Central processing unit (CPU) (центральное процессорное устройство/ЦПУ)

Компонент компьютерной системы, манипулирующий числами и символами, а также контролирующий другие компоненты компьютерной системы. Primary storage (первичная память)

Компонент компьютера, используемый для временного хранения програм­мных инструкций и данных, применяемых этими инструкциями.

ваться многими поставщиками оборудования, благодаря чему обеспечивается совместимость между различными компьютерами. Изначально ASCII являлся семибитовым кодом, но многие современные компьютеры используют восьмиби­товые версии этого кода. Код EBCDIC применяется в компьютерах IBM и в дру­гих мэйнфреймах, а код ASCII применяется для передачи данных в ПК, а также в некоторых больших компьютерах. В табл. 5.1 приведены некоторые буквы и чис­ла, которые могут представляться с помощью кодов EBCDIC и ASCII. Для пред­ставления всего богатства языков, на которых общаются народы мира, были раз­работаны другие кодовые системы.

Каким же образом в компьютерах могут представляться изображения? В этом случае формируется сетка на основе пикселей. Каждый узел этой сетки (матри­цы) называется пикселем (picture element, элемент изображения) и состоит из определенного количества битов. Также в компьютере хранится информация от­носительно каждого пикселя. Компьютерный монитор высокого разрешения (1024 х 768) формирует изображение с помощью стандартной сетки, содержащей более 700 тыс. пикселей. Именно этот тип разрешения именуется SVGA (super-video graphics array, логическая матрица супервидеографики). Обработка изобра­жений (или текста) современными компьютерами производится путем преобра­зования данных в биты и байты.

Таблица 5.1

Примеры кодов ASCII и EBCDIC

Символ или число	Двоичное число ASCII-8	Двоичное число EBCDIC
А
Е
Z
	00110000	11110000
	00110001	11110001
	00110101	11110101

Первичная память и ЦПУ

Центральное вычислительное устройство (CPU, central processing unit) — это компонент компьютерной системы, который производит обработку букв, симво­лов и чисел, а также контролирует работу других компонентов компьютерной системы (рис. 5.4). Память, расположенная рядом с ЦПУ, называется первичным хранилищем (иногда она также называется первичной, или основной, памятью). Именно здесь организовано временное хранение данных и программных инст­рукций, используемых в процессе вычислений. Первичная память, ЦПУ, а также другие устройства связаны с помощью шин трех различных типов. Шина данных перемещает данные в первичное хранилище, а также извлекает их оттуда. Адрес­ная шина передает сигналы, определяющие адрес в первичном хранилище. Таким образом, определяются размещаемые дацные. Управляющая шина передает си­гналы, определяющие считывание/запись данных по определенному адресу в пер-

вичной памяти, а также в устройствах ввода/вывода. Характеристики ЦПУ и пер­вичной памяти играют определяющую роль для быстродействия и других воз­можностей компьютеров.

Арифметико-логическое и управляющее устройства

Как показано на рис. 5.4, ЦПУ состоит из арифметико-логического и управ­ляющего устройств. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) реализует вы­полнение компьютером основных арифметических и логических операций. В част­ности, выполняются операции сложения, вычитания, умножения, деления, а также определения знака числа. Помимо реализации арифметических операций в за­дачи АЛУ входит определение того, является ли одна величина больше другой, а также установка факта равенства. АЛУ способно выполнять логические опера­ции с двоичными кодами символов, а также с числами.

Управляющее устройство координирует и контролирует функционирование других компонентов компьютерной системы. В его задачи входят загрузка ранее сохраненных программ (одна инструкция в единицу времени), а также управле­ние другими компонентами компьютерной системы в процессе выполнения тре­буемых программой задач. Набор операций, требуемых для выполнения одной

машинной инструкции, называется машинным циклом. Для устаревших компью­теров и ПК длина машинного цикла измеряется миллисекундами. В случае более мощных компьютеров машинный цикл оценивается наносекундами или пикосе-кундами. Длина машинного цикла также может измеряться в MIPS (миллион инструкций, выполняемых за одну секунду).

Первичная память

Первичная память выполняет три функции. Во-первых, здесь хранится програм­ма (или ее часть), которая была вызвана для выполнения. Во-вторых, здесь хра­нятся системные программы, которые управляют функционированием компью­тера. (Эти программы подробно рассматриваются в гл. 6.) В третьих, в первичной памяти хранятся используемые программой данные. Данные и программы поме­щаются в первичную память перед выполнением обработки, между этапами об­работки, а также по завершении обработки (до завершения передачи данных во вторичную память или до их вывода).

На рис. 5.5 показана структура первичной памяти электронного цифрового компьютера. Внутренняя первичная память часто называется ОЗУ (RAM, опе­ративное запоминающее устройство с произвольной выборкой информации). Этимология подобного названия обусловлена тем, что это устройство обеспечи­вает непосредственный единовременный доступ к любой произвольным образом выбранной ячейке памяти.

На рис. 5.5 видно, что первичная память состоит из ячеек, именуемых байта­ми. Каждая ячейка включает набор из восьми двоичных переключателей (или устройств), каждый из которых может хранить один информационный бит. На­бор из восьми битов, находящийся в каждой ячейке, позволяет хранить одну бук­ву, цифру или специальный символ (например, $), задаваемый с помощью кода EBCDIC или ASCII. Каждому байту присущ уникальный адрес (как и в случае

⇐ Предыдущая38394041424344454647Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: