Память. Процессор. Устройства ввода. Интерфейс.

Память

Память — это тот компонент компьютера, в котором хранятся программы и данные.

Основной единицей хранения данных в памяти является двоичный разряд, который называется битом. Бит может содержать 0 или 1. Эта самая маленькая единица памяти.

Память состоит из ячеек, каждая из которых может хранить некоторую порцию
информации. Каждая ячейка имеет номер, который называется адресом. Если адрес состоит из m бит, максимальное число адресуемых ячеек составит 2^m. Ячейка — минимальная адресуемая единица памяти. В последние годы практически все производители выпускают компьютеры с 8-разрядными ячейками, которые называются байтами. Байты группируются в слова. В компьютере с 32-разрядными словами на каждое слово приходится 4 байт, а в компьютере с 64-разрядными словами — 8 байт.

Процессор

Центральный процессор — это мозг компьютера. Его задача — выполнять программы, находящиеся в основной памяти. Для этого он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет одну за другой.

Процессор состоит из нескольких частей:

Блок управления отвечает за вызов команд из памяти и определение их типа.

Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические операции (например, сложение) и логические операции (например, логическое И).

Внутри центрального процессора находится быстрая память небольшого объема для хранения промежуточных результатов и некоторых команд управления. Эта память состоит из нескольких регистров, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Внутреннее устройство тракта данных типичного фон-неймановского процессора иллюстрирует рис. Тракт данных состоит из регистров (обычно от 1 до 32), арифметико-логического устройства (АЛУ) и нескольких соединительных шин. Содержимое регистров поступает во входные регистры АЛУ, которые на рис обозначены буквами A и B. В них находятся входные данные АЛУ, пока АЛУ производит вычисления. АЛУ выполняет сложение, вычитание и другие простые операции над входными данными и помещает результат в выходной регистр. Содержимое этого выходного регистра может записываться обратно в один из регистров или сохраняться в памяти, если это необходимо. Большинство команд можно разделить на две группы: команды типа регистр-память и типа регистр-регистр. Команды первого типа вызывают слова из памяти, помещают их в регистры, где они используются в качестве входных данных АЛУ. Другие команды этого типа помещают регистры обратно в память. Команды второго типа вызывают два операнда из регистров, помещают их во входные регистры АЛУ, выполняют над ними какую-нибудь арифметическую или логическую операцию и переносят результат обратно в один из регистров. Этот процесс называется циклом тракта данных.

Последовательность шагов (выборка — декодирование — исполнение)
является основой работы всех компьютеров.

Устройства ввода.

Устройства ввода - это, в основном, датчики преобразования не электрических величин (расположение в пространстве, давление, вязкость, скорость, ускорение, освещенность, температура, влажность, перемещение, количественные величины и т.п.) и электрических величин в электрические сигналы воспринимаемые процессором для дальнейшей их обработки в основном в цифровом виде.

Устройства вывода - это преобразователи электрической цифровой информации в вид необходимый для получения требуемого результата, могущего быть как не электрической природы (механические, тепловые, оптические, звуковые), так и электрической природы (трансформаторы, нагреватели, электродвигатели,реле).

Интерфейс.

Интерфе́йс - совокупность унифицированных стандартных соглашений, аппаратных и программных средств, методов и правил взаимодействия устройств или программ, а также устройств или программ с пользователем

Способ взаимодействия физических устройств.

Физический (аппаратный) интерфейс — способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах.

Способ взаимодействия виртуальных устройств

Для виртуальных (программных) устройств существуют следующие интерфейсы: