5.1. Логічна схема еом, принцип та режими її роботи

Принцип побудови універсальної обчислювальної машини у сучасному вигляді був сформований ще в першій половині ХІХ століття англійським математиком Беббіджом, але реалізувати цей принцип вдалося тільки у ХХ столітті наприкінці 40-х років з появою відповідної техніки та математичних основ функціонування комп'ютерів за Нейманом [ 7,8 ].

На рис.5.1 наведена логічна схема ЕОМ (схема Неймана), яка й досі є актуальною. З моменту появи першої лампової машини в 1949 році змінилися суттєво елементна база ЕОМ, організація пам’яті та в певній мірі процесс обчислювання. Так, на одній машині може вестися паралельне обчислювання

багатьох процесів та само обчислювання може тимчасово перериватися.

ПУ

ОЗП

Рис.5.1. Логічна схема ПК

ЗП – зовнішні пристрої (накопичувачі на магнітних або оптичних дисках, призначені для довгострокового енергонезалежного збереження інформації, та пристрої вводу/виводу інформації: монітор, клавіатура, сканер, принтер тощо).

ОЗП - оперативний енергозалежний пристрій , що запам'ятовує проміжні дані та у якому розміщається виконувана частина програми. Так як швидкодія ОЗП і його вартість знаходяться в різкому протиріччі, то ОЗП будується двурівневим. Більша частина пам'яті виконується на відносно повільних та дешевих елементах, частина, що залишилася, - на швидкодіючих і більш дорожчих. Ця частина пам'яті називається кеш-пам'яттю. Дані, до яких ПК звертається найбільше часто, зберігаються в кеш-пам'яті.

ПУ - пристрій управління, що відповідно до тактової частоти комп'ютера координує роботу всіх його складових частин. По суті це генератор команд, за допомогою яких у визначеному блоці здійснюється контроль його готовності та виконуються необхідні дії у відповідності до виконуємої програми.

АЛП - арифметико-логічний пристрій, призначений для перетворення даних, які за допомогою пристрою управління поступають з ОЗП або з ЗП.

В сучасних комп’ютерах АЛП і ПУ виконуються в одній великій мікросхемі – процесорі. Зовні у більшості випадків - це прямокутна пластина з численними виводами і вентилятором для охолодження, що має розміри у довжину та ширину порядка кількох сантиметрів.

Принцип роботи ЕОМ спрощенно можна пояснити так. Спочатку за допомогою одного з зовнішніх пристроїв в пам’ять комп’ютера вводиться потрібна програма, яка складається з пронумерованих за порядком команд-інструкцій. Команди можуть задавати арифметично-логічні дії з даними, ввод даних з зовнішнього пристрою або запис даних в пам’ять, вивод даних на друк тощо. ПУ зчитує зміст комірки, в якій знаходиться перша команда (адреса цієї комірки фіксована) та організує її виконання. Після повного виконання першої команди за допомогою ПУ слідує виконання другої, третьої і так далі команд аж до останньої (адреси команд змінюються у відповідності з їх номером). Такий порядок виконання програми в принципі може бути змінений за рахунок умовних переходів, але суть роботи ЕОМ від цього не змінюється. Таким чином, ПУ виконує інструкції програми автоматично, без втручання людини. Після виконання останньої команди ЕОМ переходить в режим очікування команди оператора.

Відмітимо, що функціональна схема сучасного ПК дещо відрізняється від вищенаведеної логічної і в спрощеному вигляді наведена на рис. 5.2.