2013 roku)

Sáng kiến ​​Ngoại giao Thanh niên yêu cầu bạn tham gia cuộc gặp với Đại sứ Giám sát và Thường trực của Cộng hòa Hồi giáo Pakistan tại Ukraine J.V. Panom Wajahat Ali Mufti.

Khi đi, bạn có thể thấy rất nhiều thông tin: chính sách đối ngoại và ngoại giao của Pakistan, các đối tác chính và người chơi quan trọng trên trường quốc tế, chính sách khu vực của Pakistan và tin tức từ các nước láng giềng, an ninh năng lượng, vai trò của Pakistan trong nền kinh tế Thế giới Hồi giáo, các hoạt động trong khuôn khổ các tổ chức quốc tế, sổ tay hai mặt Ukraina-Pakistan.

Hãy cùng chúng tôi tiếp cận, Ngài Đại sứ cũng sẽ kể cho các bạn nghe về những bằng chứng hùng hồn của cuộc sống, hơn thế nữa, ý nghĩa của việc trở thành một nhà ngoại giao thành công ngày nay. Ngoài ra, Ngài Đại sứ còn là thiếu tướng trong quân đội và có thành tích phục vụ tốt trong Lực lượng vũ trang Pakistan nên các đại biểu tham dự rất mong muốn tìm hiểu về tầm quan trọng của vũ khí hạt nhân và vai trò cụ thể của quân đội trong cuộc chiến nội tâm về cuộc sống và hoạt động chính trị đối ngoại của Pakistan.

Nhận phòng sẽ vào ngày sinh nhật thứ 10. Cob khoảng 14h. Ngôn ngữ làm việc: tiếng Anh.

Đại diện sẽ có mặt tại văn phòng Đại sứ quán Cộng hòa Hồi giáo Pakistan tại Ukraine, tại địa chỉ: Kiev, Panfilovtsiv Ave., 7.

Bắt buộc phải mang theo giấy tờ để nhận dạng người đó.

Chứng nhận có giá trị đối với thực phẩm. Địa chỉ [email được bảo vệ]

Trên trang tính, bạn phải chọn chủ đề “Pakistan” và nhập P.I.B., tên VNZ/thành phố nơi làm việc và số điện thoại. Đường dây công nhận Kintsevy: 9 giờ tối khoảng 21:00.

Danh sách các môn học có trong chương trình

Chứng nhận nhà nước (cuối cùng) về chuyên ngành

Phần mềm

Công nghệ máy tính và hệ thống tự động.

Phụ lục 2

Danh sách câu hỏi lý thuyết cơ bản và bổ sung

Để thực hiện giai đoạn 1 của chứng nhận nhà nước (cuối cùng)

Theo chuyên ngành

Phần mềm

Công nghệ máy tính và hệ thống tự động

Kiến trúc máy tính và hệ thống máy tính

1. Khái niệm về hệ thống số. Các hệ thống số được sử dụng trong máy tính

2. Chuyển đổi số từ hệ số này sang hệ số khác. Số học nhị phân.

3. Trình bày thông tin trên máy tính. Các loại thông tin và phương pháp mã hóa. Các dạng biểu diễn số trong máy tính.

4. Lịch sử phát triển của máy tính. Các thế hệ máy tính.

5. Tổng quan về thiết bị và nguyên lý hoạt động cơ bản của máy tính.

6. Khái niệm về kiến ​​trúc máy tính. Các thành phần chính của một máy tính.

7. Nguyên lý cấu tạo của máy tính Von Neumann.

8. Bộ xử lý. Mục đích và chức năng. Đặc điểm chính của bộ xử lý. Khái niệm về bộ xử lý CISC và RISC.

9. Bộ xử lý. Cấu trúc và các thanh ghi chính Mục đích và đặc điểm của công việc. Đăng ký cờ.

10. Bộ xử lý. Phân loại các lệnh xử lý Các dạng lệnh cơ bản, ví dụ. Ví dụ về các lệnh.

11. Bộ xử lý. Địa chỉ. Khái niệm và các loại địa chỉ Ví dụ. Các giai đoạn thực hiện lệnh

12. Trí nhớ. Cấu trúc đa cấp của bộ nhớ máy tính.

13. Phân loại, loại bộ nhớ và các thông số chính của chúng.

14. Trí nhớ. Chức năng bộ nhớ. Phân loại thiết bị lưu trữ.

15. Đăng ký và lưu trữ bộ nhớ. Các đặc điểm chính. Kiến trúc bộ đệm.

16. Ký ức. Địa chỉ. Tổ chức trang và phân đoạn.

17. Bộ nhớ chính. Cấu trúc logic bộ nhớ chính: mục đích và vị trí.

18. Bộ nhớ ngoài. Phân loại và đặc điểm chính. Ví dụ.

19. Khái niệm về bus hệ thống. Thành phần và chủng loại lốp.

20. Đặc điểm chính của bus ISA, MCA, EISA, VLB, PCI,

21. Đặc điểm chính của xe buýt AGP, PCI-Express (EV6, Hyper Transport.)

22. Thiết bị ổ cứng. Địa chỉ logic và vật lý của dữ liệu.

23. Đĩa quang. Các loại và công nghệ đầy hứa hẹn.

24. Phương tiện lưu trữ bên ngoài. Đặc điểm chính và công nghệ phát triển.

25. Mảng đĩađột kích. Mục đích, đặc điểm chính và tổ chức.

26. Giao diện. Định nghĩa và mục đích.

27. Phân loại giao diện.

28. Khái niệm về cảng. Mục đích COM, IrDA, LPT, USB.

29. Giao diện của các thiết bị lưu trữ ngoài. Thành phần và kiến ​​trúc. Các nhà sản xuất chính.

30. Giao diện không dây.

31. Màn hình. Mục đích và phân loại. Đặc trưng.

32. Màn hình. Tiêu chuẩn bảo vệ TCO và NPRII.

33. Màn hình CRT.

34. Kiến trúc của màn hình LCD. Ma trận thụ động và chủ động. Khái niệm TFT

35. Máy in. Mục đích. Mô tả so sánh các khả năng của máy in: hoa cúc, ma trận, máy in phun, laser, mực rắn và thăng hoa nhiệt.

36. Thiết bị vào-ra. Ví dụ. Mục đích. Đặc điểm chính và nguyên lý hoạt động.

37. Mạng. Mục đích. Kết cấu. Cấu trúc liên kết (10baze2, 10baze5, 10bazet, FDDI).

38. Mạng lưới địa phương và toàn cầu. Các tiêu chuẩn mạng và giao thức cơ bản.

39. Card mạng. Modem.

40. Bộ định tuyến. Công nghệ ADSL.

BỘ GIÁO DỤC VÀ KHOA HỌC CỦA RF

CƠ QUAN GIÁO DỤC LIÊN BANG

KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP VÀ KINH TẾ SARAPUL

CHUYÊN MÔN 230103

BÀI KIỂM TRA

TRONG NGÀNH "Máy tính VÀ VS KIẾN TRÚC"

ĐƯỢC THỰC HIỆN BỞI HỌC VIÊN

GR. ASU-31SZ SUKHIKH A.V.

ĐÃ KIỂM TRA

GIÁO VIÊN GABBASOVA F.F.

Sarapul

năm học 2005 – 2006 năm


1. HỆ THỐNG MÁY TÍNH ĐA MÁY................................. 3

2. PHÂN LOẠI MÁY TÍNH THEO MỤC ĐÍCH VÀ KHẢ NĂNG CHỨC NĂNG........................................... ...................................... 6

3. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG CÁC YẾU TỐ LOGIC...... 10


1. HỆ THỐNG MÁY TÍNH ĐA NĂNG

Hệ thống máy tính (CS) – một tập hợp các bộ xử lý hoặc máy tính được kết nối và tương tác, thiết bị ngoại vi và phần mềm được thiết kế để thu thập, lưu trữ, xử lý và phân phối thông tin.

Việc thành lập Lực lượng vũ trang nhằm vào các mục tiêu chính sau:

· tăng hiệu suất hệ thống bằng cách tăng tốc quá trình xử lý dữ liệu;

· tăng độ tin cậy và độ tin cậy của tính toán;

· cung cấp thêm cho người dùng dịch vụ vân vân.

Một đặc điểm khác biệt của máy tính so với máy tính cổ điển là sự hiện diện trong đó một số máy tính thực hiện tiến trình song song .

Tính song song của các hoạt động làm tăng đáng kể hiệu suất hệ thống; nó cũng có thể tăng đáng kể cả độ tin cậy (nếu một thành phần của hệ thống bị lỗi, thành phần khác có thể đảm nhận chức năng của nó) và độ tin cậy trong hoạt động của hệ thống nếu các hoạt động được lặp lại và so sánh kết quả thực hiện của chúng.

Tính song song trong tính toán làm phức tạp đáng kể việc quản lý quá trình tính toán, việc sử dụng các công cụ kỹ thuật và tài nguyên phần mềm. Các chức năng này được thực hiện bởi hệ điều hành của máy bay.

Mặc dù thực tế nó là cổ điển nhiều máy Phương án BC, ở BC chỉ có thể có một máy tính, nhưng được tổng hợp với các thiết bị ngoại vi đa chức năng (giá thành của thiết bị ngoại vi thường cao hơn nhiều lần so với giá thành của các thiết bị trung tâm của máy tính). Một máy tính có thể có một số bộ xử lý (khi đó cũng có phiên bản đa bộ xử lý cổ điển của máy tính) hoặc một bộ xử lý (nếu bạn không tính đến các bộ xử lý chuyên dụng là một phần của thiết bị ngoại vi).

Trong hệ thống điện toán nhiều máy, một số bộ xử lý có trong hệ thống máy tính không có RAM chung mà mỗi bộ xử lý có RAM riêng (cục bộ). Mỗi máy tính trong hệ thống nhiều máy đều có kiến ​​trúc cổ điển và hệ thống như vậy được sử dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên, hiệu quả của việc sử dụng một hệ thống máy tính như vậy chỉ có thể đạt được bằng cách giải các bài toán có cấu trúc rất đặc biệt: nó phải được chia thành nhiều nhiệm vụ con được liên kết lỏng lẻo với số lượng máy tính trong hệ thống.


2. PHÂN LOẠI MÁY TÍNH THEO MỤC ĐÍCH VÀ KHẢ NĂNG CHỨC NĂNG

Máy tính điện tử (máy tính), máy tính phức hợp phương tiện kỹ thuật, dự định cho xử lý tự động thông tin trong quá trình giải quyết các vấn đề tính toán và thông tin.

Máy tính có thể được phân loại theo một số đặc điểm, cụ thể:

· biểu diễn vật lý của thông tin đã được xử lý;

· thế hệ (giai đoạn sáng tạo và cơ sở nguyên tố);

lĩnh vực ứng dụng và phương pháp sử dụng (cũng như kích thước và khả năng tính toán).

Theo lĩnh vực ứng dụng và phương pháp sử dụng, máy tính có thể được chia thành các nhóm sau (Hình 2.1).


Cơm. 2.1. Phân loại theo lĩnh vực ứng dụng và phương pháp sử dụng

3. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG CÁC YẾU TỐ LOGIC

Phần tử logic máy tính là một phần của mạch logic điện tử thực hiện một lệnh cơ bản hàm logic.

Các phần tử logic của máy tính là các mạch điện tử AND, OR, NOT, NAND, NOR và các mạch khác (còn gọi là cổng), cũng như flip-flop.

Sử dụng các mạch này, bạn có thể thực hiện bất kỳ chức năng logic nào mô tả hoạt động của các thiết bị máy tính. Thông thường, van có từ hai đến tám đầu vào và một hoặc hai đầu ra.

Để biểu diễn hai trạng thái logic - “1” và “0” trong các cổng, tín hiệu đầu vào và đầu ra tương ứng của chúng có một trong hai cấp độ được thiết lập Vôn. Ví dụ: +5 volt và 0 volt.

Mức cao thường tương ứng với giá trị “true” (“1”) và mức thấp tương ứng với giá trị “false” (“0”).

Mỗi phần tử logic có một ký hiệu riêng, biểu thị chức năng logic của nó, nhưng không cho biết loại mạch điện tử nào được triển khai trong đó. Điều này làm cho việc viết và hiểu các mạch logic phức tạp trở nên dễ dàng hơn.

Công việc phần tử logic mô tả bằng cách sử dụng bảng chân lý.

Bảng chân lý là một biểu diễn dạng bảng của một mạch logic (phép toán) liệt kê tất cả các kết hợp có thể có của các giá trị chân lý tín hiệu đầu vào(toán hạng) cùng với giá trị thực của tín hiệu đầu ra (kết quả của phép toán) cho mỗi kết hợp này.

Đề án tôi

Mạch AND thực hiện kết hợp hai hoặc nhiều giá trị Boolean.

Ký hiệu trên sơ đồ khối của mạch AND có hai đầu vào được hiển thị trong Hình 2. 3.1. Bảng chân lý ở bảng 3.1.


Cơm. 3.1

Bảng 3.1

x y xy
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Sẽ có một giá trị 1 ở đầu ra của mạch AND khi và chỉ khi có tất cả các đầu vào. Khi có ít nhất một đầu vào bằng 0 thì đầu ra cũng sẽ bằng 0.

Mối quan hệ giữa đầu ra z của mạch này với đầu vào x và y được mô tả bằng quan hệ: z = xy (đọc là "x và y").

Hoạt động kết hợp trên sơ đồ chức năngđược biểu thị bằng dấu “&” (đọc là “dấu và”), là viết tắt của từ tiếng Anh và.

mạch HOẶC

Mạch OR thực hiện việc tách hai hoặc nhiều giá trị logic.

Khi có ít nhất một đầu vào của mạch OR là một thì đầu ra của nó cũng sẽ là một.

Ký hiệu của mạch OR được hiển thị trong hình. 3.2. Ký hiệu “1” trong sơ đồ xuất phát từ cách chỉ định lỗi thời của phép phân biệt là “>=1” (tức là giá trị của phép phân biệt bằng 1 nếu tổng các giá trị của các toán hạng lớn hơn hoặc bằng 1). Mối quan hệ giữa đầu ra z của mạch này với đầu vào x và y được mô tả bằng mối quan hệ: z = x v y (đọc là "x hoặc y"). Bảng chân lý - trong bảng. 3.2.


Cơm. 3.2

Bảng 3.2

x y x v y
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

Lược đồ KHÔNG

Mạch NOT (biến tần) thực hiện thao tác phủ định. Mối quan hệ giữa đầu vào x của mạch này và đầu ra z có thể được viết là z =

, trong đó đọc là "không phải x" hoặc "nghịch đảo của x".

Nếu đầu vào mạch là 0 thì đầu ra là 1. Khi đầu vào là 1, đầu ra là 0. Ký hiệu biến tần ở Hình 3.3 và bảng chân trị ở Bảng. 3.3.


Cơm. 3.3

Bảng 3.3

x
0 1
1 0

Sau khi học xong Chương 3, học sinh cần:

biết

  • sơ đồ khối (kiến trúc) máy tính cá nhân;
  • mục đích và mối quan hệ của các thành phần, phần cứng và phần mềm điển hình của hệ thống máy tính;
  • nguyên tắc xây dựng máy tính của von Neumann: điều khiển chương trình, tính đồng nhất của bộ nhớ, đánh địa chỉ;
  • cuộc hẹn phím riêng biệt những bàn phím;
  • loài phổ biến sản phẩm phần mềm cho máy tính;

có thể

  • sử dụng bàn phím để gõ văn bản và điều khiển hệ thống máy tính;
  • so sánh cấu hình nhiều loại máy tính theo các thông số chính và nhiệm vụ xử lý thông tin cần thiết;

sở hữu

  • kỹ năng khởi động lại máy tính nếu nó bị treo;
  • kỹ năng sử dụng các phím bổ trợ bàn phím;
  • kỹ năng làm việc với chuột, máy in và các thiết bị ngoại vi khác.

Kiến trúc máy tính và hệ thống máy tính

Máy tính bao gồm một thiết bị trung tâm và thiết bị ngoại vi, sự tương tác và hoạt động xảy ra dưới sự kiểm soát của các chương trình. Thiết bị trung tâm của máy tính bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU, Tiếng Anh Bộ xử lý trung tâm (CPU) và thiết bị lưu trữ (SRAM). Thiết bị ngoại vi của máy tính là thiết bị nhập/xuất và lưu trữ thông tin. Việc ghép nối các thành phần chính này của các nút máy tính được cung cấp bởi các kênh liên lạc (giao diện nội bộ máy), như trong Hình 2. 3.1.

Nguyên lý hoạt động, các mối quan hệ thông tin và sự kết nối của các nút chính này quyết định kiến ​​trúc máy tính, điểm chung của chúng là dành cho máy tính khác nhauđảm bảo tính tương thích của chúng cho người dùng.

Ngành kiến ​​​​trúc– Cấu trúc thành phần hệ thống máy tính và một hệ thống kết nối phần cứng và (hoặc) phần mềm, được mô tả dưới dạng sơ đồ hoặc với các thông số chi tiết.

Thuật ngữ kiến ​​trúc rộng hơn cấu trúc vì nó áp dụng cho một hệ thống của các hệ thống, cấu trúc của các cấu trúc và mạng máy tính. Kiến trúc có thể là đề xuất cho một kiểu máy tính, một thiết bị cụ thể (kiến trúc bộ xử lý) hoặc hệ điều hành. Mỗi hệ thống con có kiến ​​trúc riêng nên thuật ngữ "kiến trúc" phụ thuộc vào ngữ cảnh. Ví dụ: bộ xử lý - một hệ thống phức tạp, có kiến ​​trúc riêng.

Cấu trúc của hầu hết các máy tính đều dựa trên ba nguyên tắc chung do J. von Neumann (1945) đưa ra: kiểm soát chương trình, tính đồng nhất của bộ nhớ và nhắm mục tiêu.

Nguyên tắc điều khiển chương trình là bộ xử lý thực thi các chương trình một cách tự động mà không cần sự can thiệp của con người. Nguyên tắc này được thực hiện do thực tế là một chương trình bao gồm một tập hợp các lệnh được thực thi theo một trình tự được xác định nghiêm ngặt. Thứ tự thực hiện các lệnh được đảm bảo bởi bộ đếm chương trình, bộ đếm chương trình này lấy các lệnh từ bộ nhớ, nơi chúng được đặt theo thứ tự chúng nối tiếp nhau.

Nguyên lý đồng nhất của bộ nhớ là cả chương trình và dữ liệu đều được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính. Nguyên tắc này cho phép bạn tạo các chương trình linh hoạt hơn có thể được thiết kế lại trong quá trình thực hiện.

Nguyên tắc nhắm mục tiêu thực tế là tất cả các ô của bộ nhớ chính của máy tính đều được đánh số và bất kỳ ô nhớ nào cũng có sẵn cho bộ xử lý.

Cơm. 3.1.

Các loại kiến ​​trúc máy tính cổ điển: kiến ​​trúc sao, phân cấp và đường chính.

Các máy tính hiện đại như IBM PC được xây dựng trên nguyên tắc đường chính kiến trúc: bộ xử lý trung tâm (bộ xử lý), bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) và bộ điều khiển thiết bị bên ngoài (EDC) được kết nối với một đường trục chung (bus). Bus hệ thống (bus chung) là một đường dây nhiều dây có các ổ cắm để kết nối các mạch điện tử (Hình 3.2). Trong bus chung, các nhóm riêng biệt được phân biệt: bus địa chỉ, bus dữ liệu, bus điều khiển. Tính mở của kiến ​​trúc máy tính cho phép bạn chọn thành phần của các thiết bị bên ngoài và từ đó cấu hình máy tính.

Hệ thống máy tính (CS)– một tập hợp các bộ xử lý hoặc máy tính được kết nối và tương tác, thiết bị ngoại vi và phần mềm được thiết kế để thu thập, lưu trữ, xử lý và phân phối thông tin.

Việc tạo ra các hệ thống máy tính làm tăng hiệu suất tính toán bằng cách tăng tốc quá trình xử lý dữ liệu, tăng độ tin cậy và độ tin cậy. Một tính năng của hệ thống máy tính là sự hiện diện của một số máy tính thực hiện xử lý dữ liệu song song. Việc song song hóa các hoạt động làm tăng đáng kể tốc độ và độ tin cậy của hệ thống, nhưng làm phức tạp đáng kể việc quản lý quá trình tính toán. Kiến trúc chính của hệ thống máy tính bao gồm nhiều máy và nhiều bộ xử lý.

Máy bay nhiều máy bao gồm một số bộ xử lý, mỗi bộ xử lý hoạt động với RAM riêng. Mỗi máy tính trong hệ thống nhiều máy có kiến ​​trúc cổ điển và thực hiện nhiệm vụ tính toán riêng của nó, liên quan một cách lỏng lẻo đến nhiệm vụ tính toán của các máy tính khác có trong hệ thống máy tính.

Kiến trúc đa bộ xử lýđược xây dựng trên cơ sở một số bộ xử lý thực hiện các phép tính song song tạo nên một tác vụ. Trong một máy tính như vậy

Cơm. 3.2.

Hệ thống có thể tổ chức một số luồng dữ liệu và một số luồng lệnh. Kiến trúc hệ thống máy tính với tiến trình song song dữ liệu có thể bao gồm bốn lớp cơ bản, dựa trên khái niệm chảy, I E. chuỗi các phần tử, lệnh hoặc dữ liệu được xử lý bởi bộ xử lý.

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỆ THỐNG

ghi chú bài giảng

Đặc điểm chính của máy tính. Nguyên tắc chung khi xây dựng máy tính hiện đại. Thông tin chung và phân loại các thiết bị bộ nhớ. Tổ chức kiến ​​trúc của một bộ xử lý máy tính. Cấu trúc lệnh máy. Các phương pháp đánh địa chỉ. Đặc điểm của kiến ​​trúc vi xử lý. Kiến trúc của bộ vi xử lý siêu vô hướng. Nguyên tắc tổ chức hệ thống gián đoạn chương trình. Phân loại hệ thống máy tính.

Nguồn /tập tin/14319/

Bài giảng 1. NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG VÀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

1.1. Đặc điểm chính của máy tính

Máy tính điện tử - một bộ công cụ kỹ thuật và phần mềm được thiết kế để tự động hóa việc chuẩn bị và giải quyết các vấn đề của người dùng.

Kết cấu - một tập hợp các phần tử và các kết nối của chúng. Có cấu trúc của các công cụ kỹ thuật, phần mềm và phần cứng-phần mềm.

Kiến trúc máy tính -Đây là hệ thống phân cấp đa cấp của phần cứng và phần mềm mà từ đó máy tính được xây dựng. Mỗi cấp độ cho phép xây dựng và ứng dụng nhiều. Việc triển khai cụ thể các cấp độ sẽ xác định các đặc điểm của thiết kế cấu trúc của máy tính.

Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của máy tính là khả năng hiệu suất,được đặc trưng bởi số lượng lệnh được máy tính thực hiện trong một giây. Vì các lệnh máy tính bao gồm các hoạt động khác nhau về thời lượng thực hiện và xác suất sử dụng chúng, nên việc mô tả nó bằng tốc độ trung bình của máy tính hoặc tốc độ tối đa (đối với các hoạt động “ngắn nhất” của “đăng ký để đăng ký” là hợp lý. " kiểu). Các máy tính hiện đại có đặc tính hiệu suất rất cao, được đo bằng hàng trăm triệu thao tác mỗi giây. Ví dụ, bộ vi xử lý mới nhất của Merced, do Intel và Hewlett-Packard đồng sản xuất, có hiệu suất cao nhất hơn một tỷ thao tác mỗi giây.

Một đặc tính quan trọng khác của máy tính là dung lượng của các thiết bị lưu trữ. Chỉ báo này cho phép bạn xác định bộ chương trình và dữ liệu nào có thể được đặt đồng thời vào bộ nhớ. Hiện nay, máy tính cá nhân về mặt lý thuyết có thể có dung lượng RAM là 768 MB (chipset BX). Chỉ số này rất quan trọng để xác định đâu là gói phần mềm và các ứng dụng của chúng có thể được xử lý đồng thời trong máy.

Độ tin cậy -đây là khả năng của máy tính, trong những điều kiện nhất định, thực hiện các chức năng cần thiết trong khoảng thời gian quy định thời gian. Ví dụ, với các ổ cứng hiện đại, thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc lên tới 500 nghìn giờ. (khoảng 60 tuổi).

Sự chính xác - khả năng phân biệt giữa các giá trị gần như bằng nhau. Độ chính xác của kết quả xử lý chủ yếu được xác định bởi dung lượng bit của máy tính, cũng như các đơn vị cấu trúc dùng để biểu diễn thông tin (byte, word, double word). Với sự trợ giúp của các công cụ lập trình ngôn ngữ cấp cao, phạm vi này có thể được tăng lên nhiều lần, giúp đạt được độ chính xác rất cao.

Sự uy tín- đặc tính của thông tin được nhận biết một cách chính xác. Độ tin cậy được đặc trưng bởi khả năng thu được kết quả không có lỗi. Mức độ tin cậy quy định được đảm bảo bởi các công cụ điều khiển phần cứng và phần mềm của chính máy tính. Các phương pháp giám sát độ tin cậy có thể thực hiện được bằng cách giải các bài toán tham chiếu và lặp lại các phép tính. Trong những trường hợp đặc biệt quan trọng, các quyết định điều khiển được thực hiện trên các máy tính khác và kết quả được so sánh.

1.2. Phân loại thiết bị điện tử

Theo truyền thống, công nghệ máy tính điện tử (ECT) được chia thành analog và kỹ thuật số. Các mẫu máy tính tương tự hiếm được sử dụng chủ yếu trong các tổ chức thiết kế và nghiên cứu như một phần của các gian hàng khác nhau để thử nghiệm các thiết bị phức tạp. Theo mục đích của chúng, chúng có thể được coi là máy tính chuyên dụng.

Thứ mà 10-15 năm trước được coi là máy tính lớn hiện đại. hiện nay là một công nghệ lạc hậu với khả năng rất khiêm tốn. Trong những điều kiện này, bất kỳ sự phân loại máy tính nào được đề xuất đều nhanh chóng trở nên lỗi thời và cần được điều chỉnh. Ví dụ, trong cách phân loại của mười năm trước, những cái tên máy tính mini, midi và micro đã được sử dụng rộng rãi, gần như không còn được sử dụng nữa.

