Классическая архитектура называется: 05 — Архитектура персонального компьютераТема 3 — homyrouz.ru

Содержание

05 — Архитектура персонального компьютераТема 3

3.1 Принципы построения компьютера. Архитектура фон Неймана
3.2 Принцип работы машины фон Неймана
3.3 Архитектура и структура ПК
3.4 Строение компьютера

Ключові терміни:

адаптер, архитектура компьютера, архитектура с параллельными процессорами., интерфейс, классическая архитектура, контролер, машина фон Неймана, многомашинная вычислительная система, многопроцессорная архитектура, персональный компьютер, порт, структура компьютера

3.1 Принципы построения компьютера. Архитектура фон Неймана

В основу строения подавляющего большинства компьютеров положены общие принципы, которые были сформулированы в 1945 году. Д. фон Нейман, Г. Голдстайн и А. Беркс в своей общей статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. В следствие на основе этих принципов производились первые два поколения компьютеров. Основные тезисы этих принципов изложены ниже:

Использование двоичной системы исчисления в вычислительных машинах.
Программное управление ЭВМ.
Выборка программы по памяти осуществляется с помощью счетчика команд.
Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ.
Принцип адресности: элементы памяти ЭВМ имеют адреса, которые последовательно пронумерованы.
Возможность условного перехода в процессе выполнения программы.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, которые принципиально отличаются от последних. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, то есть они могут работать без “счетчика команд”, который указывает текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-нибудь переменной, что хранится в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

3.2 Принцип работы машины фон Неймана

Машина фон Неймана — устройство, которое состоит из запоминающего устройства (памяти) ‒ ЗУ, арифметико-логического устройства ‒ АЛУ, устройства управления – УУ, а также устройств ввода и вывода (рис. 3.1).

Программы и данные вводятся в память из устройства ввода через арифметико-логическое устройство. Все команды программы записываются в соседние элементы памяти, а данные для обработки могут содержаться в произвольных каморках. В любой программе последняя команда должна быть командой завершения работы.

Рисунок 3.1 – Схема машины фон Неймана

Команда состоит из указания, какую операцию нужно выполнить (из возможных операций на данном «железе») и адресов элементов памяти, где хранятся данные, над которыми нужно выполнить указанную операцию, а также адреса ячеек, куда нужно записать результат (если его нужно сохранить в ЗУ).

Арифметико-логическое устройство выполняет указанные командами операции над указанными данными.

Из арифметико-логического устройства результаты выводятся в память или устройство вывода. Принципиальное отличие между ЗУ и устройством вывода заключается в том, что в ЗУ данные хранятся в виде, удобном для обработки компьютером, а на устройстве вывода (принтер, монитор и др. ) поступают так, как удобно человеку.

УУ руководит всеми частями компьютера. От устройства, которое управляет, на другие устройства поступают сигналы «что делать», а от других устройств УУ получает информацию об их состоянии.

Устройство, которое управляет, содержит специальный регистр, который называется «Счетчик команд». После загрузки программы и данных в память в счетчик команд записывается адрес первой команды программы. УУ прочитывает из памяти содержимое элемента памяти, адрес которой находится в счетчике команд, и помещает его в специальное устройство – «Регистр команд». УУ определяет операцию команды, «отмечает» в памяти данные, адреса которых указаны в команде, и контролирует выполнение команды. Операцию выполняет АЛУ или аппаратные средства компьютера.

3.3 Архитектура и структура ПК

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, который включает описание предназначенных для пользователя возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и так далее. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера – это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые разные устройства – от основных логических узлов компьютера до простых схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Наиболее распространенными есть такие архитектурные решения (рис. 3.2):

Рисунок 3.2 – Существующие типы архитектур компьютеров

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) – одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд – программа. Это однопроцессорный компьютер.

Контролер – устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, которая имеет общую оперативную память и несколько процессоров, представленная на рис.3.2.

Многомашинная вычислительная система -несколько процессоров, которые входят в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется довольно широко. Однако эффект от употребления такой вычислительной системы может быть получен лишь при решении задач, которые имеют очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе. Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.

Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это значит, что множество данных может обрабатываться одной программой – то есть по одним потоком команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить лишь на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на разных однотипных наборах данных.

3.4 Строение компьютера

Персональным компьютером (ПК) называют сравнительно недорогой универсальный микрокомпьютер, рассчитанный на одного пользователя. Персональные компьютеры по обыкновению проецируются на основе принципа открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры состоит в следующем:

регламентируются и стандартизируются лишь описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собрать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями;

компьютер легко расширяется и модернизируется за счет наличия внутренних расширяющих гнезд, в которые пользователь может вставлять всяческие устройства, которые удовлетворяют заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины согласно своим личным преимуществам.

Упрощенная блок-схема, которая отображает основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Общая структура персонального компьютера

Интерфейс – это средство согласования двух приборов, в которых все физические и логические параметры соглашаются между собой.

Если интерфейс есть общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным. Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связанный с шиной определенного типа – адресной, управляющей или шиной данных.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не непосредственно, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты приблизительно по такой схеме (рис. 3.4):

Рисунок 3.4 – Схема подключения прибора к шины

Контролерами и адаптерами являются наборы электронных цепей, которыми обеспечиваются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контролеры, кроме этого, осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

Портами называют устройства стандартного интерфейса: последовательный, параллельный и игровой порты (или интерфейсы). Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами – побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно

Архитектура и структура компьютера. — Информатика, информационные технологии

Лекция 6. Архитектура и структура компьютера

вопросы:

1. Архитектура и структура компьютера.

2. Устройство центрального процессора.

3. Устройства памяти.

литература:

[1], стр. 127 – 150.

архитектура и структура компьютера.

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Архитектурой компьютера называется его описание на общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения:

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа. Данная архитектура может быть реализована на однопроцессорном компьютере, рис 6.1.

Рис. 6. 1. Однопроцессорный компьютер.

К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью, (рис. 6. 2.) .

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем, представляющих собой различные устройства и память компьютера. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса ША, шину данных ШД и шину управления ШУ.

Для управления компьютером существует пульту управления, в качестве которого служит клавиатура, а вся работа центрального процессора осуществляется по импульсам тактового генератора, представляющего собой «сердце» компьютера. Конструктивно центральный процессор, оперативная память, магистраль и другие устройства объединены в системном блоке (рис. 6.3.), к которому подключены все остальные периферийные устройства. Для подключения этих устройств в системном блоке располагают контроллеры и адаптеры.

Контроллер — это устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Адаптер – это устройство, которое обеспечивает только канал связи.

Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Структура такой машины, имеющей общую оперативную память и несколько процессоров называется многопроцессорной и представлена на рис. 6. 4.

Рис. 6. 4. Структура многопроцессорного компьютера

Если несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). При этом каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, то такая структура называется многомашинная вычислительной системой.

Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.

Если несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе — то есть по одному потоку команд. Такая структура называется системой с параллельными процессорами.

Высокое быстродействие такой структуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. Структура таких компьютеров представлена на рис. 6. 5.

Рис. 6. 5. Структура с параллельным процессором

В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов структурных решений.

Статьи к прочтению:

Архитектура клиент – сервер
Архитектура ос. ядро и его функции

Базовая архитектура и структура ЭВМ

Греческая и римская классическая архитектура

Что такое классическая архитектура?

Древняя Греция и Рим породили классическую архитектуру, отличающуюся симметрией, колоннами, прямоугольными окнами, мрамором и т. д. На протяжении веков архитекторы черпали вдохновение в этих цивилизациях и включали традиционные ценности в более поздние архитектурные формы. В широком смысле любая архитектура, происходящая от древних греков и римлян, может считаться классической. В этой статье мы поговорим о греческой и римской классической архитектуре.

В продолжении статьи вы найдете много подробностей об особенностях классической архитектуры, о том, как она возникла в истории, и о влиянии римской и греческой архитектуры на классический архитектурный период.

Эрехтейон Авторы и права: Классическая архитектура: 10 культовых сооружений классической архитектуры (re-thinkingthefuture.com)

Появление классической архитектуры в истории

Классическая архитектура была построена в 5 веке до н.э. в Греции и в 3 веке н.э. в Риме. . Со временем образ претерпел многочисленные возрождения. Романская архитектура реставрировалась архитекторами на протяжении всего итальянского Возрождения. Греческая архитектура была возрождена раскопками Помпеи столетия спустя в Европе. Греческое возрождение, аналогичный архитектурный стиль, приобрело популярность. Греческие пропорции и структурная надежность были основными темами этого дизайна.

Храм Аполлона Помпеи Авторы и права: Классическая архитектура: 10 знаковых сооружений классической архитектуры (re-thinkingthefuture.com)

В течение очень долгого времени, примерно с эпохи Возрождения до подъема модернизма, классические архитектурные стили доминировали в западной архитектуре. То есть на протяжении значительной части современной истории считалось, что архитектурные усилия на Западе в первую очередь вдохновлялись древней древностью, по крайней мере, теоретически.

Классическая греческая архитектура

Архитектура — одна из величайших художественных дисциплин, которую Древняя Греция привнесла в мир. Впервые стандартизированные нормы были введены в древнегреческой архитектуре, что впоследствии сильно повлияло на римскую архитектуру, а через нее и на современную архитектуру.

Одеон Герода Аттика Авторы и права: 10 лучших примеров древнегреческой архитектуры (thearchitecturedesigns.com)

Дорический, ионический и коринфский архитектурные ордера возникли в древнегреческой архитектуре на раннем этапе ее развития в классический период. Колонны каждого из этих орденов имеют отличительные характеристики, которые выделяли их в официальных общественных сооружениях, таких как стадионы и театры.

3 типа греческих колонн Кредит: Три ордена греческой архитектуры – Афины и не только переход монументального строительства от временных материалов, таких как дерево, к постоянным, а именно камню.

Хорагический монумент Лисикрата Кредит: Три ордена греческой архитектуры – Афины и не только

Классическая римская архитектура

Для нужд древних римлян древнеримская архитектура заимствовала внешний язык классической греческой архитектуры, но отличалась от греческих зданий и развивалась в новый архитектурный стиль. Их часто рассматривают как единое целое классической архитектуры.

Римский Колизей Авторы и права: Путеводитель по классической римской архитектуре. Ученый конькобежец

Римская архитектура процветала по всей Римской республике и еще больше во времена Римской империи, когда было построено подавляющее большинство сохранившихся сооружений. Здания часто были прочными и хорошо спроектированными благодаря использованию новых материалов, в том числе римского бетона, и более современных технологий, таких как арка и купол.

После того, как они соединили элементы первоначально этрусской архитектуры с другими, взятыми из Греции, включая большую часть стиля, который мы сейчас называем классической архитектурой, римляне действительно начали достигать значительной оригинальности в архитектуре только в начале имперского периода

Пантеон Кредит: Пантеон (статья) | Древний Рим | Академия ХанаПантеон Кредит: Пантеон (статья) | Древний Рим | Ханская академия

Они перешли от балочной структуры, которая в основном была сосредоточена на колоннах и перемычках, к структуре, основанной на толстых стенах, прерываемых арками, а затем и куполами, которые претерпели значительное развитие при римлянах. За исключением колоннад, древние ордера теперь были в первую очередь эстетическими, а не структурными.

Пон-дю-Гар Кредит: Путеводитель по классической римской архитектуре – Ученый конек

Классическая архитектура. Факты для детей

Себастьяно Серлио был первым, кто написал о пяти классических ордерах (тосканском, ионическом, дорическом, коринфском и композитном). Это очень важно для архитектурной теории.

Классическая архитектура – любая архитектура, имеющая черты древнегреческого и римского стиля строительства. Он также известен как архитектура классической древности. Многие черты классической архитектуры исходят из произведений римского архитектора Витрувия.

Различные стили классической архитектуры могли существовать со времен Каролингского Возрождения. Стили определенно существовали со времен итальянского Возрождения.

Здания классической архитектуры могут быть очень разными, но во всей классической архитектуре используются одни и те же общие конструктивные особенности. Эти особенности являются структурными и визуальными.

В большей части Европы и Америки, от эпохи Возрождения до Второй мировой войны, классическая архитектура была очень популярна и важна для архитектуры. Это по-прежнему важно сегодня, но меньше, чем в истории.

Термин «классическая архитектура» также используется для обозначения любого типа архитектуры, который стал очень специфическим стилем. Например, классическая китайская архитектура или классическая архитектура майя. Слова «традиционный» и «народный» могут означать что-то отличное от «классического» или что-то подобное.

Фразы New Classical и Neoclassical описывают классическую архитектуру, построенную в наше время.

Содержание

История
- Где и когда?
- Как это изменилось
Область применения
«Окаменение»
Связанные страницы
Картинки для детей
См. также

История

Где и когда?

Классическая архитектура происходит от архитектуры Древней Греции и Древнего Рима. После того, как западная часть Римской империи перестала существовать, в большей части Западной Европы не было построено римской архитектуры.

В эпоху Каролингского Возрождения, которая произошла в 8-м и 9-мвека люди начали возрождать классическую архитектуру. Например, сторожка аббатства Лорш (ок. 800 г. н.э.) в Германии выглядит как Колизей в Риме. Колизей — очень важная часть классической архитектуры.

Многие архитектурные стили имеют черты классической архитектуры. Например, византийская, романская и готическая архитектура. Но эти стили не пытаются в точности копировать традиции классической архитектуры. Например, идея размещения определенных пробелов между столбцами. Таким образом, эти стили не считаются классической архитектурой.

Как это изменилось

К началу итальянского Возрождения готическая архитектура уже почти не использовалась. Такие архитекторы, как Леон Баттиста Альберти, Себастьяно Серлио и Джакомо Бароцци да Виньола, начали попытки вернуть стиль архитектуры, использовавшийся в Древнем Риме.

Они сделали это, прочитав статью под названием De architectura , написанную Витрувием. Витрувий был архитектором Древнего Рима, и в его статье содержится много информации о классической архитектуре и ее особенностях. Архитекторы также смотрели на старые здания в Риме и Италии.

Классическая архитектура эпохи Возрождения показывает, что классические идеи использовались очень специфическим образом. Некоторые из идей, которые они использовали, не имели явного происхождения в древней архитектуре. Например, здание Ospedale degli Innocenti во Флоренции было построено Филиппо Брунчеллески и является одним из самых ранних зданий эпохи Возрождения. Он был закончен в 1445 году. Но колонны на здании не совсем похожи на колонны в римской архитектуре.

В эпоху Возрождения люди узнали о том, как проектировались древние здания (теория классической архитектуры). Они не смотрели на то, как спроектировано каждое здание. Это означает, что классическая архитектура не совсем такая же, как старые здания, на которых она была основана. Он упрощен, и здания, построенные после эпохи Возрождения, следуют этим упрощенным правилам.

Большинство архитектурных стилей в Европе, использовавшихся после эпохи Возрождения, относятся к классической архитектуре. Это общее использование фразы «классическая архитектура». Это общее использование используется сэром Джоном Саммерсоном в «Классическом языке архитектуры». Особенности классической архитектуры использовались по-разному в разных стилях. Например, архитектура барокко (или рококо) отличается от классической архитектуры. Барокко или рококо основаны на классической архитектуре, но эти стили имеют свои особенности, отличные от классической архитектуры.

Когда использовалась архитектура в стиле барокко, люди, изучавшие архитектуру, по-прежнему изучали классические идеи. Но они не были так важны, как в эпоху Возрождения.

