Что такое алу в компьютере


Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - что это?

Как известно, процессор компьютера состоит из четырех базовых компонентов: арифметико-логического устройства, модуля ввода/вывода, а также блоков памяти и управления. Такую архитектуру определили еще в прошлом веке и, несмотря на то что прошло немало времени, классическая структура фон Неймана остается актуальной.

Что такое АЛУ?

Арифметико-логическое устройство – это один из компонентов процессора, который необходим для осуществления преобразований логического и арифметического типа, начиная элементарными и заканчивая сложными выражениями. Разрядность используемых операндов принято считать длиной слова, или размером.

Главная задача АЛУ заключается в переработке данных, хранящихся в оперативной памяти компьютера. Кроме того, арифметико-логическое устройство способно производить сигналы управления, которые направляют ЭВМ на выбор правильного пути для выполнения необходимого вычислительного процесса в зависимости от итоговых типов данных. Все операции задействуют электронные схемы, каждая из которых структурно делится на тысячи элементов. Такие платы обычно быстродейственные и отличаются высокой плотностью.

В зависимости от сигналов, которые поступают на вход, АЛУ выполняют разные типы операций с двумя числами. Любое арифметико-логическое устройство компьютера предусматривает реализацию четырех базовых действий, сдвигов, а также логических преобразований. Набор операций АЛУ – это его главная характеристика.

Составные части арифметико-логического устройства – это четыре основные группы узлов, которые соответствуют процессам управления, передачи, хранения и преобразования поступающих данных.

Узлы хранения АЛУ

К этой категории относятся:

  • триггеры, хранящие вспомогательные биты и разные признаки результатов;
  • регистры, отвечающие за целостность операндов, промежуточных и конечных итогов.

Иногда регистры арифметико-логического устройства могут объединяться в специализированный блок памяти, а триггеры - формировать единый регистр состояния.

Узлы передачи АЛУ

К этой категории относятся:

  • шины, соединяющие между собой блоки устройства;
  • мультиплексоры и вентили, отвечающие за выбор правильного направления выполнения операций.

Узлы преобразования АЛУ

Сюда относятся:

  • сумматоры, выполняющие микрооперации;
  • схемы выполнения логических действий;
  • сдвигатели;
  • корректоры для десятичной арифметики;
  • преобразователи кода, использующиеся для получения обратных или дополнительных данных;
  • счетчики для подсчета количества выполненных циклов и для реализации вспомогательных преобразований.

Узлы управления АЛУ

К этой категории объектов относятся:

  • контрольный блок;
  • дешифратор сигналов;
  • схемы преобразования логических признаков, необходимые для формирования ветвей для выполнения микропрограмм.

Действие устройства управления процессора

Этот блок отвечает за выработку последовательности функциональных сигналов, нужной для корректного выполнения заданной команды. Как правило, такие преобразования реализуются за несколько тактов.

Управляющее устройство обеспечивает автоматическое выполнение программы. При этом задействуются необходимые координированные ответвления работы прочих составляющих компонентов машины.

За действие устройства управления отвечает базовый принцип микропрограммирования, имеющий четкое число характеристик.

Классификация АЛУ

Арифметико-логические устройства по способу оперирования переменными делят на параллельные и последовательные. Главное отличие между этими АЛУ заключается в способе представления операндов и выполнения операций.

По характеру использования арифметико-логические устройства делят на многофункциональные и блочные. В АЛУ первого типа для выполнения операций с различными формами преставления чисел используются одни и те же схемы, которые приспосабливаются к затребованному режиму работы с данными. В блочных устройствах все операции выполняются через распределение по видам данных. Для действий с десятичными числами, цифровыми и алфавитными полями, цифрами с плавающей или фиксированной точкой используются различные схемы. При этом арифметико-логическое устройство работает намного быстрее благодаря параллельному выполнению заданных задач. Но у них есть и недостаток – увеличенные затраты на поддержку оборудования.

Арифметико-логическое устройство по способу представления может использоваться для:

  • десятичных чисел;
  • чисел с плавающей точкой;
  • чисел с фиксированной точкой.

Операции устройства

Структура АЛУ предполагает выполнение действий через логические функции, которые делятся на такие группы:

  • десятичная арифметика;
  • двоичная арифметика для цифр с четко обозначенной точкой;
  • шестнадцатеричная арифметика для выражений с плавающим разделителем;
  • модификация адресов команд;
  • операции логического типа;
  • преобразование алфавитно-цифровых полей;
  • специальная арифметика.

Современные электронно-вычислительные машины способны реализовать все вышеупомянутые типы активности, а микроЭВМ не имеют такого базового функционала, поэтому наиболее сложные процедуры выполняют через подключение небольших подпрограмм.

Арифметические операции и логические процедуры

Все действия АЛУ можно условно разделить на несколько групп.

Арифметические операции включают в себя деление, умножение, вычитание модулей, обычное вычитание и сложение.

К группе логических преобразований причисляют логическое «и» и «или», то есть конъюнкцию и дизъюнкцию, а также сравнение данных на равенство. Такие процедуры, как правило, проводят над двоичными словами, состоящими из множества разрядов.

К специальным арифметическим операциям относятся нормализация, логический и арифметический сдвиги. Между этими преобразованиями есть существенная разница. Если при арифметическом сдвиге в местоположении меняют лишь цифровые разряды, то при логическом знаковый разряд присоединяется к движению.

Каждую операцию, которая происходит посредством использования арифметико-логического устройства, можно назвать последовательностью функций логического типа, которые описываются многоразрядной логикой для электронно-вычислительных машин. К примеру, для двоичных ЭВМ используется двоичная логика и так далее, вплоть до десятеричной системы.

Абсолютно у всех арифметико-логических преобразований есть собственные операнды, а результаты на выходе трактуются как битовые строки с шестнадцатью разрядами. Исключением являются лишь примитивы знакового деления DIVS. А разнообразные флаги позволяют трактовать данные на выходе как цифры со знаком минус или плюс при переполнении. Логика преобразования битов строится на арифметике по модулю. Флаг ставится, если произошли непредсказуемые изменения со знаком. К примеру, складывая два положительных числа, вы должны получить результат со знаком "+". Но если происходит перенос в знаковый бит, устанавливающий единицу, а итог получается отрицательным, то устанавливается флаг переполнения.

Логика бита переноса базируется на беззнаковой арифметике. Этот флаг устанавливается системой, если сгенерированный перенос из старшего разряда не может быть записан как результат. Этот бит АЛУ очень эффективен при использовании преобразований с многословными представлениями.

Заключение

Арифметико-логическое устройство используется для выполнения логических и арифметических преобразований над необходимыми операндами, в роли которых часто выступают команды или коды чисел. После выполнения действия результат вновь поступает в запоминающее устройство для использования в следующих вычислениях.

расшифровка, определение и принцип работы

Как все мы знаем из школьного курса информатики, в основе любого CPU лежит четыре основные составляющие: арифметико-логического устройства или сокращенно АЛУ, модуля ввода-вывода, а также блока управления и памяти.


Эта архитектура была разработана величайшим математиком всех времен и народов Джоном фон Найманом и легла в основу первого созданного центрального процессора. С тех пор CPU претерпел множество доработок и модернизаций, однако, базовый принцип его построения остался нетронутым.

Определение

АЛУ — это один из узлов ЦП, который отвечает за реализацию всех логических и арифметических преобразований различных уровней сложности, которые протекают в электронно-вычислительной машине. В качестве выполняемых операций используются операнды, длина которых соответствует длине слова или его размеру.

Главным предназначением этого узла является обработка данных, которые находятся в оперативно запоминающем устройстве компьютера. Помимо этого, АЛУ генерирует управляющие сигналы, которые являются для электронно-вычислительной машины своего рода инструкциями, указывающими что необходимо делать с определенным набором данных. Каждая из операций, происходящих в процессоре, выполняется при помощи электронных схем, которые могут состоять из нескольких тысяч электронных элементов, установленных очень плотно друг к другу.

Поступающие на вход АЛУ электронные сигналы генерируют определенный тип обработки данных, выраженных в двоичной системе исчисления. Всего существует четыре разновидности заданных типов действий, которыми способен работать этот узел центрального процессора. Таким образом, количество базовых операций является основной характеристикой этого узла процессора.

В свою очередь, для выполнения определенной операции с данными, в АЛУ реализовано четыре элемента, на каждый из которых возложено выполнение определенных задач: управление, передача, хранение и преобразование данных, поступающих на вход узла из оперативной памяти.

Узлы хранения

К этой составляющей относятся следующие электронные элементы:
— триггеры, отвечающие за хранение вспомогательных данных и конечных результатов, необходимых для выполнения различных процессов;
— регистры, основным предназначением которых является сохранение целостной структуры аргументов операций промежуточных и конечных результатов.
В некоторых случаях совокупность регистров может выступать в качестве блока памяти, а триггеры — в качестве общего регистра состояния.

Узлы передачи

Составляющей этого узла центрального процессора являются:
— шины, отвечающие за объединение блоков АЛУ и их обоюдное взаимодействие;
— мультиплексоры и вентили, благодаря которым задается нужное направление выполняемых преобразований.

Узлы преобразования

Элементами этого узла выступают:

— сумматоры, отвечающие за выполнение микроопераций;
— сдвигатели;
— схемы выполнения логических операций;
— корректоры для десятичной арифметики;
— преобразователи кода, которые принимают участие в операциях с обратными и дополнительными данными, которые могут потребоваться в процессе преобразования;
— счетчики, осуществляющие подсчет завершенных циклов преобразования данных.

Узлы управления

Основными элементами узла управления являются:

— контрольный блок;
— дешифратор сигналов;
— схемы преобразования логических признаков, которые формируют ветви выполнения заданных команд.

Принцип работы

В процессе работы CPU, в рассматриваемом нами узле создаются электронные сигналы, подаваемые на другие узлы ЦП строго в определенной последовательности, которые необходимы для выполнения поставленной задачи. Этот процесс осуществляется поэтапно и состоит из нескольких тактов.
Управляющее устройство отвечает за выполнение программ в автоматическом режиме, однако, в процессе его работы могут применяться прерывания, необходимые для вовлечения в работу прочих узлов процессора. Работа устройства управления возможно благодаря основному принципу микропрограммирования, который обладает определенным набором характеристик.

Разновидности арифметико-логического устройства

В зависимости от принципа работы и метода обработки массивов данных АЛУ можно разделить на две категории: последовательные и параллельные. Эти категории различаются методами представления элементов операций и их реализации.

Помимо этого, существует еще классификация АЛУ по характеру использования, в которой этот узел подразделяется на блочные и многофункциональные. Для первого типа характерно распределение данных по однотипным блокам и последующее их выполнение. В процессе работы второго типа для обработки данных задействуются все имеющиеся микросхемы, которые, в свою очередь, могут приспосабливаться под различные типы данных. За обработку различных видов данных отвечают определенные микросхемы.