Viện sĩ V.M. Glushkov chỉ ra rằng có ba lĩnh vực hoạt động toàn cầu của con người đòi hỏi phải sử dụng các loại máy tính khác nhau về chất lượng.

Hướng đầu tiên là truyền thống - việc sử dụng máy tính để tự động hóa các phép tính. Một đặc điểm nổi bật của hướng này là sự hiện diện của một nền tảng toán học tốt được hình thành bởi sự phát triển của khoa học toán học và các ứng dụng của chúng. Các máy tính đầu tiên và sau đó của cấu trúc cổ điển chủ yếu được tạo ra để tự động hóa các phép tính.

Lĩnh vực ứng dụng thứ hai của máy tính liên quan đến việc sử dụng chúng trong các hệ thống điều khiển. Nó ra đời vào những năm 60, khi máy tính bắt đầu được đưa vào các vòng điều khiển của các hệ thống tự động, tự động. Cơ sở toán học của lĩnh vực này đã được tạo ra trong vòng 15-20 năm tới. Việc sử dụng máy tính mới đòi hỏi phải sửa đổi cấu trúc của chúng. Máy tính được sử dụng trong quản lý không chỉ cung cấp các tính toán mà còn phải tự động hóa việc thu thập dữ liệu và phân phối kết quả xử lý.

Hướng thứ ba liên quan đến việc sử dụng máy tính để giải quyết các vấn đề về trí tuệ nhân tạo. Chúng ta hãy nhớ lại rằng các nhiệm vụ trí tuệ nhân tạo không liên quan đến việc đạt được kết quả chính xác mà thường là kết quả trung bình theo nghĩa xác suất, thống kê. Có rất nhiều ví dụ về các vấn đề như vậy: các vấn đề về robot, chứng minh định lý, dịch văn bản bằng máy từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác, lập kế hoạch có tính đến thông tin không đầy đủ, đưa ra dự báo, lập mô hình quá trình phức tạp và các hiện tượng, v.v. Hướng đi này ngày càng phát huy thế mạnh. Trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ, cơ sở dữ liệu, cơ sở tri thức và hệ thống chuyên gia đang được tạo ra và cải tiến. Để cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho hướng này, chúng tôi cần các cấu trúc máy tính mới có chất lượng với một lượng lớn máy tính (máy tính hoặc bộ phận xử lý) cung cấp tính song song trong tính toán. Về cơ bản, máy tính đang nhường chỗ cho các hệ thống máy tính có độ phức tạp cao.

Một loại thiết bị điện toán phổ biến nhất khác là bộ vi xử lý nhúng. Những tiến bộ trong vi điện tử cho phép tạo ra các thiết bị thu nhỏ Thiết bị tính toán, cho đến máy tính đơn chip. Những thiết bị này, có tính chất ứng dụng phổ biến, có thể được tích hợp vào các máy, đồ vật và hệ thống riêng lẻ. Chúng ngày càng được sử dụng nhiều trong các thiết bị gia dụng (điện thoại, tivi, đồng hồ điện tử, lò vi sóng, v.v.), trong các dịch vụ đô thị (năng lượng, nhiệt, cấp nước, điều khiển giao thông, v.v.), trong sản xuất (robot, điều khiển quy trình công nghệ). Dần dần chúng xâm nhập vào cuộc sống của chúng ta, ngày càng làm thay đổi môi trường của con người.

Vì vậy, chúng ta có thể đề xuất cách phân loại công nghệ máy tính sau đây, dựa trên sự phân chia của chúng theo tốc độ,

Siêu máy tính để giải các bài toán tính toán quy mô lớn. để phục vụ các ngân hàng dữ liệu thông tin lớn nhất.

Máy tính lớn dành cho nhân viên các trung tâm điện toán của phòng ban, lãnh thổ và khu vực.

Máy tính cỡ trung đa năng để quản lý các quy trình sản xuất công nghệ phức tạp. Các máy tính loại này cũng có thể được sử dụng để kiểm soát việc xử lý thông tin phân tán dưới dạng máy chủ mạng.

Máy tính cá nhân và chuyên nghiệp , cho phép bạn đáp ứng nhu cầu cá nhân của người dùng. Trên cơ sở loại máy tính này, các máy trạm tự động (AWS) được xây dựng dành cho các chuyên gia ở nhiều cấp độ khác nhau.

Bộ vi xử lý nhúng tự động hóa việc điều khiển các thiết bị và cơ chế riêng lẻ.

1.3. Nguyên tắc chung để xây dựng máy tính hiện đại

Nguyên tắc cơ bản của việc xây dựng tất cả các máy tính hiện đại là điều khiển chương trình. Nó dựa trên việc biểu diễn một thuật toán để giải bất kỳ vấn đề nào dưới dạng chương trình tính toán. Tiêu chuẩn để chế tạo hầu hết các máy tính đã trở thành phương pháp được J. von Neumann mô tả vào năm 1945 khi chế tạo những mẫu máy tính đầu tiên. Bản chất của nó là như sau.

Tất cả các phép tính do thuật toán quy định để giải bài toán phải được trình bày dưới dạng chương trình gồm một chuỗi các từ-lệnh điều khiển. Mỗi lệnh chứa các hướng dẫn cho một thao tác cụ thể cần thực hiện, vị trí của các toán hạng (địa chỉ toán hạng) và một số đặc điểm dịch vụ. Toán hạng - các biến có giá trị tham gia vào các hoạt động chuyển đổi dữ liệu. Danh sách (mảng) tất cả các biến (dữ liệu đầu vào, giá trị trung gian và kết quả tính toán) là một thành phần không thể thiếu khác của bất kỳ chương trình nào.

Để truy cập các chương trình, lệnh và toán hạng, địa chỉ của chúng sẽ được sử dụng. Địa chỉ là số lượng ô nhớ máy tính dùng để lưu trữ các đối tượng. Các loại đối tượng khác nhau nằm trong bộ nhớ máy tính được xác định theo ngữ cảnh.

Một chuỗi các bit có định dạng có ý nghĩa cụ thể được gọi là cánh đồng. Ví dụ, trong mỗi lệnh chương trình có một trường mã hoạt động và một trường địa chỉ toán hạng. Liên quan đến thông tin số, các chữ số ký hiệu, một trường gồm các chữ số có nghĩa, chữ số cao và thấp được phân biệt.

Một chuỗi bao gồm một số byte nhất định được chấp nhận cho một máy tính nhất định được gọi là trong một từ.

Cơm. 1.1. Sơ đồ khối của máy tính thế hệ thứ nhất và thứ hai

Bất kỳ máy tính nào cũng có thiết bị nhập thông tin (IID), với sự trợ giúp của nó, người dùng nhập các chương trình cho các nhiệm vụ đang được giải quyết và dữ liệu cho chúng vào máy tính. Thông tin đã nhập, toàn bộ hoặc một phần, trước tiên được lưu trữ trong bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM), sau đó được chuyển sang thiết bị lưu trữ ngoài (ESD), được thiết kế để lưu trữ thông tin lâu dài, nơi nó được chuyển đổi thành tệp. Khi một tập tin được sử dụng trong quá trình tính toán, nội dung của nó sẽ được chuyển sang RAM. Sau đó thông tin chương trình được đọc từng lệnh vào thiết bị điều khiển (CU).

Thiết bị điều khiển được thiết kế để tự động thực hiện các chương trình thông qua sự phối hợp bắt buộc của tất cả các thiết bị máy tính khác. Mạch tín hiệu điều khiển được thể hiện trong hình. 1.1 có đường nét đứt. Các lệnh gọi từ RAM được thiết bị điều khiển giải mã: mã của thao tác cần thực hiện tiếp theo và địa chỉ của các toán hạng tham gia thao tác này được xác định.

Tùy thuộc vào số lượng toán hạng được sử dụng trong lệnh, các lệnh một, hai, ba, bốn địa chỉ và không có địa chỉ được phân biệt. Các lệnh Unicast cho biết vị trí của một trong hai toán hạng đang được xử lý. Toán hạng thứ hai phải được đặt trước trong đơn vị số học.

Lệnh hai địa chỉ chứa lệnh về hai toán hạng nằm trong bộ nhớ (hoặc trong thanh ghi và bộ nhớ). Sau khi lệnh được thực thi, kết quả sẽ được gửi đến một trong những địa chỉ này và toán hạng ở đó sẽ bị mất.

Trong các lệnh ba địa chỉ, thường có hai địa chỉ cho biết vị trí của toán hạng nguồn và địa chỉ thứ ba là nơi đặt kết quả.

Trong các lệnh không địa chỉ, một toán hạng thường được xử lý, toán hạng này trước và sau thao tác nằm ở một trong các thanh ghi của đơn vị logic số học (ALU). Ngoài ra, các lệnh không có địa chỉ được sử dụng để thực hiện các hoạt động dịch vụ (vô hiệu hóa sự gián đoạn, thoát khỏi chương trình con, v.v.).

Tất cả các lệnh chương trình được thực thi tuần tự, từng lệnh một, theo thứ tự chúng được ghi trong bộ nhớ máy tính (thứ tự tự nhiên của các lệnh) hoặc nếu lệnh có bốn địa chỉ (điển hình của máy tính đầu tiên), địa chỉ của máy tính tiếp theo lệnh nằm trong trường toán hạng thứ tư. Thứ tự này đặc trưng cho chương trình tuyến tính, I E. các chương trình không chứa các nhánh. Để tổ chức các nhánh, các lệnh được sử dụng vi phạm trật tự tự nhiên của lệnh. Đặc điểm cá nhân của kết quả r (r= 0, r < 0, r > 0, v.v.) thiết bị điều khiển được sử dụng để thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh chương trình.

ALU thực hiện các phép toán số học và logic trên dữ liệu. Phần chính của ALU là một máy vận hành, bao gồm các bộ cộng, bộ đếm, thanh ghi, bộ chuyển đổi logic, v.v. Nó được cấu hình lại mỗi lần để thực hiện thao tác tiếp theo. Kết quả của các hoạt động riêng lẻ được lưu để sử dụng tiếp theo vào một trong các thanh ghi ALU hoặc được ghi vào bộ nhớ. Kết quả thu được sau khi thực hiện toàn bộ chương trình tính toán sẽ được truyền tới thiết bị xuất thông tin (OUV). Màn hình hiển thị, máy in, máy vẽ, v.v. có thể được sử dụng làm màn hình hiển thị.

Máy tính hiện đại có hệ thống hoạt động máy khá phát triển. Ví dụ, các máy tính như IBM PC có khoảng 200 hoạt động khác nhau(170 - 300 tùy theo loại bộ vi xử lý). Bất kỳ thao tác nào trong máy tính đều được thực hiện theo một vi chương trình cụ thể, được thực hiện trong các mạch ALU với chuỗi tín hiệu điều khiển (vi lệnh) tương ứng. Mỗi vi lệnh riêng lẻ là phép biến đổi dữ liệu cơ bản đơn giản nhất như phép cộng đại số, dịch chuyển, viết lại thông tin, v.v.

Ngay trong những chiếc máy tính đầu tiên, các thao tác kết hợp đã được sử dụng rộng rãi để tăng năng suất. Trong trường hợp này, các giai đoạn kế tiếp của việc thực hiện các lệnh chương trình riêng lẻ (hình thành địa chỉ toán hạng, lựa chọn toán hạng, thực hiện một thao tác, gửi kết quả) được thực hiện bởi các khối chức năng riêng biệt. Trong công việc của mình, họ đã hình thành một băng tải và hoạt động song song của họ giúp có thể xử lý các giai đoạn khác nhau của toàn bộ khối lệnh. Nguyên tắc này đã được phát triển hơn nữa trong các máy tính thế hệ tiếp theo. Tuy nhiên, những chiếc máy tính đầu tiên có sự kiểm soát tập trung rất mạnh mẽ, tiêu chuẩn chung các định dạng lệnh và dữ liệu, việc xây dựng các chu trình “cứng nhắc” để thực hiện các hoạt động riêng lẻ, điều này phần lớn được giải thích bởi khả năng hạn chế của công nghệ được sử dụng trong chúng cơ sở nguyên tố. Bộ điều khiển trung tâm không chỉ phục vụ các hoạt động tính toán mà còn phục vụ các hoạt động đầu vào-đầu ra, truyền dữ liệu giữa các bộ lưu trữ, v.v. Tất cả điều này giúp đơn giản hóa phần cứng máy tính ở một mức độ nào đó, nhưng cản trở đáng kể sự tăng trưởng năng suất của chúng.

Trong các máy tính thế hệ thứ ba, cấu trúc trở nên phức tạp hơn do sự tách biệt giữa các quá trình đầu vào-đầu ra thông tin và quá trình xử lý nó (Hình 1.2).