Архитектура Палладио — стиль, основанный на классической архитектуре. Он основан на стиле Андреа Палладио (1508-1580). Он был архитектором из Венеции. Его стиль был важен даже после его смерти. В Великобритании он использовался для многих хороших зданий в 18 и 19 веках. Стиль был смешан с грузинской архитектурой того времени.

Около 1750 года архитекторы снова начали копировать классическую архитектуру. Они сделали это, потому что архитектура барокко лишь частично копировала классическую архитектуру. Эти архитекторы хотели создавать здания, в которых использовались бы все черты классической архитектуры. Созданный ими стиль получил название неоклассицизм.

Новые открытия в области археологии позволили архитекторам узнать о классической архитектуре больше, чем раньше. Архитекторы хотели четких правил строительства зданий. Одними из первых неоклассических мыслителей были Клод Перро, Марк-Антуан Ложье и Карло Лодоли. Одними из самых важных неоклассических архитекторов были Этьен-Луи Булле, Клод Николя Леду, Фридрих Гилли и Джон Соан.

Неоклассическая архитектура была очень важна с 1750 по 1850 год. В то же время все большее значение приобретала неоготическая архитектура. Неоготическая архитектура была гораздо менее классической, чем неоклассическая. В конце 19 века многие архитектурные стили были важны. Многие стили не были похожи на классическую архитектуру. Например, модерн и эклектика.

Классическая архитектура по-прежнему была важна. Иногда это становилось очень популярным в одной области. Например, скандинавский классицизм был популярен в XIX в.20 с. Но настоящая классическая архитектура никогда не была так популярна, как в эпоху Возрождения.

Когда в начале 20 века стал популярен модерн, классическая архитектура в основном перестала использоваться.

Область применения

Классические стили долгое время были важны в Америке и Европе. От эпохи Возрождения до начала модернизма классическая архитектура была очень важна. Это означает, что архитектура Древней Греции и Рима использовалась и превращалась в большинство новых архитектурных стилей.

Архитектурные стили могут происходить из классической архитектуры по-разному. Например, неопалладианская архитектура основана на зданиях, спроектированных Андреа Палладио, архитектором итальянского Возрождения. Но Палладио основывал свою архитектуру на древнеримской архитектуре. Таким образом, неопалладианская архитектура основана на классической архитектуре, хотя в основном она основана на работах Палладио.

Некоторые стили не являются классическими, как готика, но имеют классические черты. Это означает, что трудно судить о диапазоне использования классической архитектуры.

Важнейшей частью классической архитектуры являются черты, заимствованные из древнегреческой и римской архитектуры, а также правила, которые архитекторы установили, изучая ее.

«Окаменение»

Окаменение — это слово, используемое для обозначения того, как древнегреческие строители перешли от использования дерева к использованию камня. Это также показывает влияние, которое это оказало на классический архитектурный стиль.

В архаические и раннеклассические времена (6-й и 5-й века до н. э.) ранние храмы использовали стиль классической архитектуры, называемый дорическим.

Большинство историков считают, что самые старые храмы были деревянными. Затем наиболее важные черты зданий были использованы для создания новых зданий. Это означало, что стиль был одинаковым, и все здания следовали одним и тем же правилам.

После этого в Греции вместо дерева стали использовать камень. Но они использовали тот же стиль. Поскольку стиль был «окаменел» и остался прежним, слово «окаменение» используется, чтобы показать это.

Греки хотели, чтобы здания выглядели так же, как если бы они были деревянными. Историки считают, что это имело религиозную причину. Никто точно не знает почему, ведь это было так давно.

Во многих местах до сих пор используется дерево. Например, этруски в Италии. Несмотря на то, что этруски использовали некоторые элементы греческой культуры и религии, в основном они продолжали использовать дерево. Этруски умели пользоваться камнем, но не умели.

homyrouz.ru — Банкетный зал Хоми Роуз