При этом высокая скорость работы АЛУ достигается благодаря тому, что все задачи выполняются в параллельном режиме, что обеспечивает их многозадачность, однако, такой принцип работы сопровождается и большим энергопотреблением. По способу представления данных, АЛУ могут использоваться для работы с десятичными числами, а также числами, использующими плавающую или фиксированную запятую.

Арифметические операции и логические процедуры

Все процессы, происходящие в узле арифметико-логических преобразований, можно подразделить на несколько категорий. Арифметические операции представляют собой основные математические операции такие как деление, умножение, вычитание модулей, обычное вычитание и сложение.
Для категории логических преобразований характерны операции конъюнкции, которые сопоставимы с союзом «и», дизъюнкции — сопоставимой с логической операций, смысл которой приближен к союзу «или», а также операции сравнения различных данных на предмет равенства. Чаще всего в логических преобразованиях используются двоичные слова, в состав которых входят множественные разряды.

Любую операцию, происходящую в АЛУ, можно представить в виде строгой последовательности логических функций, выраженных при помощи многоразрядной электронно-вычислительной логики. Например, для двоичных электронно-вычислительных систем применяется и аналогичный тип логики и так до десятичной системы.

В любом преобразовании данных, происходящем в арифметико-логическом устройстве, присутствуют свои аргументы операции, а конечные результаты обработки данных выражаются в виде шестнадцатиразрядных битовых строк. Обработанные во время преобразования данные, выражаются в цифровом виде со знаком плюс или минус, в зависимости от наличия переполнения, при помощи специальных флагов, которые используются при непредсказуемых изменениях знака, который выражается в виде отдельного бита. Логика переноса бита между системами различных разрядов происходит по принципу беззнаковой арифметики. Таким образом, система присваивает знак плюс в том случае, если обрабатываемые данные в старшем разряде не могут быть выражены конечным результатом в младшем разряде.

Что такое арифметико-логическое устройство (АЛУ) :: SYL.ru

Что такое АЛУ? Арифметико-логическое устройство, одна из составляющих процессора. В статье мы приглашаем вас узнать принципы его действия, историю создания, основные характеристики, выполняемые операции, существующие классификации АЛУ.

Определение понятия

Арифметико-логическое устройство - один из блоков процессора, управляемый УУ (устройством управления). Его предназначение: выполнение логических и арифметических преобразований над данными-операндами (аргументами операции, информацией, обрабатываемой программой). Разрядность операндов в данном случае - размер или длина машинного слова.

Современное многофункциональное АЛУ состоит сегодня из двух частей:

  • Операционное устройство.
  • Устройство управления. Проводит вторичную дешифрацию кодов команды, определяет операцию, выполняемую в арифметико-логическом устройстве.

Набор выполняемых операций

Важно знать, какие операции должно исполнять АЛУ для того, чтобы обладать функциональной полнотой. Как правило, хватает четырех:

  • Обращение к памяти устройства для чтения или записи информации.
  • Декремент/инкремент.
  • Сравнение. Здесь реализуется возможность условного перехода.
  • Остановка функционирования устройства.

Если мы обратимся к первым арифметико-логическим устройствам, то увидим, что количество выполняемых ими операций ограничивалось 16-ю. Современные АЛУ способны выполнять сотни! Кстати, число операций и сегодня является важнейшей характеристикой данных устройств.

Классификация АЛУ

Мы помним, арифметико-логическое устройство - устройство управления и операционное. Но не все современные и исторические АЛУ одинаковы. Далее мы приведем самые распространенные их классификации.

По способу представления информации:

  • С плавающей запятой.
  • С фиксированной запятой.

По способу действий с операндами:

  • Параллельные. В этом случае операции над всеми разрядами выполняются АЛУ одновременно.
  • Последовательные. В данном случае операции будут выполняться по очереди, последовательно над каждым из разрядов.
  • Параллельно-последовательные. Слово данных здесь делится на слоги. Обработка информации в таком АЛУ (арифметико-логическом устройстве) ведется параллельно над разрядами слога и последовательно над самими слогами.

По применению систем исчисления:

  • Двоичные.
  • Двоично-десятичные.
  • Восьмеричные.
  • Шестнадцатиричные и проч.

По особенностям использования узлов и элементов:

  • Блочные. Для выполнения отдельных арифметических операций в систему арифметико-логического устройства процессора вводят специальные блоки. Последние позволяют вести параллельно процессы обработки информации.
  • Конвейерные. Чем отличаются АЛУ такого типа? Любая операция будет разбиваться на последовательность из микроопераций. Они выполняются за определенные такты (равные временные промежутки) на разных ступенях такого конвейера. Операция над потоком операндов, таким образом, выполняется каждый такт.
  • Многофункциональные. Это универсальные АЛУ, которые способны исполнить множество операций в одном устройстве. Однако здесь требуется настройка на выполнение конкретной операции с помощью ее кода.

По временным характеристикам:

  • Синхронные. В таких арифметико-логических устройствах компьютера каждая операция станет выполняться за один такт.
  • Асинхронные. Соответственно, нетактируемые АЛУ. Обеспечивают высокую степень быстродействия, так как выполняются на комбинационных схемах.

По характеристике устройства управления:

  • Имеющие микропрограммное управление.
  • С жесткой логикой УУ.

Основные функции

Арифметико-логическое устройство является составной частью процессора компьютера. АЛУ будет выполнять следующие функции:

  • Двоичной арифметики для информации в форматах с фиксированной точкой.
  • Двоичной арифметики для информации в форматах с плавающей точкой.
  • Арифметики двоично-десятичного представления сведений.
  • Логические операции (арифметические и логические сдвиги).
  • Пересылка информации.
  • Работа с символьными данными.
  • Работа с графической информацией.

Главные количественные характеристики

Составные части арифметико-логического устройства (ОУ и УУ) определяют количественные характеристики всей системы АЛУ. В частности, это следующее:

  • Время выполнения одной операции.
  • Скорость выполнения операций вообще.
  • Число исполняемых операций.
  • Точность предоставленной информации.

Главные качественные характеристики

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является составной частью процессора. Это определяет его важнейшие качественные характеристики:

  • Структурные особенности системы АЛУ.
  • Методики кодирования данных.
  • Форматы представления информации - с плавающей или фиксированной точкой.

История возникновения

Создателем арифметико-логических устройств считается Джон фон Нейман, разработчик компьютеров ЭНИАК (электронных числовых вычислителей).

Уже в 1945 году им были опубликованы первые научные работы по своему стартовому изобретению - компьютеру EDVAC. В следующем году он уже работал вместе со своими коллегами над созданием такого устройства в Принстонском институте перспективных исследований.

Архитектура этого изобретения ("архитектура фон Неймана") в дальнейшем стала базой, прототипом архитектур и большей части последующих компьютеров. В своих работах ученый указывал на наличие устройств, которые, по его мнению, являются обязательными для каждого компьютера. Среди них было упомянуто АЛУ. Фон Нейман считал, что арифметико-логическое устройство необходимо, потому что позволяет выполнять системе математические базовые операции. Как то: сложение и вычитание, умножение и деление.

Внутреннее устройство АЛУ

Мы уже разобрали, что условно АЛУ можно разделить на две части:

  • УУ (микропрограммное устройство). Задает последовательность команд и микрокоманд.
  • ОУ. Здесь реализуется ранее заданная последовательность команд и микрокоманд. Операционные устройства, в свою очередь, разделяются по типу обрабатываемой информации, по способу обработки данных, логической структуре.

При этом условно состав АЛУ также подвергается следующей градации:

  • Регистры. Служат для обработки данных, поступающих как из пассивной, так и из оперативной памяти.
  • Логические команды. Служат для обработки слов по микрокомандам. Последние, естественно, будут поступать из УУ - устройства управления.

Сами микрокоманды делятся на две категории:

  • Поступают от внешнего источника в АЛУ. Вызывают в арифметико-логическом устройстве преобразование информации.
  • Генерируются в самом АЛУ. Оказывают свое влияние на микропрограммное устройство. Тем самым изменяют нормальный, стандартный порядок следования команд.

Функции регистров АЛУ

Чтобы иметь представление о работе АЛУ, нам нужно поближе познакомиться с функциями его регистров:

  • Pr1. Это аккумулятор или аккумуляторы. Считается главным регистром устройства, в котором и образуется результат произведенных вычислений.
  • Pr2, Pr3. Регистры операндов в зависимости от характера исполняемой операции - слагаемого, делителя, сомножителя и проч.
  • Pr4. Это адресный регистр. Он запоминает (в иных случаях формирует) адреса операндов результата.
  • Pr6. Некое количество индексных регистров. Их содержимое будет использоваться для формирования адресов.
  • Pr7. Вспомогательные регистры. По желанию разработчика могут стать аккумуляторами, индексными или вовсе использоваться для сохранения промежуточных результатов вычисления.

Теперь предлагаем вам обратиться к конкретным алгоритмам работы АЛУ.

Операция сложения

Функционально арифметико-логическое устройство будет состоять из Регистра 1, Регистра 2, сумматора и схемы управления.

Теперь распишем арифметическую операцию по тактам:

  1. Значение операнда № 1, участвующего в операции сложения, поступает в Регистр 1 по кодовой шине.
  2. Значение операнда № 2, участвующего в операции сложения, поступает в Регистр 2 по кодовой шине.
  3. Соответственно, по кодовой шине инструкций в схему управления поступает инструкция по выполнению данной операции.
  4. Данные из регистров уходят в сумматор. Далее схема управления уже дает команду на выполнение сложения.
  5. Результат по произведенной операции уходит в Регистр 1.
  6. Результат операции арифметико-логического устройства далее поступает в результирующий блок.

Операция вычитания

Давайте рассмотрим выполнение еще одной простой арифметической операции:

  1. Значение операнда № 1, принимающего участие в операции вычитания, проходит в Регистр 1 по кодовой шине.
  2. Значение операнда № 2, принимающего участие в операции вычитания, проходит в Регистр 2 по кодовой шине.
  3. Инструкция по выполнению данного алгоритма выводится по кодовой шине инструкций к схеме управления.
  4. Происходит переформирование положительного числа в отрицательное схемой управления.
  5. Результат такого преобразования операнда идет далее в сумматор.
  6. Сумматор выполняет сложение данных чисел.
  7. Результат операции поступает в Регистр 1.
  8. Результат операции вычитания отправляется в результирующий блок.

Операции в устройстве

И еще одна тема напоследок. Мы должны помнить, что все операции,выполняемые в АЛУ, - логические. Их можно разделить на следующие категории:

  • Индексной арифметики.
  • Десятичной арифметики.
  • Специальной арифметики.
  • Двоичной арифметики для значений с фиксированной точкой.
  • Двоичной, шестнадцатеричной арифметики для значений с плавающей точкой.
  • Над алфавитно-цифровыми полями.
  • Над логическими кодами.

Арифметико-логическое устройство - основная часть процессора любого компьютера. Было разработано еще в середине прошлого века прославленным фон Нейманом. Призвано исполнять простые арифметические и логические операции в компьютере. Сегодня существует большое количество разновидностей АЛУ, что видно из множества представленных классификаций данных устройств.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Арифметико-логическое устройство

Аннотация: Рассматриваются особенности реализации арифметико-логического устройства компьютера на примере проектирования АЛУ для умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя.

Классическая ЭВМ состоит из трех основных устройств: арифметико-логического устройства, устройства управления и запоминающего устройства. Рассмотрим особенности организации этих устройств. Прежде всего, рассмотрим структуру арифметико-логического устройства.

В современных ЭВМ арифметико-логическое устройство не является самостоятельным схемотехническим блоком. Оно входит в состав микропроцессора, на котором строится компьютер. Однако знание структуры и принципов работы АЛУ весьма важно для понимания работы компьютера в целом. Для лучшего понимания этих вопросов проведем синтез арифметического устройства, предназначенного для выполнения только одной операции – умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя [13] . В ходе этого процесса также обратим внимание на особенности использования рассмотренных выше основных схемотехнических элементов ЭВМ.

Синтез АЛУ проходит в несколько этапов. Сначала необходимо выбрать метод, по которому предполагается выполнение операции, и составить алгоритм соответствующих действий. Исходя из алгоритма и формата исходных данных, следует определить набор составляющих АЛУ элементов. Затем требуется определить связи между элементами, установить порядок функционирования устройства и временную диаграмму управляющих сигналов, которые должны быть поданы на АЛУ от устройства управления.

Пусть операнды имеют вид:

[X]пк = x0x1x2…xn [Y]пк = y0y1y2…yn

где x0, y0 – знаковые разряды.

Операция умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя выполняется по следующей формуле:

Алгоритм вычислений представлен на рис. 3.1


Рис. 3.1. Алгоритм операции умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя

Каждой переменной, представленной в алгоритме, в схеме должен соответствовать элемент хранения. Разрядность модуля произведения равна сумме разрядностей сомножителей. Умножение двоичного числа на 2-i обеспечивается сдвигом этого числа вправо на соответствующее количество разрядов. Переход к анализу очередного разряда множителя ( i = i + 1 ) может быть обеспечен сдвигом регистра множителя на один разряд в сторону старших разрядов.

Исходя из этого, определим состав оборудования, необходимого для реализации АЛУ заданного типа для n = 4 ( таблица 3.1).

Таблица 3.1.
Схема Разрядность Функции Управляющий сигнал
Регистр модуля множимого RGX 8 Загрузка. Сдвиг в сторону младших разрядов. УС1 УС2
Регистр модуля множителя RGY 4 Загрузка. Сдвиг в сторону старших разрядов. УС3 УС4
Регистр модуля результата RGZ 8 Загрузка. Установка в " 0 ". УС5 УС6
Триггер знака множимого TX Загрузка УС7
Триггер знака множителя TY Загрузка УС8
Триггер знака результата TZ Загрузка УС9
АЛУ 8 Комбинационный сумматор
Комбинационные схемы Получение на входе АЛУ сигналов " 0 " или RGX в зависимости от значения yi

Структурная схема устройства представлена на рис. 3.2.

НОУ ИНТУИТ | Лекция | Арифметико-логическое устройство

Аннотация: Рассматриваются особенности реализации арифметико-логического устройства компьютера на примере проектирования АЛУ для умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя.

Классическая ЭВМ состоит из трех основных устройств: арифметико-логического устройства, устройства управления и запоминающего устройства. Рассмотрим особенности организации этих устройств. Прежде всего, рассмотрим структуру арифметико-логического устройства.

В современных ЭВМ арифметико-логическое устройство не является самостоятельным схемотехническим блоком. Оно входит в состав микропроцессора, на котором строится компьютер. Однако знание структуры и принципов работы АЛУ весьма важно для понимания работы компьютера в целом. Для лучшего понимания этих вопросов проведем синтез арифметического устройства, предназначенного для выполнения только одной операции – умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя [13] . В ходе этого процесса также обратим внимание на особенности использования рассмотренных выше основных схемотехнических элементов ЭВМ.

Синтез АЛУ проходит в несколько этапов. Сначала необходимо выбрать метод, по которому предполагается выполнение операции, и составить алгоритм соответствующих действий. Исходя из алгоритма и формата исходных данных, следует определить набор составляющих АЛУ элементов. Затем требуется определить связи между элементами, установить порядок функционирования устройства и временную диаграмму управляющих сигналов, которые должны быть поданы на АЛУ от устройства управления.

Пусть операнды имеют вид:

[X]пк = x0x1x2…xn [Y]пк = y0y1y2…yn

где x0, y0 – знаковые разряды.

Операция умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя выполняется по следующей формуле:

Алгоритм вычислений представлен на рис. 3.1


Рис. 3.1. Алгоритм операции умножения чисел с фиксированной запятой, заданных в прямом коде, со старших разрядов множителя

Каждой переменной, представленной в алгоритме, в схеме должен соответствовать элемент хранения. Разрядность модуля произведения равна сумме разрядностей сомножителей. Умножение двоичного числа на 2-i обеспечивается сдвигом этого числа вправо на соответствующее количество разрядов. Переход к анализу очередного разряда множителя ( i = i + 1 ) может быть обеспечен сдвигом регистра множителя на один разряд в сторону старших разрядов.

Исходя из этого, определим состав оборудования, необходимого для реализации АЛУ заданного типа для n = 4 ( таблица 3.1).

Таблица 3.1.
Схема Разрядность Функции Управляющий сигнал
Регистр модуля множимого RGX 8 Загрузка. Сдвиг в сторону младших разрядов. УС1 УС2
Регистр модуля множителя RGY 4 Загрузка. Сдвиг в сторону старших разрядов. УС3 УС4
Регистр модуля результата RGZ 8 Загрузка. Установка в " 0 ". УС5 УС6
Триггер знака множимого TX Загрузка УС7
Триггер знака множителя TY Загрузка УС8
Триггер знака результата TZ Загрузка УС9
АЛУ 8 Комбинационный сумматор
Комбинационные схемы Получение на входе АЛУ сигналов " 0 " или RGX в зависимости от значения yi

Структурная схема устройства представлена на рис. 3.2.

АЛУ на 12 транзисторах (на самом деле нет) / Хабр

Что можно сделать на 12 транзисторах? Если схема аналоговая, это может быть, например, радиоприёмник или усилитель с достойными характеристиками. Для цифровой же схемы это катастрофически мало. Даже в такой простой микросхеме, как АЛУ К155ИП3 (74181), их значительно больше.

На самом деле транзисторов и здесь не 12, а 27, но из них в собственно АЛУ используются только 11 (двенадцатый транзистор, принудительно подающий логический нуль на вход переноса при выборе логических операций, не установлен). Остальные транзисторы задействованы в формирователе сигналов, подаваемых на входы АЛУ. При включении АЛУ в состав транзисторного процессора формирователь может и не понадобиться, если все необходимые сигналы там уже сформированы.

Как уложиться в это количество? Во-первых, сделать АЛУ однобитным, во-вторых, сократить количество операций до двух арифметических и пяти логических (у К155ИП3 и тех и других по 16, но и здесь их на самом деле больше), в третьих...

… выполнить АЛУ по необычной технологии DCTL (direct coupled transistor logic), позволяющей заметно сократить количество компонентов.

Симуляция выполнена в Falstad, этот симулятор удобен тем, что показывает направление протекания тока в виде «бегущих огней». Файлы: только полный сумматор и готовый АЛУ.

Для начала построим «АЛУ» с одной функцией — полный сумматор. Разобьём схему на две половины. Первая предназначена для подготовки входных сигналов для сумматора:

Выключателями можно задать два однобитных числа — A и B и сигнал переноса. Из них схема формирует четыре сигнала (четвёртый — тот же самый B, только инвертированный).

Вторая половина схемы — собственно сумматор:

Он представляет собой реализацию классического полного сумматора. На структурной схеме дополнительно показано распределение транзисторов по логическим элементам:

Чтобы всё это превратить в многофункциональное АЛУ, сначала переделаем формирователь входных сигналов таким образом, чтобы она формировала в прямом и инвертированном виде не только величину B, но и величину A:

Но поскольку автор планирует применить своё АЛУ в составе процессора на дискретных компонентах, такой формирователь, может и не потребоваться: там обе величины и так будут в прямом и инвертированном виде. Поэтому транзисторы формирователя и не входят в число транзисторов АЛУ. Да и без процессора можно просто взять переключатели с перекидными контактами. Ну а теперь — собственно АЛУ:

Четырьмя выключателями можно выбирать выполняемую АЛУ функцию. Ниже показаны только 7 основных:

Чтобы АЛУ не было «сферическим в вакууме», а могло получать сигналы извне, выключатели нужно заменить транзисторами. Поскольку транзистора, принудительно подающего логический нуль на вход переноса при выборе логических функций, пока нет, подавать нуль на этот вход в таких случаях нужно вручную.

Хотя на рисунке показаны всего 7 функций, можно попробовать все 16 сочетаний положений выключателей. Будут получаться, в частности, функции И-НЕ, ИЛИ-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ, пропускание сигнала B насквозь, инвертирование того же сигнала.

Симуляция может преподносить сюрпризы. Знаете ли вы, что биполярный транзистор может работать при пропускании через него тока в обратном направлении? Так получается при некоторых сочетаниях входных сигналов. В аналоговом усилителе при этом уменьшается коэффициент усиления, но логические схемы продолжают работать так же, как в нормальном режиме.

Напряжение питания составляет +5 В. В симуляторе выбраны транзисторы общего применения структуры NPN.

Сумматор получается со сквозным переносом. Сигналу переноса приходится проходить через транзистора T8 и T9. Если это слишком медленно, нужно сначала проверить, как влияет на работу схемы цепь, подключённая к эмиттеру транзистора T8. Перенос можно также сделать быстрее, если выполнять его для двух бит одновременно.

Если нужен только полный сумматор, подойдёт и обычная диодно-транзисторная логика (DTL). Транзисторов понадобится всего два, а вот диодов… Можно заменить эти транзисторы лампами, получится то, что автор называет DVTL — diode-vacuum-tube-logic.

Верхняя часть схемы вырабатывает инвертированный сигнал переноса. Вторая вычисляет инвертированную сумму: СУММА = ( ( A или B или C вх ) и /C вых ). Данное выражение может быть представлено также как ( A и B и C вх ).