ALU liên kết chặt chẽ và các thiết bị điều khiển được gọi là CPU, g.e. một thiết bị được thiết kế để xử lý dữ liệu Các thiết bị bổ sung cũng xuất hiện trong mạch máy tính, có tên: bộ xử lý đầu vào-đầu ra, thiết bị điều khiển trao đổi thông tin, kênh đầu vào-đầu ra (IOC). Họ đã trở nên phổ biến nhất liên quan đến máy tính lớn. Có xu hướng phân cấp quản lý và làm việc song song thiết bị riêng lẻ. điều này giúp tăng đáng kể tốc độ của toàn bộ máy tính.

Cơm. 1.2. Sơ đồ khối của máy tính thế hệ thứ ba

Trong số các kênh đầu vào-đầu ra có kênh ghép kênh, có khả năng phục vụ một số lượng lớn các thiết bị đầu vào-đầu ra (I/O) hoạt động chậm. và các kênh chọn phục vụ các thiết bị lưu trữ ngoài (ESD) tốc độ cao ở chế độ đa kênh.

Trong máy tính cá nhân liên quan đến máy tính thế hệ thứ tư, một sự thay đổi nữa trong cấu trúc đã xảy ra (Hình 1.3). Họ kế thừa nó từ máy tính mini.

Cơm. 1.3. Sơ đồ khối của một PC

Việc kết nối tất cả các thiết bị vào một máy duy nhất được đảm bảo bằng một bus chung, bao gồm các đường truyền dữ liệu, địa chỉ, tín hiệu điều khiển và nguồn. một hệ thống kết nối phần cứng đã đơn giản hóa đáng kể cấu trúc, khiến nó trở nên phi tập trung hơn. Tất cả việc truyền dữ liệu qua bus được thực hiện dưới sự kiểm soát của các chương trình dịch vụ.

Lõi PC được hình thành bởi bộ xử lý và bộ nhớ chính (RAM), bao gồm RAM và bộ nhớ chỉ đọc (ROM). ROM được thiết kế để lưu trữ vĩnh viễn các chương trình thử nghiệm ban đầu của PC (POST) và tải hệ điều hành. Kết nối của tất cả các thiết bị bên ngoài (VnU), màn hình, bàn phím, bộ nhớ ngoài và các thiết bị khác được cung cấp thông qua các bộ điều hợp thích hợp - bộ khớp tốc độ của thiết bị kết nối hoặc bộ điều khiển - thiết bị đặc biệtđiều khiển các thiết bị ngoại vi. Bộ điều khiển trong PC đóng vai trò là kênh đầu vào-đầu ra. Là những thiết bị đặc biệt, chúng ta nên nêu bật bộ hẹn giờ - thiết bị đo thời gian và bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA) - thiết bị cung cấp quyền truy cập vào RAM, bỏ qua bộ xử lý.

Việc phân cấp xây dựng và quản lý đã đưa vào cuộc sống những yếu tố vốn là tiêu chuẩn chung cho cấu trúc của máy tính hiện đại:

tính mô đun của xây dựng, trung kế, phân cấp quản lý.

Tính mô đun của cấu trúc liên quan đến việc phân bổ trong cấu trúc máy tính của các thiết bị đủ tự động, hoàn chỉnh về chức năng và cấu trúc (bộ xử lý, mô-đun bộ nhớ, ổ cứng hoặc ổ đĩa mềm).

Thiết kế mô-đun của máy tính làm cho nó trở thành một hệ thống mở, có khả năng thích ứng và cải tiến. Các thiết bị bổ sung có thể được kết nối với máy tính, cải thiện hiệu suất kinh tế và kỹ thuật của nó. Có thể tăng sức mạnh tính toán, cải thiện cấu trúc bằng cách thay thế các thiết bị riêng lẻ bằng các thiết bị tiên tiến hơn, thay đổi và quản lý cấu hình hệ thống, điều chỉnh nó cho phù hợp với các điều kiện ứng dụng cụ thể theo yêu cầu của người dùng.

Trong các máy tính hiện đại, nguyên tắc phân cấp và hoạt động song song được mở rộng cho cả thiết bị ngoại vi và chính máy tính (bộ xử lý). Các hệ thống máy tính đã xuất hiện có chứa một số bạn-tử số(máy tính hoặc bộ xử lý) hoạt động đồng bộ và song song. Bên trong máy tính, thậm chí còn có sự phân chia chức năng rõ ràng hơn giữa các công cụ xử lý. Các bộ xử lý chuyên dụng riêng biệt đã xuất hiện, chẳng hạn như bộ đồng xử lý xử lý số dấu phẩy động, bộ xử lý ma trận, v.v.

Tất cả các loại máy tính hiện có đều được sản xuất các gia đình, trong đó người mẫu lớn tuổi và trẻ hơn được phân biệt. Luôn có khả năng thay thế một mô hình yếu hơn bằng một mô hình mạnh hơn. Điều này được đảm bảo bởi thông tin, phần cứng và khả năng tương thích phần mềm. Khả năng tương thích phần mềm trong các dòng sản phẩm được thiết lập trên cơ sở từ dưới lên, tức là. các chương trình được phát triển cho các mô hình sơ cấp và sơ cấp có thể được xử lý trên các mô hình cũ hơn, nhưng không nhất thiết phải ngược lại.

Tính mô-đun của cấu trúc máy tính đòi hỏi phải tiêu chuẩn hóa và thống nhất thiết bị, một loạt phần cứng và phần mềm, phương tiện giao diện, giải pháp thiết kế, thống nhất các thành phần thay thế tiêu chuẩn, cơ sở thành phần và tài liệu quy định và kỹ thuật. Tất cả điều này giúp cải thiện các đặc tính kỹ thuật và vận hành của máy tính và tăng khả năng sản xuất của chúng.

Phân quyền quản lý bao gồm tổ chức phân cấp của cấu trúc máy tính.Điều khiển tập trung được thực hiện bởi thiết bị điều khiển của bộ xử lý chính hoặc trung tâm. Các mô-đun được kết nối với bộ xử lý trung tâm (bộ điều khiển và KVV) có thể sử dụng các công cụ đặc biệt lốp xe hoặc đường cao tốcđể trao đổi tín hiệu điều khiển, địa chỉ và dữ liệu. Việc khởi tạo hoạt động của các mô-đun được đảm bảo bằng lệnh từ các thiết bị trung tâm, sau đó chúng tiếp tục hoạt động theo chương trình riêng sự quản lý. Kết quả thực hiện các thao tác cần thiết được họ trình bày “lên cấp bậc” để phối hợp chính xác mọi công việc.

Hệ thống bộ nhớ máy tính được xây dựng theo nguyên tắc phân cấp. Vì vậy, theo quan điểm của người dùng, việc có một máy tính có RAM có dung lượng thông tin lớn và tốc độ cao là mong muốn. Tuy nhiên, cấu trúc bộ nhớ một cấp không cho phép đáp ứng đồng thời hai yêu cầu trái ngược nhau này. Do đó, bộ nhớ của máy tính hiện đại được xây dựng theo nguyên tắc kim tự tháp, đa cấp.

