Архітектура комп’ютерів

          В навчальному посібнику викладений весь комплекс питань повязаних з принципами та методами організації структур і архітектур комп’ютера, методами побудови й організації функціонування самих комп’ютерів, розглянута робота його функціональних блоків згідно з вимогами навчальних програм, відповідно до галузевого стандарту вищої освіти України. Навчальний посібник призначено для студентів вищих навчальних закладів України. Він може бути корисним для викладачів, фахівців в області комп’ютерних та інформаційних технологій, а також окремі розділи навчального посібника також можуть бути використані студентами відповідних середніх технічних учбових закладів та коледжів.

ЗМІСТ

Передмова 7 Розділ 1. КОРОТКІ ІСТОРИЧНІ СВІДЧЕННЯ, ФУНКЦІЇ, СТРУКТУРА ТА АРХІТЕКТУРА КОМП’ЮТЕРІВ 9 1.1. Короткі історичні аспекти розвитку 9 1.2. Основні функції комп’ютера та його структура 10 1.3. Поняття архітектури комп’ютера 12 1.4. Нейманівська архітектура 13 1.5. Гарвардська архітектура 14 1.6. Дуальна нейманівсько — гарвардська архітектура 15 1.7. Асоціативна архітектура 16 1.8. Паралельні комп’ютерні архітектури 16 Контрольні запитання 16 Коментарі 17 Розділ 2. ТИПИ СУЧАСНИХ КОМП’ЮТЕРІВ 18 2.1. Персональні комп’ютери 19 2.2. Робочі станції 20 2.3. Багатотермінальні системи 20 2.4. Сервери 21 2.5. Великі універсальні комп’ютерні системи 23 2.6. Кластерні комп’ютерні системи 24 2.7. Суперкомп’ютери 26 2.8. Мікроконтролери 26 2.9. Спеціалізовані комп’ютери 27 Контрольні запитання 29 Коментарі 29 Розділ 3. ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ РОБОТИ КОМП’ЮТЕРА 30 3.1. Загальні принципи побудови комп’ютера 30 3.2. Режим виконання основної програми 32 3.3. Режим виклику програми 34 3.4. Режим обслуговування переривань і виключень 36 3.5. Режим прямого доступу до пам’яті 37 3.6. Конвеєрний принцип виконання команд 38 3.7. Апаратний принцип виконання операцій 41 3.8. Мікропрограмний принцип виконання операцій 41 Контрольні запитання 44 Коментарі 44 Розділ 4. ПРОЦЕСОРИ 45 4.1. Загальні визначення 45 4.2. Архітектура процесора 47 4.3. Система команд процесора 48 4.4. Класифікація процесорів 52 Контрольні запитання 59 Коментарі 60 Розділ 5. АРИФМЕТИКО-ЛОГІЧНИЙ ПРИСТРІЙ 61 5.1. Функції арифметико — логічного пристрою 61 5.2. Способи обробки даних в арифметико — логічному пристрої 63 5.3. Елементарні операції арифметико — логічного пристрою 65 5.4. Складні операції арифметико — логічного пристрою 67 5.5. Структура арифметико — логічного пристрою 70 Контрольні запитання 72 Коментарі 73 Розділ 6. ПАМ’ЯТЬ КОМП’ЮТЕРА 74 6.1. Загальні визначення та багаторівневість структури пам’яті комп’ютера 74 6.2. Типи пам’яті комп’ютера 77 6.3. Внутрішня пам’ять комп’ютера 83 6.4. Зовнішня пам’ять комп’ютера 98 Контрольні запитання 117 Коментарі 118 Розділ 7. ПРИСТРІЙ КЕРУВАННЯ 119 7.1. Функції та методи побудови пристрою керування 119 7.2. Пристрій керування з жорсткою логікою 120 7.3. Методи проектування пристрою керування з жорсткою логікою 121 7.4. Пристрій мікропрограмного керування 132 7.5. Порівняння пристроїв керування 138 Контрольні запитання 139 Коментарі 140 Розділ 8. ІНТЕРФЕЙС ТА ЙОГО ОРГАНІЗАЦІЯ 141 8.1. Загальні відомості про інтерфейс 141 8.2. Ієрархія шин і їх застосування в структурах комп’ютера 143 8.3. Шини розширень 147 8.4. Локальні шини 149 8.5. Шинні формувачі і буферні регістри 151 8.6. Паралельні периферійні адаптери 152 8.7. Програмовані зв’язкові адаптери 157 8.8. Програмовані контролери переривань 161 8.9. Програмовані інтервальні таймери 166 8.10. Універсальний інтерфейс стандарту USB 3.0 169 Контрольні запитання 172 Коментарі 173 Розділ 9. ПРОЦЕС ВВЕДЕННЯ — ВИВЕДЕННЯ 174 9.1. Зовнішні пристрої і їх з’єднання з комп’ютером 174 9.2. Розпізнавання пристроїв введення — виведення 177 9.3. Керування введенням — виведенням 178 9.4. Прямий доступ до пам’яті 188 9.5. Введення — виведення під керуванням периферійних процесорів 191 Контрольні запитання 197 Коментарі 198 Розділ 10. ОСОБЛИВОСТІ СУЧАСНИХ ПРОЦЕСОРІВ 199 10.1. Еволюція архітектури процесорів Intel x86 199 10.2. Процесори Pentium і Celeron, Athlon і Duron 205 10.3. Процесори Intel Core 2 Duo 208 10.4. Процесори Intel сімейства Core i9/i7/i5/i3 222 10.5. Порівняння сучасних процесорів за продуктивністю 235 Контрольні запитання 240 Коментарі 240 Розділ 11. ПАРАЛЕЛЬНІ КОМП’ЮТЕРНІ СИСТЕМИ ТА ЇХ КЛАСИФІКАЦІЯ 241 11.1. Принципи паралельної обробки інформації в архітектурі комп’ютера 241 11.2. Класифікація Шора 245 11.3. Класифікація Фліна 249 Контрольні запитання 255 Коментарі 256 Розділ 12. ТИПИ АРХІТЕКТУР ПАРАЛЕЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ 257 12.1. Архітектури систем ОКБД 257 12.2. Архітектури систем БКБД 259 Контрольні запитання 260 Коментарі 260 Література 261