Структурная схема получается следующей:

Добавив ещё немного компонентов, можно принудительно подавать на вход переноса нуль или единицу. Тогда схема сможет выполнять операцию И (на входе переноса единица, на инвертированном выходе переноса — нуль), а также ИЛИ (на входе переноса нуль, на инвертированном выходе переноса — единица).

Чтобы подать сигнал «инвертированный C вых» на вход «C вх» схемы для следующего бита, нужен транзисторный инвертор. Либо можно принять правило, согласно которому между битами чередуется прямая и инверсная логика.

Всё это можно превратить в действующее АЛУ, рассчитав номиналы резисторов и добавив дополнительные компоненты для оптимизации «отзывчивости» схемы. Устройства, подключённые к входам, должны содержать ключи, замыкающие их на землю (для входов диодных «И»), либо соединяющие их с плюсом питания (для входов диодных «ИЛИ»).

Это очень простая схема, в ней не реализован быстрый перенос.

Компьютерная архитектура | Компоненты компьютера

В информатике компьютерная архитектура - это набор дисциплин, которые описывают часть компьютерной системы и их отношения. Компьютерная архитектура имеет дело с функциональным поведением компьютерной системы с точки зрения программиста. Его также можно описать как логическую структуру системного блока, в котором размещены электронные компоненты. Компьютерная архитектура составляет основу для построения успешных компьютерных систем.

Компоненты компьютера

Компьютер состоит из трех основных компонентов

  1. Блок ввода / вывода (I / O).
  2. Центральный процессор (ЦП).
  3. Блок памяти.

Блок ввода

Компьютер принимает закодированную информацию через устройство ввода пользователем. Это устройство, которое используется для передачи необходимой информации компьютеру. например, клавиатура, мышь и т. д.

Выходной блок

Вывод отправляет обработанные результаты пользователю. В основном он используется для отображения желаемых результатов пользователю. Он в основном используется для отображения желаемого результата пользователю согласно инструкции ввода.например, видеомонитор, принтер, плоттер и т. д.

Центральный процессор (ЦП)

Центральный процессор состоит из регистров, арифметических и управляющих схем, которые вместе интерпретируют и исполняют инструкции на языке ассемблера. Основные функции ЦП:

  1. ЦП передает инструкции и входные данные из основной памяти в регистры. т.е. внутренняя память.
  2. ЦП выполняет инструкции в сохраненной последовательности.
  3. При необходимости ЦП передает выходные данные из регистров в основную память.

Центральный процессор (ЦП) часто называют мозгом компьютера. ЦП выполнен в виде единой интегральной схемы (ИС) и также известен как микропроцессор. ЦП управляет всеми внутренними и внешними устройствами и выполняет арифметические и логические операции. ЦП состоит из трех основных подсистем; Арифметико-логический блок (ALU), блок управления (CU) и регистры.

Арифметико-логический блок (ALU)

Арифметико-логический блок содержит электронную схему, которая выполняет все арифметические и логические операции с доступными данными.Он используется для выполнения всех арифметических вычислений (сложение, вычитание, умножение и деление) и логических вычислений (<,>. +, AND, OR и т. Д.). Логический блок выполняет сравнение цифр, букв и специальных символов. ALU использует регистры для хранения обрабатываемых данных.

Регистры

Регистры - это специальные высокоскоростные блоки временной памяти. На регистры не ссылаются их адреса, но они напрямую доступны и управляются процессором во время выполнения.По сути, они содержат информацию, над которой в настоящее время работает процессор. В регистрах хранятся данные, инструкции, адрес и промежуточные результаты обработки.

  • Количество и размеры регистров зависят от процессора.
Блок управления (CU)
Блок управления

координирует работу с устройствами ввода и вывода компьютера. Он заставляет компьютер выполнять сохраненные программные инструкции, связываясь с ALU и регистрами.Он организует обработку данных и инструкций.

Для поддержания правильной последовательности обработки данных блок управления использует входы часов. Основная функция блока управления - получить инструкцию, хранящуюся в задействованных в ней устройствах, и соответственно генерировать управляющие сигналы.

Микропроцессор

Микропроцессор - это управляющий элемент в компьютерной системе, который иногда называют микросхемой. Микропроцессор - это основное оборудование, которое управляет компьютером.

Это печатная плата (PCB) target , которая используется во всех электронных системах, таких как компьютер, калькулятор, цифровая система и т. Д. Скорость ЦП зависит от типа используемого микропроцессора.

  • Intel 40004 был первым микропроцессором, который содержал все компоненты ЦП на одном кристалле с 4-битной шириной шины.
  • Некоторые из популярных микропроцессоров: Intel, Dual core, Pentium IV и т. Д.

Блок памяти

Память - это та часть компьютера, в которой хранятся данные и инструкции. Память является неотъемлемой частью процессора.Блок памяти состоит из первичной и вторичной памяти.

Первичная память

Первичная память или основная память компьютера используется для хранения данных и инструкций во время
выполнения инструкций. Первичная память бывает двух типов; Оперативная память (RAM) и постоянная память (ROM).

Оперативное запоминающее устройство (RAM) Оно напрямую предоставляет необходимую информацию процессору. RAM - это энергозависимая память. Он обеспечивает временное хранилище данных и инструкций.RAM подразделяется на две категории.

  1. Статическая оперативная память (SRAM).
  2. Динамическая память с произвольным доступом (DRAM).

Постоянная память (ПЗУ) Используется для хранения стандартных программ обработки, которые постоянно находятся в компьютере. Как правило, разработчики программируют микросхемы ПЗУ во время изготовления схем. ПЗУ - это энергонезависимая память. Его можно только читать, а не писать.

ПЗУ делится на три категории

  1. Программируемое ПЗУ (ППЗУ).
  2. Стираемое программируемое ПЗУ (СППЗУ).
  3. электрически стираемое программируемое ПЗУ (EEPROM).
Вторичная память

Вторичная память, также известная как вторичная память или вспомогательная память, используется для постоянного хранения данных и инструкций, например жесткие диски, CD, DVD и т. д.

Тит-биты

  • Буфер - это временное хранилище, в котором регистр хранит данные для дальнейшего выполнения.
  • Накопитель - это регистр в ЦП, в котором хранятся промежуточные арифметические и логические результаты.
  • Компьютер с сокращенным набором команд (RISC) и Компьютер со сложным набором команд (CISC) - это два типа микропроцессоров, классифицируемых на основе набора команд.
  • На производительность компьютера влияют размер регистров, размер ОЗУ, скорость системных часов и размер кэш-памяти.
  • Скорость процессора измеряется в миллионах циклов в секунду или мегагерцах (МГц).

Объединение блоков

ЦП

отправляет данные, инструкции и информацию компонентам внутри компьютера, а также периферийным устройствам и устройствам, подключенным к нему.Шина - это набор путей электронного сигнала, который позволяет информации и сигналам перемещаться между компонентами внутри или вне компьютера.

Характеристики и функции автобуса следующие

  • Шина - это набор проводов, используемых для соединения, где каждый провод может нести один бит данных.
  • Компьютерные шины можно разделить на два типа; внутренняя шина и внешняя шина.
  • Внутренняя шина соединяет компоненты внутри материнской платы, такие как ЦП и системную память.Ее еще называют системной шиной.
  • Внешняя шина соединяет различные внешние устройства; периферийные устройства, слоты расширения, порты ввода / вывода и подключения дисков к остальной части компьютера. Ее также называют шиной расширения.
  • Команда доступа к памяти или устройству ввода-вывода передается по шине управления.
  • Адрес устройства ввода-вывода или памяти передается по адресной шине. Передаваемые данные передаются по шине данных.

Материнская плата

Основная печатная плата, содержащаяся в любом компьютере, называется материнской платой, она также известна как материнская плата или логическая плата или системная плата или планарная плата .Самый большой кусок кремния, помещенный в системный блок компьютера, - это материнская плата.

Все остальные электронные устройства и схемы компьютерной системы присоединены к этой плате, например, CPU, ROM.

Слоты расширения RAM, слоты PCI и порты USB, он также включает контроллеры для таких устройств, как жесткий диск, DVD-привод, клавиатура и мышь. Другими словами, материнская плата заставляет все в компьютере работать вместе.

Цикл команд:

Цикл команд представляет собой последовательность событий, которые имеют место, когда инструкция считывается из памяти и выполняется.

Простой цикл команд состоит из следующих шагов

  • Получение инструкции из памяти.
  • Расшифровка инструкции по эксплуатации.
  • Выполнение инструкции.
  • Сохранение в памяти.

Формат инструкций

Компьютер понимает инструкции только в виде нулей и единиц, что называется машинным языком. Компьютерная программа - это набор инструкций, которые описывают шаги, которые необходимо выполнить для выполнения вычислительной задачи.У процессора должно быть два входа; инструкции и данные.

Инструкции сообщают процессору, какие действия необходимо выполнить с данными. Инструкция разделена на две части; операция (код операции) и операнд.

Операционный код представляет действие, которое процессор должен выполнить, а операнд определяет параметры действия и зависит от операции.

Тит-биты:

  • Машинный цикл определяется временем, которое требуется для выборки двух операндов из регистров.Он выполняет операцию ALU и сохраняет результат в регистре.
  • Конвейерная обработка повышает скорость выполнения за счет параллельного выполнения этапов выполнения нескольких инструкций. Она также называется предварительной выборкой инструкций .
  • Разъемы - это точки подключения микросхемы на материнской плате.
  • Как правило, компьютер слов относится к центральному процессору плюс внешняя память.
  • Команда загрузки используется для загрузки данных из памяти в регистр аккумулятора ЦП.
  • Коробка, прилагаемая к настольному компьютеру, в которой находятся все электронные компоненты компьютера, называется системным блоком .
.

Пять основных компонентов компьютерной системы

Внутренний архитектурный дизайн компьютеров отличается от одной модели системы к другой. Однако базовая организация всех компьютерных систем остается неизменной. Следующие пять блоков (также называемые «Функциональные блоки» ) соответствуют пяти основным операциям, выполняемым всеми компьютерными системами.

Блок ввода

Данные и инструкции должны поступить в компьютерную систему, прежде чем какие-либо вычисления могут быть выполнены с предоставленными данными.Эту задачу выполняет блок ввода, который связывает внешнюю среду с компьютерной системой. Данные и инструкции вводят единицы ввода в формах, которые зависят от конкретного используемого устройства. Например, данные вводятся с клавиатуры так же, как при вводе текста, и это отличается от способа ввода данных с помощью мыши, которая является другим типом устройства ввода. Однако, независимо от формы, в которой они получают свои входные данные, все устройства ввода должны предоставлять компьютеру данные, которые преобразуются в двоичные коды, которые первичная память компьютера предназначена для приема.Это преобразование выполняется модулями, которые называются входными интерфейсами. Интерфейсы ввода разработаны таким образом, чтобы уникальные физические или электрические характеристики устройств ввода соответствовали требованиям компьютерной системы.