Bộ xử lý có thể bao gồm một thiết bị lưu trữ siêu ngẫu nhiên có dung lượng nhỏ được hình thành bởi vài chục thanh ghi với thời gian truy cập nhanh (đơn vị ns). Dữ liệu được sử dụng trực tiếp trong quá trình xử lý thường được lưu trữ ở đây.

Cấp độ tiếp theo hình thành bộ nhớ đệm. Nó là một thiết bị lưu trữ đệm được thiết kế để lưu trữ các trang đang hoạt động với dung lượng hàng chục và hàng trăm kilobyte. Thời gian truy cập dữ liệu là 2-10 ns và có thể sử dụng lấy mẫu dữ liệu kết hợp. Bộ nhớ đệm, như một bộ nhớ nhanh hơn, nhằm tăng tốc độ truy xuất các lệnh chương trình và dữ liệu đã xử lý. Bản thân các chương trình của người dùng và dữ liệu cho chúng được đặt trong bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (dung lượng - hàng triệu từ máy, thời gian lấy mẫu 10-70 ns).

Một số chương trình máy cung cấp khả năng điều khiển tính toán tự động và được sử dụng thường xuyên nhất có thể nằm trong bộ nhớ chỉ đọc (ROM). Ở các cấp độ thấp hơn của hệ thống phân cấp có các thiết bị lưu trữ bên ngoài trên phương tiện từ tính: đĩa từ cứng và linh hoạt, băng từ, đĩa quang từ, v.v. Chúng được phân biệt bởi tốc độ thấp hơn và dung lượng rất lớn.

Tổ chức trao đổi trước luồng thông tin giữa ký ức cấp độ khác nhau với sự quản lý phi tập trung của chúng, nó cho phép chúng ta coi hệ thống phân cấp bộ nhớ như một bản tóm tắt duy nhất bộ nhớ ảo. Công việc phối hợp của tất cả các cấp được đảm bảo dưới sự kiểm soát của các chương trình hệ điều hành. Người dùng có cơ hội làm việc với bộ nhớ lớn hơn nhiều so với dung lượng của RAM.

Việc phân cấp quản lý và cấu trúc máy tính giúp có thể chuyển sang các giải pháp phức tạp hơn đa chương trình (multi-program) chế độ. Đồng thời, một số chương trình người dùng có thể được xử lý trong máy tính cùng một lúc.

Trong các máy tính có một bộ xử lý, việc xử lý đa chương trình là điều hiển nhiên. Cô ấy giả định công việc song song các thiết bị riêng lẻ tham gia tính toán cho các tác vụ khác nhau của người dùng. Ví dụ: một máy tính có thể in ra bất kỳ tài liệu nào và nhận tin nhắn đến qua các kênh liên lạc. Trong trường hợp này, bộ xử lý có thể xử lý dữ liệu bằng chương trình thứ ba và người dùng có thể nhập dữ liệu hoặc chương trình cho một tác vụ mới, nghe nhạc, v.v.

Trong máy tính hoặc hệ thống máy tính có nhiều bộ xử lý, công việc đa chương trình có thể sâu hơn. Điều khiển tính toán tự động liên quan đến việc tăng độ phức tạp của cấu trúc bằng cách bao gồm các hệ thống và khối tách biệt các quá trình tính toán khác nhau, loại bỏ khả năng can thiệp và lỗi lẫn nhau (hệ thống ngắt và ưu tiên, bảo vệ bộ nhớ). Chúng không có ý nghĩa độc lập trong tính toán nhưng là thành phần cần thiết của kết cấu để đảm bảo cho các tính toán này.

Như bạn có thể thấy, lịch sử nửa thế kỷ phát triển của máy tính không mang lại nhiều cấu trúc máy tính cơ bản. Tất cả các cấu trúc đã cho không vượt quá cấu trúc von Neumann cổ điển. Họ thống nhất bởi những đặc điểm truyền thống sau:

Lõi máy tính được hình thành bởi bộ xử lý - máy tính duy nhất trong cấu trúc, được bổ sung các kênh trao đổi thông tin và bộ nhớ -

Tổ chức tuyến tính các ô thuộc tất cả các loại bộ nhớ có kích thước cố định;

Địa chỉ một cấp gồm 11 ô nhớ, xóa bỏ sự khác biệt giữa mọi loại thông tin:

Ngôn ngữ máy nội bộ cấp thấp, trong đó các lệnh chứa các thao tác chuyển đổi cơ bản của các toán hạng đơn giản;

tuần tự quản lý tập trung tính toán;

Khả năng khá nguyên thủy của các thiết bị đầu vào/đầu ra.

Bất chấp tất cả những thành công đã đạt được, cấu trúc cổ điển của máy tính không mang lại khả năng tăng năng suất hơn nữa. Một cuộc khủng hoảng đã xuất hiện do một số thiếu sót đáng kể:

Các phương tiện xử lý dữ liệu phi số (cấu trúc, ký hiệu, câu, hình ảnh đồ họa, âm thanh, tập dữ liệu rất lớn, v.v.);

Hoạt động của máy không nhất quán với các toán tử ngôn ngữ cấp cao;

Tổ chức nguyên thủy của bộ nhớ máy tính;

Hiệu suất máy tính thấp khi giải các bài toán cho phép xử lý song song, v.v.

Tất cả những thiếu sót này dẫn đến sự phức tạp quá mức của gói phần mềm được sử dụng để chuẩn bị và giải quyết các vấn đề của người dùng.

Trong các máy tính của thế hệ tương lai, sử dụng “trí tuệ nhân tạo tích hợp” bên trong, cấu trúc có thể sẽ phức tạp hơn nữa. Trước hết, điều này liên quan đến việc cải thiện quá trình giao tiếp giữa người dùng và máy tính (sử dụng thông tin âm thanh, video, hệ thống đa phương tiện, v.v.), cung cấp quyền truy cập vào cơ sở dữ liệu và cơ sở tri thức cũng như tổ chức tính toán song song. Không còn nghi ngờ gì nữa, điều này phải tương ứng với các cấu trúc song song mới với các nguyên tắc xây dựng mới. Ví dụ: chúng tôi chỉ ra rằng máy tính nhanh nhất của IBM hiện cung cấp tốc độ 600 MIPS (hàng triệu lệnh mỗi giây), trong khi hệ thống hypercube lớn nhất nCube cung cấp tốc độ 123,10 3 MIPS. Các tính toán cho thấy chi phí vận hành một máy trong siêu hệ thống thấp hơn khoảng một nghìn lần. Có lẽ, hệ thống tương tự Kho thông tin lớn sẽ được phục vụ.