Принцип работы компьютера

Любая ЭВМ включает в свой состав такие устройства как: арифметическо-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), запоминающее устройство (ЗУ), которое может быть разделено на оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), и внешние, или периферийные, устройства, к которым относятся устройства вводы (УВв), устройство вывода (УВыв) и ВЗУ. Объединение АЛУ, УУ и нескольких ячеек памяти представляет собой центральный процессор (ЦП). Познакомимся с назначением и функциями каждого из этих устройств.

Процессор - центральной устройство ЭВМ - выполняет программу, обрабатывающую данные. Программа состоит из команд. Каждая команда определяет элементарную частичку процесса обработки данных - элементарную операцию и операнды, т.е. данные, над которыми выполняется операция. Таким образом, команда состоит из кода операции и кода или адреса операндов. По числу одновременно обрабатываемых кодов операндов команды делятся на одно-, двух- и трехадресные. Процессор может выполнять фиксированный набор операций. Среди них арифметические действия (сложение, вычитание, умножение, деление) над двоичными и десятичными числами с фиксированной и плавающей точкой, логические и другие операции.

Оперативная память предназначена для хранения программы и данных - информации для работы процессора. Память ЭВМ представляет собой пронумерованную последовательность ячеек. Обращение к ячейке происходит по ее номеру - адресу. Наименьшей адресуемой единицей памяти является один байт информации, состоящий из 8 бит. Оперативная память отличается от внешних запоминающих устройств большой скоростью доступа, но относительно малым объемом.

Для работы процессор - оперативная память необходимо, чтобы программа и данные находились в оперативной памяти. Функцию заполнения оперативной памяти осуществляют устройства ввода, считывающие информацию с внешних носителей или воспринимающие ее непосредственно, допустим, от человека, работающего за терминалом, в качестве которого чаще всего используется дисплей, или от измерительных приборов, замеряющих параметры некоторого реального объема. Операция передачи результатов работы ЭВМ из оперативной памяти, например, человеку, другой ЭВМ, управляющему станку осуществляется устройствами вывода. Основными устройствами вывода информации для непосредственного восприятия ее человеком являются дисплей и принтер.

Еще одну группу устройств ЭВМ составляют внешние запоминающие устройства (внешняя память) - накопители на магнитных дисках (НМД), лазерные компакт-диски и др. Появление внешней памяти связано с тем, что ЭВМ приходится обрабатывать объемы информации, во много раз превосходящие возможности хранения ее в оперативной памяти. Внешние же запоминающие устройства относительно недороги и позволяют накапливать за счет сменных носителей практически неограниченные объемы информации.

Работа ЭВМ осуществляется под управлением программы, состоящей из хранящихся в оперативной памяти команд. Выполнение каждой команды можно представить как последовательность таких этапов: извлечение команды из оперативной памяти (адрес команды указывается в специальном регистре процессора - регистре счетчика команд); извлечение операндов (данные, необходимые для выполнения команды, выбираются из ячеек памяти, адреса которых указаны в команде); изменение счетчика команд (в регистре счетчика команд заносится адрес очередной команды); выполнение операции над подготовленными операндами в соответствии с кодом операции конкретной команды; занесение результата в указанную в команде ячейку памяти или регистр.