См. Также: Типы компьютеров по назначению

Вкратце, блок ввода выполняет следующие функции.

  1. Он принимает (или читает) список инструкций и данных из внешнего мира.
  2. Преобразует эти инструкции и данные в компьютерный формат.
  3. Он передает преобразованные инструкции и данные в компьютерную систему для дальнейшей обработки.

Выходной блок

Работа блока вывода прямо противоположна работе блока ввода. Он поставлял информацию и результаты вычислений внешнему миру. Таким образом он связывает компьютер с внешней средой. Поскольку компьютеры работают с двоичным кодом, полученные результаты также имеют двоичную форму. Следовательно, прежде чем передавать результаты во внешний мир, они должны быть преобразованы в приемлемую для человека (читаемую) форму.Эта задача выполняется модулями, называемыми выходными интерфейсами.

Вкратце, блок вывода выполняет следующие функции.

  1. Он принимает результаты, выдаваемые компьютером, которые имеют закодированную форму и поэтому не могут быть легко поняты для нас.
  2. Он преобразует эти закодированные результаты в приемлемую для человека (читаемую) форму.
  3. Он предоставил преобразованные результаты во внешний мир.

Склад

Данные и инструкции, которые вводятся в компьютерную систему через блоки ввода, должны храниться внутри компьютера до начала фактической обработки.Точно так же результаты, полученные компьютером после обработки, также должны храниться где-то внутри компьютерной системы перед передачей на устройства вывода. Более того, промежуточные результаты, полученные компьютером, также должны быть сохранены для текущей обработки. Устройство хранения или первичное / основное запоминающее устройство компьютерной системы предназначено для выполнения всех этих задач. Он предоставляет место для хранения данных и инструкций, место для промежуточных результатов, а также место для окончательных результатов.

Вкратце, специфические функции блока хранения заключаются в хранении:

  1. Все данные для обработки и инструкции, необходимые для обработки (полученные от устройств ввода).
  2. Промежуточные результаты обработки.
  3. Окончательные результаты обработки до передачи этих результатов на устройство вывода.

Центральный процессор (ЦП)

Основным блоком внутри компьютера является ЦП .Этот блок отвечает за все события внутри компьютера. Он контролирует все внутренние и внешние устройства, выполняет « Арифметические и логические операции» . Операции, которые выполняет микропроцессор, называются «набором команд» этого процессора. Набор инструкций «зашит» в ЦП и определяет машинный язык ЦП. Чем сложнее набор инструкций, тем медленнее работает процессор. Процессоры отличались друг от друга набором инструкций.Если одна и та же программа может работать на компьютерах двух разных производителей, они считаются совместимыми. Программы, написанные для IBM-совместимых компьютеров, не будут работать на компьютерах Apple, потому что эти две архитектуры несовместимы.

Блок управления и блок арифметики и логики компьютерной системы вместе известны как центральный процессор (ЦП). ЦП - это мозг любой компьютерной системы. В человеческом теле все основные решения принимаются мозгом, а другие части тела функционируют в соответствии с указаниями мозга.Точно так же в компьютерной системе все основные вычисления и сравнения выполняются внутри центрального процессора, и центральный процессор также отвечает за активацию и управление операциями других блоков компьютерной системы.

Арифметико-логический блок (ALU)

Арифметико-логический блок (АЛУ) компьютерной системы - это место, где происходит фактическое выполнение инструкций во время операций обработки. Все расчеты и все сравнения (решения) производятся в ALU .Данные и инструкции, хранящиеся в первичном хранилище до обработки, передаются по мере необходимости в ALU, где происходит обработка. В первичном хранилище обработка не производится. Промежуточные результаты, сгенерированные в ALU, временно передаются обратно в основное хранилище, пока они не потребуются в более позднее время. Таким образом, данные могут перемещаться из основного хранилища в ALU и обратно в качестве хранилища много раз, прежде чем обработка будет завершена. После завершения обработки окончательные результаты, которые хранятся в блоке хранения, передаются на устройство вывода.

Арифметико-логический блок (АЛУ) - это часть, в которой происходят фактические вычисления. Он состоит из схем, которые выполняют арифметические операции (например, сложение, вычитание, умножение, деление данных, полученных из памяти и способных сравнивать числа (меньше, равно или больше).

При выполнении этих операций ALU берет данные из временного хранилища внутри названных регистров CPU. Регистры - это группа ячеек, используемых для адресации памяти, манипулирования и обработки данных.Некоторые из регистров являются универсальными, а некоторые зарезервированы для определенных функций. Это высокоскоростная память, в которой хранятся только данные непосредственной обработки и результаты этой обработки. Если эти результаты не нужны для следующей инструкции, они отправляются обратно в основную память, а регистры занимают новые данные, используемые в следующей инструкции.

Все действия в компьютерной системе состоят из тысяч отдельных шагов. Эти шаги должны выполняться в определенном порядке через фиксированные промежутки времени.Эти интервалы генерируются модулем синхронизации. Каждая операция внутри ЦП происходит в тактовом импульсе. Ни одна операция, какой бы простой она ни была, не может быть выполнена за меньшее время, чем проходит между тактами этих часов. Но для некоторых операций требовалось более одного тактового импульса. Чем быстрее идут часы, тем быстрее работает компьютер. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц). Более крупные системы работают еще быстрее. В старых системах тактовый блок находится вне микропроцессора и находится на отдельной микросхеме.В большинстве современных микропроцессоров часы обычно встроены в центральный процессор.

Блок управления

Как устройство ввода узнает, что пора передать данные в блок хранения? Как ALU узнает, что следует делать с данными после их получения? И как получается, что на устройства вывода отправляются только окончательные результаты, а не промежуточные? Все это возможно благодаря блоку управления компьютерной системой.Выбирая, интерпретируя и наблюдая за выполнением программных инструкций, блок управления может поддерживать порядок и направлять работу всей системы. Хотя он не выполняет никакой фактической обработки данных, блок управления действует как центральная нервная система для других компонентов компьютера. Он управляет и координирует всю компьютерную систему. Он получает инструкции из программы, хранящейся в основной памяти, интерпретирует инструкции и выдает сигналы, которые заставляют другие блоки системы выполнять их.

Блок управления направляет и контролирует работу внутренних и внешних устройств. Он интерпретирует инструкции, загруженные в компьютер, определяет, какие данные, если таковые имеются, необходимы, где они хранятся, где хранить результаты операции, и отправляет управляющие сигналы устройствам, участвующим в выполнении инструкций.

.

Компьютерная система

Компьютер определение системы

Компьютерная система - электронная система. состоит из множества частей, которые работают вместе, чтобы заставить компьютер работать. Компьютеры работают в основном для выполнения конкретной задачи, поставленной пользователь.

На настольном компьютере мы видим три части компьютер, такой как блок ввода (клавиатура и мышь), блок вывода (монитор и принтер) и системный блок (прямоугольная коробка).

В портативном компьютере все части компьютера встроены в одном месте. Следовательно, их легко носить с одно место в другое место. Вместо мыши мы используем сенсорный Pad в ноутбуках.

Важно компоненты компьютерной системы

Обычно компьютерная система состоит из четырех важные компоненты:

  • Блок ввода
  • ЦП (центральный процессор)
  • Блок вывода
  • Блок памяти

Вход Установка

Блок ввода состоит из устройств ввода, таких как клавиатура, мышь, сканер и джойстик.Устройства ввода используются для отправить данные на компьютер.

Устройство ввода принимает инструкции и данные от пользователя и преобразует их в форму, которая компьютер понятен. Конвертированные данные отправляются в ЦП (центральный процессор) для дальнейшей обработки. Различные устройства ввода включают:

  • Клавиатура
  • Компьютерная мышь
  • Сканер
  • Джойстик
Клавиатура

Само название говорит о том, что это доска состоит из расположения ключей.Это основное устройство ввода для большинство компьютеров.

Клавиатура - это устройство ввода, используемое в основном для ввод в компьютер таких символов, как буквы и цифры. Ввод вводится в компьютер нажатием кнопок или клавиш.

Обычно он используется для набора текста и числа в MS Word, блокноте и других программах. Клавиатуры также используется для игр.

Клавиатура состоит из нескольких клавиш, на которых печатаются буквы, числа и некоторые другие символы. Входить любой текст в компьютер нажимаем буквенные клавиши, а чтобы вводим числа в компьютер нажимаем цифровые клавиши. Большинство из клавиатуры обычно подключаются к компьютеру через порт USB. В Клавиши или кнопки клавиатуры выполнены из пластика.

Как клавиатуры на пишущей машинке, компьютере клавиатуры имеют клавиши для цифр и букв. Однако компьютер клавиатуры также имеют специальные клавиши.

Функциональные клавиши находятся в верхней части компьютерная клавиатура. Функциональные клавиши компьютерной клавиатуры включают F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, F11, F12. Oни выполняют разные функции в зависимости от того, где они используются.За Например, пользователи Microsoft Windows могут использовать Alt + F4, чтобы закрыть текущую программу или выключите компьютер. F1 используется как помощь ключ. Когда пользователь нажимает кнопку F1, открывается экран справки. Точно так же другие функциональные клавиши также используются для различных целей.

Компьютер мышь

Компьютерная мышь - это устройство ввода, используемое для выбор элементов, открытие и закрытие элементов, копирование и удаление элементы на экране, управляя движением курсора или указатель на экране компьютера.Он также используется для создания новых папки и просмотр Интернета.

Мышь поворачивает движение руки (влево, вправо, вперед и назад) в эквивалентные электронные сигналы которые, в свою очередь, используются для перемещения указателя. Когда вы двигаете мышью положив руку на поверхность, курсор или указатель на компьютере экран также движется в том же направлении. Например, если мы двинемся указатель мыши направлен вправо, курсор на экране компьютера также движется вправо.Аналогично, если мы переместим мышь влево, курсор на экране компьютера также движется в левую сторону.

Как правило, мышь имеет две кнопки: основная кнопка (левая кнопка) и вторичная кнопка (правая кнопка). Нажатие левой кнопки открывает файлы, а правая кнопка - используется для копирования файлов, удаления файлов и создания папок. В между двумя кнопками присутствует колесико.Это колесо используется для прокрутите вниз или вверх по экрану.

Сканер

Сканер - это устройство ввода, используемое в основном для захват печатных документов и загрузка их в компьютер как цифровые изображения. Эти цифровые изображения легко просматривать и редактировать. за компьютером. Сканер можно подключить к компьютеру через USB или SCSI.

Джойстик

Джойстик - это устройство ввода, используемое для управления курсор или предметы в компьютерных играх.Джойстики также используются для управление машинами, такими как грузовики, краны и наблюдение камеры.

CPU (Центральный процессор)

CPU (Центральный процессор) считается как мозг компьютера. Центральный процессор - это электронная схема, выполняющая инструкции компьютера программа.Он выполняет основные арифметические, логические, контрольные и операции ввода / вывода. Пользователь или человек пишет программу к компьютеру. У компьютеров нет интеллекта, поэтому они не мог самостоятельно выполнять какие-либо операции. Следовательно, все инструкции компьютеру даются пользователем для выполнения конкретная задача. ЦП контролирует операции на всех частях компьютер, включая основную память.

CPU также иногда называют центральным процессор, микропроцессор или просто процессор. Это самый важная часть компьютерной системы. Во всех современных малых В компьютерах центральный процессор размещен на едином кремниевом кристалле. Следовательно размер процессора уменьшен.

ЦП

состоит из двух основных компонентов:

  • ALU (Арифметико-логический блок)
  • Блок управления
Арифметика Логический блок (ALU)

Арифметико-логический блок (АЛУ) - цифровой электронная схема, выполняющая арифметические и логические операции операции.В некоторых компьютерах Арифметико-логический блок (АЛУ) разделен на две части: арифметический блок (AU) и логический блок (LU). Арифметический блок выполняет арифметические операции и логический блок выполняет логические операции. Различная арифметика операции, выполняемые арифметическим блоком (AU), включают сложение, вычитание, умножение и деление. Арифметический блок выполняет эти арифметические операции с высокой скоростью.Различные логические операции, выполняемые логическим блоком (LU), включают НЕ, AND, OR, NAND, NOR, XOR, XNOR и т. Д. Результаты ALU хранится в памяти для дальнейшего использования. Результаты, которые хранятся в память передается на устройства вывода.

Контроль Единица (CU)

Блок управления контролирует все операции компьютер.Он сообщает Арифметико-логическому устройству (ALU), компьютерам память, устройства ввода и вывода как реагировать на программу инструкции. Он контролирует поток данных между ЦП и другими устройств.

блок управления эффективно управляет ресурсами компьютера, чтобы снизить энергопотребление. Он также проверяет правильность последовательность операций. Устройства, требующие блока управления, включают центральный процессор (ЦП) и графический процессор (GPU).

Выход Установка

Блок вывода состоит из устройств вывода, таких как как монитор, принтер и динамик. Устройства вывода отображают результат (который получается после обработки данных) пользователю в понятной форме.

Различные устройства вывода включают:

Монитор

Monitor - это электронный визуальный дисплей для компьютеры.Это самое важное устройство вывода на компьютер. Без монитора мы не можем видеть, что делает или выполняет компьютер внутри. Монитор также иногда называют компьютерным монитором или компьютерный дисплей. Компьютерные мониторы бывают двух типов: CRT (Cathode Ray Tube) и ЖК-монитор (жидкокристаллический дисплей).

Принтер

Принтер - устройство вывода, используемое для печати текста, изображения, фотографии или что-либо еще на бумаге.Различные типы принтеры включают лазерный принтер, 3D-принтер, струйный принтер, плоттер, матричный принтер, термопринтер, ромашковый принтер, строчный принтер и т. д. Принтеры печатают текст или объекты на бумага в черно-белом или цветном виде.

Динамик

Динамик - это устройство вывода, которое преобразует электронные сигналы от компьютера в аудиосигналы.В Пользователь легко слышит эти звуковые сигналы и понимает их. Иногда наушники также используются для прослушивания песен и музыки. с компьютера. Спикеры вообще подключил к компу через кабели. В некоторых компы как ноутбуки, динамики встроенные.

Память Установка

Как и человеческий мозг, компьютеры также хранят Информация.Блок памяти используется для хранения цифровых данных для будущее использование. В памяти компьютера информация хранится временно или постоянно.

Компьютерная память в основном подразделяется на два типы:

  • Первичная память
  • Вторичная память
Первичный память

Первичная память используется для хранения частей программа, данные и инструкция, на каком компьютере в данный момент за работой.Он также хранит промежуточные и окончательные результаты обработка. После завершения обработки полученные результаты передаются на устройство вывода.

Первичная память хранит данные только тогда, когда питание включено. Когда нет питания, данные хранятся в первичная память будет потеряна. Первичная память также иногда называется основной памятью, временной памятью или энергозависимой памятью.Этот память работает быстрее, чем вторичная память. RAM является примером первичная память. Первичная память современных компьютеров состоит из полупроводниковые приборы.

Среднее память

Вторичная память также называется энергонезависимая память или постоянная память. Работает медленнее, чем первичная память. Однако он хранит данные постоянно.

Вторичная память хранит данные, даже если питание отключено. Вторичная память имеет большой объем памяти чем первичная память.

Во вторичной памяти хранится операционная система, текстовые файлы, изображения, песни, видео и т. д. Центральная обработка Модуль (ЦП) не считывает информацию непосредственно из вторичная память. Информация, хранящаяся во вторичной памяти сначала передается в первичную память.После этого CPU читает данные из первичной памяти. Вторичная память намного дешевле, чем основная память. Диски оптические, магнитные диски и магнитные ленты являются примерами вторичной памяти.

.

Что такое компьютер? Типы компьютеров |

Что такое компьютер?

Компьютер - это один из типов машин, управляющий различными программами для выполнения полезных для пользователей задач. Компьютер дает правильный ответ пользователям посредством набора инструкций, расположенных в надлежащем порядке. Он обладает емкостью памяти и преимуществами исполнения. Компьютеры могут выполнять как сложные, так и простые операции. Основываясь на типах действий, компьютеры проектируют в нескольких форматах со спецификациями оборудования и программного обеспечения.Компьютер содержит провода, транзисторы, схемы, аппаратные части и т. Д. Компьютерные конструкции с программным и аппаратным обеспечением. Программное обеспечение - это процесс подготовки программы с помощью инструкций и данных. Обычные компьютеры изготовлены со следующими типами компонентов оборудования.

1. ЦП

2. Память

3. Устройства I / P

4. Устройства O / P

Процессор:

Центральный процессор поддерживает три вида действий по хранению данных и обработке данных с помощью нескольких видов операций.PU - это основная часть компьютера, которая сообщает компьютеру, какую задачу он должен выполнять каждый раз.

Память:

Память - это часть, в которой хранятся данные, программы и т. Д. Она подразделяется на несколько типов, которые могут работать по специальному назначению.

Устройства I / P:

Устройства, которые используются для предоставления входных данных компьютеру, которые будут обрабатываться для обеспечения вывода с других устройств.

O / P устройств:

Устройства ввода подают данные на компьютеры.После обработки входных данных соответствующий вывод будет передан пользователям с устройств вывода.

Типы компьютеров:

1. Персональный компьютер

2. Мини-компьютер

3. Главный блок компьютера

4. Супер компьютер

5. Рабочее место

Персональный компьютер:

Поддерживает приведенный выше список аппаратных и программных компонентов. Его можно определить как небольшой, который варьируется до ограниченных фунтов. Он появился в 1970-х годах и работал с небольшими процессорами, оперативной памятью и микросхемами памяти.Это полезно для обработки текстов, бухгалтерского учета, настольных компьютеров, приложений для управления базами данных и т. Д. Многие домашние пользователи используют это программное обеспечение для игр и легко учатся чему-либо из Интернета.

Персональный компьютер обслуживает несколько типов компьютеров, например следующие.

1. Ноутбук

2. Башенный компьютер

3. Ноутбук

4. Субноутбук

5. Портативный

6. Plamtop

7. КПК

Мини-компьютер:

Это компьютер среднего размера, используемый на рабочих станциях, который может одновременно обслуживать 200 пользователей.

Рабочее место:

Он разрабатывает инженерные приложения SDLC и различные виды приложений с умеренной мощностью и графическими технологиями. Обычно он поддерживает большой объем носителей вместе с большой оперативной памятью. Рабочие станции работают только с операционными системами UNIX и Linux. У него есть несколько типов носителей, на которых можно обслуживать как бездисковые, так и дисковые рабочие станции.

Суперкомпьютер и мэйнфрейм:

Суперкомпьютер - самый быстрый компьютер в мире, который стоит очень дорого.Он работает на основе математических расчетов, поэтому все работает хорошо с простой процедурой. Суперкомпьютеры занимаются научным моделированием, анимированной графикой, проектированием электрических систем, выполнением динамических расчетов и т. Д.

Связанные

.

Что такое компьютер? - Примечания к компьютеру

  • Перейти к основному содержанию
  • Перейти к основной боковой панели
  • Перейти к дополнительной боковой панели
  • Перейти к нижнему колонтитулу

Примечания к компьютеру

Библиотека
    • Основная часть компьютера
    • 43 Память компьютера 43 Учебник по СУБД
    • Операционная система
    • Компьютерные сети
    • Программирование на C
    • Программирование на C ++
    • Программирование на Java
    • Программирование на C #
    • Учебное пособие по SQL
    • 3 Управление графикой
    • 3 Compiler Design
    • Style Sheet
    • JavaScript Tutorial
    • Html Tutorial
    • Wordpress Tutorial
    • Python Tutorial
    • PHP Tutorial
    • JSP Tutorial
    • Angular Tutorial
    • Структуры данных
    • E Commerce Tutorial
    • Visual Basic
    • Structs2 Tutorial
    • Digital Electronics
    • Internet Terms
    • Servlet Tutorial
    • 3 91411
    • Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

      Компьютер - это машина, которая принимает данные в качестве входных данных, обрабатывает эти данные с помощью программ и выводит обработанные данные в качестве информации. Многие компьютеры могут хранить и извлекать информацию с помощью жестких дисков. Компьютеры могут быть соединены вместе в сети, что позволяет подключенным компьютерам общаться друг с другом.

      Двумя основными характеристиками компьютера являются: он реагирует на конкретный набор инструкций четко определенным образом и может выполнять предварительно записанный список инструкций, вызывающих программу.В компьютере четыре основных этапа обработки: ввод, хранение, вывод и обработка.


      Современные компьютеры могут выполнять миллиарды вычислений в секунду. Возможность выполнять вычисления много раз в секунду позволяет современным компьютерам выполнять несколько задач одновременно, что означает, что они могут выполнять множество различных задач одновременно. Компьютеры выполняют множество различных задач, где автоматизация полезна. Некоторые примеры - управление светофорами, транспортными средствами, системами безопасности, стиральными машинами и цифровыми телевизорами.

      Компьютеры могут быть сконструированы так, чтобы делать с информацией практически все, что угодно. Компьютеры используются для управления большими и маленькими машинами, которые в прошлом управлялись людьми. Большинство людей использовали персональный компьютер дома или на работе. Они используются для таких вещей, как расчет, прослушивание музыки, чтение статьи, письмо и т. Д.

      Современные компьютеры - это электронное компьютерное оборудование. Они очень быстро выполняют математическую арифметику, но компьютеры на самом деле не «думают». Они следуют только инструкциям своего программного обеспечения.Программное обеспечение использует оборудование, когда пользователь дает ему инструкции, и дает полезный результат.

      Люди управляют компьютерами с помощью пользовательских интерфейсов. К устройствам ввода относятся клавиатуры, компьютерные мыши, кнопки и сенсорные экраны. Некоторыми компьютерами также можно управлять с помощью голосовых команд, жестов рук или даже сигналов мозга через электроды, имплантированные в мозг или вдоль нервов.

      Компьютерные программы разрабатываются или пишутся компьютерными программистами. Некоторые программисты пишут программы на собственном языке компьютера, называемом машинным кодом.Большинство программ написано с использованием таких языков программирования, как C, C ++, Java. Эти языки программирования больше похожи на язык, на котором говорят и пишут каждый день. Компилятор переводит инструкции пользователя в двоичный код (машинный код), который компьютер поймет и сделает то, что необходимо.

      Автоматизация [изменить | изменить источник]

      У большинства людей проблемы с математикой. Чтобы показать это, попробуйте набрать в голове 584 × 3220. Все шаги запомнить сложно! Люди создали инструменты, которые помогали им вспомнить, где они находились в математической задаче.Другая проблема, с которой сталкиваются люди, заключается в том, что им приходится решать одну и ту же проблему снова и снова. Кассирша должна была каждый день вносить сдачу в уме или с помощью бумажки. Это заняло много времени и допустило ошибки. Итак, люди сделали калькуляторы, которые делали одно и то же снова и снова. Эта часть компьютерной истории называется «историей автоматизированных вычислений», что является причудливым выражением для «истории машин», благодаря которым мне легко решать одну и ту же математическую задачу снова и снова, не делая ошибок."

      Счеты, логарифмическая линейка, астролябия и антикиферский механизм (датируемый примерно 150–100 гг. До н.э.) являются примерами автоматических вычислительных машин.

      Программирование [изменить | изменить источник]

      Людям не нужна машина, которая будет делать одно и то же снова и снова. Например, музыкальная шкатулка - это устройство, которое воспроизводит одну и ту же музыку снова и снова. Некоторые люди хотели научить свою машину делать разные вещи. Например, они хотели сказать музыкальной шкатулке, чтобы она каждый раз играла разную музыку.Они хотели иметь возможность программировать музыкальную шкатулку, чтобы музыкальная шкатулка воспроизводила разную музыку. Эта часть компьютерной истории называется «историей программируемых машин», что является причудливым выражением для «истории машин, которым я могу приказать делать разные вещи, если я знаю, как говорить на их языке».

      Один из первых таких примеров был построен героем Александрии (ок. 10–70 нашей эры). Он построил механический театр, который разыгрывал пьесу продолжительностью 10 минут и управлялся сложной системой веревок и барабанов.Эти веревки и барабаны были языком машины - они рассказывали, что машина делает и когда. Некоторые утверждают, что это первая программируемая машина. [1]

      Историки расходятся во мнении относительно того, какие ранние машины были «компьютерами». Многие говорят, что «замковые часы», астрономические часы, изобретенные Аль-Джазари в 1206 году, являются первым известным программируемым аналоговым компьютером. [2] [3] Продолжительность дня и ночи можно регулировать каждый день, чтобы учесть изменение продолжительности дня и ночи в течение года. [4] Некоторые считают эту ежедневную настройку компьютерным программированием.

      Другие говорят, что первый компьютер создал Чарльз Бэббидж. [4] Ада Лавлейс считается первым программистом. [5] [6] [7]

      Эра вычислительной техники [изменить | изменить источник]

      В конце средневековья люди начали думать, что математика и инженерия были важнее. В 1623 году Вильгельм Шикард создал механический калькулятор. Другие европейцы сделали больше калькуляторов после него.Это не были современные компьютеры, потому что они могли только складывать, вычитать и умножать - вы не могли изменить то, что они делали, чтобы заставить их делать что-то вроде игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что они не были программируемыми. Теперь инженеры используют компьютеры для проектирования и планирования.

      В 1801 году Жозеф Мари Жаккард использовал перфокарты, чтобы указать своему ткацкому станку, какой узор ткать. Он мог использовать перфокарты, чтобы указывать ткацкому станку, что ему делать, и он мог менять перфокарты, что означало, что он мог запрограммировать ткацкий станок на плетение нужного ему рисунка.Это означает, что ткацкий станок можно было программировать. В конце 1800-х годов Герман Холлерит изобрел запись данных на носитель, который затем мог быть прочитан машиной, разработав технологию обработки данных перфокарт для переписи населения США 1890 года. Его счетные машины считывали и суммировали данные, хранящиеся на перфокартах, и они начали использоваться для правительственной и коммерческой обработки данных.

      Чарльз Бэббидж хотел создать аналогичную машину, которая могла бы производить вычисления. Он назвал это «Аналитическая машина». [8] Поскольку у Бэббиджа не было достаточно денег, и он всегда менял свой проект, когда у него появлялась идея получше, он так и не построил свою аналитическую машину.

      Со временем компьютеры стали использоваться все чаще. Людям быстро становится скучно повторять одно и то же снова и снова. Представьте, что вы тратите свою жизнь на то, чтобы записывать вещи на учетных карточках, хранить их, а затем снова искать их. В Бюро переписи населения США в 1890 году этим занимались сотни людей. Это было дорого, и отчеты требовали много времени. Затем инженер придумал, как заставить машины выполнять большую часть работы. Герман Холлерит изобрел машину для подсчета результатов, которая автоматически суммирует информацию, собранную бюро переписи населения.Его машины производила компания Computing Tabulating Recording Corporation (которая позже стала IBM). Они арендовали машины вместо того, чтобы продавать их. Производители машин уже давно помогают своим пользователям разбираться в них и ремонтировать их, и техническая поддержка CTR была особенно хороша.

      Благодаря машинам, подобным этой, были изобретены новые способы общения с этими машинами, и были изобретены новые типы машин, и, в конце концов, родился компьютер, каким мы его знаем.

      Аналоговые и цифровые вычислительные машины [изменить | изменить источник]

      В первой половине 20-го века ученые начали использовать компьютеры, в основном потому, что ученым приходилось разбираться в математике, и они хотели тратить больше времени на размышления о научных вопросах вместо того, чтобы часами складывать числа.Например, если им нужно было запустить ракету, им нужно было проделать много математических расчетов, чтобы убедиться, что ракета работает правильно. Итак, они собрали компьютеры. В этих аналоговых компьютерах использовались аналоговые схемы, что затрудняло их программирование. В 1930-х они изобрели цифровые компьютеры и вскоре упростили их программирование. Однако это не так, поскольку было предпринято множество последовательных попыток довести арифметическую логику до 13. Аналоговые компьютеры - это механические или электронные устройства, которые решают проблемы.Некоторые также используются для управления машинами.

      Крупногабаритные компьютеры [изменить | изменить источник]

      Ученые придумали, как создавать и использовать цифровые компьютеры в 1930-1940-х годах. Ученые создали множество цифровых компьютеров, и, когда они это сделали, они выяснили, как задавать им правильные вопросы, чтобы получить от них максимальную отдачу. Вот несколько компьютеров, которые они построили:

      EDSAC был одним из первых компьютеров, которые запоминали то, что вы ему сказали, даже после того, как выключили питание.Это называется архитектурой фон Неймана.
      • Электромеханические "станки Z" Конрада Цузе. Z3 (1941) была первой рабочей машиной, которая использовала двоичную арифметику. Двоичная арифметика означает использование «Да» и «Нет». складывать числа. Вы также можете запрограммировать это. В 1998 году было доказано, что Z3 завершен по Тьюрингу. Завершение по Тьюрингу означает, что этому конкретному компьютеру можно сказать все, что математически возможно сказать компьютеру. Это первый в мире современный компьютер.
      • Непрограммируемый компьютер Атанасова – Берри (1941), который использовал электронные лампы для хранения ответов «да» и «нет», а также регенеративную конденсаторную память.
      • The Harvard Mark I (1944), большой компьютер, на котором можно было программировать.
      • Лаборатория баллистических исследований армии США ENIAC (1946), которая могла складывать числа, как это делают люди (с использованием чисел от 0 до 9), и иногда ее называют первым электронным компьютером общего назначения (поскольку Z3 Конрада Цузе 1941 года использовал электромагниты вместо электроники ).Однако сначала единственным способом перепрограммировать ENIAC было его перепрограммирование.

      Несколько разработчиков ENIAC видели его проблемы. Они изобрели способ, позволяющий компьютеру запоминать то, что он ему сказал, и способ изменить то, что он запомнил. Это известно как «архитектура хранимых программ» или архитектура фон Неймана. Джон фон Нейман рассказал об этой конструкции в статье «Первый проект отчета по EDVAC », распространенной в 1945 году. Примерно в это же время стартовал ряд проектов по разработке компьютеров на основе архитектуры хранимых программ.Первый из них был завершен в Великобритании. Первой, где была продемонстрирована работа, была Manchester Small-Scale Experimental Machine (SSEM или «Baby»), в то время как EDSAC, завершенный через год после SSEM, был первым действительно полезным компьютером, который использовал сохраненный проект программы. Вскоре после этого машина, первоначально описанная в статье фон Неймана - EDVAC - была завершена, но не была готова в течение двух лет.

      Практически все современные компьютеры используют архитектуру хранимых программ. Это стало основным понятием, определяющим современный компьютер.С 1940-х годов технологии, используемые для создания компьютеров, изменились, но многие современные компьютеры все еще используют архитектуру фон Неймана.

      В 1950-х годах компьютеры строились в основном из электронных ламп. Транзисторы заменили электронные лампы в 1960-х, потому что они были меньше и дешевле. Им также требуется меньше энергии, и они не ломаются так сильно, как электронные лампы. В 1970-х годах технологии были основаны на интегральных схемах. Микропроцессоры, такие как Intel 4004, сделали компьютеры меньше, дешевле, быстрее и надежнее.К 1980-м годам микроконтроллеры стали небольшими и достаточно дешевыми, чтобы заменить механическое управление в таких вещах, как стиральные машины. В 80-е годы также были домашние компьютеры и персональные компьютеры. С развитием Интернета персональные компьютеры становятся таким же обычным явлением в домашнем хозяйстве, как телевизор и телефон.

      В 2005 году Nokia начала называть некоторые из своих мобильных телефонов (серии N) «мультимедийными компьютерами», а после выпуска Apple iPhone в 2007 году многие теперь начинают добавлять категорию смартфонов к «настоящим» компьютерам.В 2008 году, если смартфоны входят в число компьютеров в мире, крупнейшим производителем компьютеров по количеству проданных единиц больше не была Hewlett-Packard, а скорее Nokia. [9]

      Есть много типов компьютеров. Некоторые включают:

      1. персональный компьютер
      2. рабочая станция
      3. базовый блок
      4. сервер
      5. миникомпьютер
      6. суперкомпьютер
      7. встроенная система
      8. планшетный компьютер

      «Настольный компьютер» - это небольшой компьютер с экраном (который не является частью компьютера).Большинство людей хранят их на столе, поэтому их называют «настольными компьютерами». «Портативные компьютеры» - это компьютеры, достаточно маленькие, чтобы поместиться у вас на коленях. Это позволяет легко носить их с собой. И ноутбуки, и настольные компьютеры называются персональными компьютерами, потому что один человек одновременно использует их для таких вещей, как воспроизведение музыки, просмотр веб-страниц или видеоигры.

      Есть компьютеры большего размера, которыми могут пользоваться одновременно многие люди. Они называются «мэйнфреймы», и эти компьютеры делают все, что заставляет работать такие вещи, как Интернет.Вы можете думать о персональном компьютере так: персональный компьютер подобен вашей коже: вы можете видеть его, другие люди могут видеть его, а через вашу кожу вы чувствуете ветер, воду, воздух и остальной мир. Мэйнфрейм больше похож на ваши внутренние органы: вы их никогда не видите и даже не думаете о них, но если они внезапно пропадут, у вас возникнут очень большие проблемы.

      Встроенный компьютер, также называемый встроенной системой, - это компьютер, который делает одно и только одно, и обычно делает это очень хорошо.Например, будильник - это встроенный компьютер: он показывает время. В отличие от вашего персонального компьютера, вы не можете использовать свои часы для игры в тетрис. Из-за этого мы говорим, что встроенные компьютеры нельзя программировать, потому что вы не можете установить больше программ на свои часы. Некоторые мобильные телефоны, банкоматы, микроволновые печи, проигрыватели компакт-дисков и автомобили работают со встроенными компьютерами.

      ПК "все в одном" [изменить | изменить источник]

      Универсальные компьютеры - это настольные компьютеры, в которых все внутренние механизмы компьютера находятся в том же корпусе, что и монитор.Apple создала несколько популярных примеров компьютеров «все в одном», таких как оригинальный Macintosh середины 1980-х годов и iMac конца 1990-х и 2000-х годов.

      • Обработка текста
      • Таблицы
      • Презентации
      • Редактирование фотографий
      • Электронная почта
      • Монтаж / рендеринг / кодирование видео
      • Аудиозапись
      • Управление системой
      • Разработка веб-сайтов
      • Разработка программного обеспечения

      Компьютеры хранят данные и инструкции в виде чисел, потому что компьютеры могут работать с числами очень быстро.Эти данные хранятся в виде двоичных символов (1 и 0). Символ 1 или 0, хранящийся в компьютере, называется битом, который происходит от двоичной цифры слова. Компьютеры могут использовать вместе множество битов для представления инструкций и данных, которые используются этими инструкциями. Список инструкций называется программой и хранится на жестком диске компьютера. Компьютеры работают с программой, используя центральный процессор, и они используют быструю память, называемую ОЗУ, также известную как (память с произвольным доступом), в качестве пространства для хранения инструкций и данных, пока они это делают.Когда компьютер хочет сохранить результаты программы на потом, он использует жесткий диск, потому что вещи, хранящиеся на жестком диске, все еще можно запомнить после выключения компьютера.

      Операционная система сообщает компьютеру, как понимать, какие задания он должен выполнять, как выполнять эти задания и как сообщать людям результаты. Миллионы компьютеров могут использовать одну и ту же операционную систему, в то время как каждый компьютер может иметь свои собственные прикладные программы, которые делают то, что нужно его пользователю. Использование одних и тех же операционных систем позволяет легко научиться использовать компьютеры для новых целей.Пользователь, которому нужно использовать компьютер для чего-то другого, может узнать, как использовать новую прикладную программу. Некоторые операционные системы могут иметь простые командные строки или полностью удобный графический интерфейс.

      Одна из самых важных задач, которые компьютеры выполняют для людей, - это помощь в общении. Коммуникация - это то, как люди делятся информацией. Компьютеры помогли людям продвинуться вперед в науке, медицине, бизнесе и обучении, потому что они позволяют экспертам из любой точки мира работать друг с другом и обмениваться информацией.Они также позволяют другим людям общаться друг с другом, выполнять свою работу практически где угодно, узнавать почти обо всем или делиться друг с другом своим мнением. Интернет - это то, что позволяет людям общаться между своими компьютерами.

      Компьютер теперь почти всегда является электронным устройством. Обычно он содержит материалы, которые при утилизации превращаются в электронные отходы. Когда в некоторых местах покупается новый компьютер, законы требуют, чтобы стоимость его утилизации была оплачена.Это называется управлением продуктом.

      Компьютеры могут быстро устареть, в зависимости от того, какие программы использует пользователь. Очень часто их выбрасывают в течение двух-трех лет, потому что для некоторых новых программ требуется более мощный компьютер. Это усугубляет проблему, поэтому утилизация компьютеров происходит часто. Многие проекты пытаются отправить работающие компьютеры в развивающиеся страны, чтобы их можно было использовать повторно и не тратить так быстро, поскольку большинству людей не нужно запускать новые программы. Некоторые компоненты компьютера, например жесткие диски, могут легко сломаться.Когда эти части попадают на свалку, они могут попадать в грунтовые воды ядовитые химические вещества, такие как свинец. Жесткие диски также могут содержать секретную информацию, например, номера кредитных карт. Если жесткий диск не стереть перед тем, как выбросить, злоумышленник может получить информацию с жесткого диска, даже если диск не работает, и использовать его для кражи денег с банковского счета предыдущего владельца.

      Компьютеры бывают разных форм, но большинство из них имеют общий дизайн.

      • Все компьютеры имеют центральный процессор.
      • Все компьютеры имеют своего рода шину данных, которая позволяет им получать или выводить данные в среду.
      • Все компьютеры имеют тот или иной вид памяти. Обычно это микросхемы (интегральные схемы), которые могут хранить информацию.
      • Многие компьютеры имеют какие-то датчики, которые позволяют им получать данные из окружающей среды.
      • Многие компьютеры имеют какое-либо устройство отображения, которое позволяет им отображать выходные данные. К ним также могут быть подключены другие периферийные устройства.

      Компьютер состоит из нескольких основных частей.Если сравнить компьютер с человеческим телом, центральный процессор похож на мозг. Он делает большую часть мышления и сообщает остальному компьютеру, как работать. Процессор находится на материнской плате, которая похожа на скелет. Он обеспечивает основу для других частей и несет нервы, соединяющие их друг с другом и с ЦП. Материнская плата подключена к источнику питания, который обеспечивает электричеством весь компьютер. Различные приводы (привод компакт-дисков, дисковод для гибких дисков и на многих новых компьютерах USB-накопитель) действуют как глаза, уши и пальцы и позволяют компьютеру читать различные типы хранилищ точно так же, как человек может читать разные виды книг.Жесткий диск похож на человеческую память и отслеживает все данные, хранящиеся на компьютере. У большинства компьютеров есть звуковая карта или другой метод воспроизведения звука, который похож на голосовые связки или голосовой ящик. К звуковой карте подключены динамики, похожие на рот, из которых выходит звук. Компьютеры также могут иметь графическую карту, которая помогает компьютеру создавать визуальные эффекты, такие как трехмерное окружение или более реалистичные цвета, а более мощные графические карты могут создавать более реалистичные или более сложные изображения так же, как это может сделать хорошо обученный художник. .

      Название компании Продажи
      (млрд долларов США)
      Яблоко 220 000
      Samsung 212 680
      Foxconn 132 070
      л.с. (Hewlett-Packard) 112 300
      IBM 99,750
      Hitachi 87 510
      Microsoft 86830
      Амазонка 74,450
      Sony 72,340
      Panasonic 70 830
      Google 59 820
      Dell 56 940
      Toshiba 56 200
      LG 54,750
      Intel 52,700
      1. «Цапля Александрийская».Архивировано 27 декабря 2013 года. Проверено 15 января 2008.
      2. ↑ Говард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press, ISBN 0-292-78149-0
      3. ↑ Дональд Рутледж Хилл, «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64-9 (сравните Дональд Рутледж Хилл, Машиностроение)
      4. 4,0 4,1 Ancient Discoveries, Episode 11: Ancient Robots , History Channel, получено 6 сентября 2008 г.
      5. ↑ Fuegi & Francis 2003, стр.16–26.
      6. Филлипс, Ана Лена (2011). «Краудсорсинг гендерного равенства: День Ады Лавлейс и сопутствующий ему веб-сайт направлен на повышение роли женщин в науке и технологиях». Американский ученый . 99 (6): 463.
      7. «Ада Лавлейс удостоена чести Google Doodle», The Guardian , 10 декабря 2012 г., получено 10 декабря 2012 г. .
      8. ↑ Не путайте аналитическую машину с разностной машиной Бэббиджа, которая была непрограммируемым механическим калькулятором.
      9. Миллер, Мэтью. «В 2008 году Nokia была крупнейшим производителем компьютеров в мире». ZDNet . Проверено 18 июля 2020.

      Примечания [изменение | изменить источник]

      • a Кемпф, Кар (1961). " Историческая монография: Электронные компьютеры в артиллерийском корпусе ". Абердинский испытательный полигон (Армия США).
      • a Филлипс, Тони (2000). «Антикиферский механизм I».Американское математическое общество. Проверено 5 апреля 2006.
      • a Шеннон, Клод Элвуд (1940). « Символьный анализ цепей реле и коммутации ». Массачусетский Технологический Институт.
      • a Digital Equipment Corporation (1972). Руководство по процессору PDP-11/40 (PDF). Мейнард, Массачусетс: Корпорация цифрового оборудования. [ постоянное мертвое звено ]
      • a Verma, G.; Мильке, Н. (1988). « Показатели надежности флэш-памяти на основе ETOX ». Международный симпозиум IEEE по физике надежности.
      • a Меуэр, Ханс (13 ноября 2006 г.). «Архитектуры делятся во времени». Штромайер, Эрих; Саймон, Хорст; Донгарра, Джек. ТОП500. Проверено 27 ноября 2006.
      • Стокс, Джон (2007). Внутри машины: иллюстрированное введение в микропроцессоры и компьютерную архитектуру . Сан-Франциско: Пресса без крахмала.ISBN 978-1-59327-104-6 .
      .

      Смотрите также