C.1.3 Arvutiarhitektuurid  C.1.3.1 Üldotstarbelise arvuti arhitektuur

C.1.3 Arvutiarhitektuurid C.1.3.1 Üldotstarbelise arvuti arhitektuur
Arvutisüsteem koosneb põhimõtteliselt järgmistest funktsionaalsetest seadmetest:
-
Sisend/väljundseadmed, mis võimaldavad andmevahetust välismaailmaga (kasutajad, välisseadmed, teised arvutid jne), millega arvuti peab suhtlema. Need kohandavad vajadusel sellise informatsiooni arvutisiseselt kasutatavasse formaati.
-
Mäluseade, mis on vajalik töödeldava tarkvara ja andmete (sisend- ja väljundandmete ning vahetulemuste) salvestamiseks.
-
Töötlusseade (protsessor), ms dekodeerib ja täidab mäluseadmesse salvestatud programmi käske.
-
Sidumisseade (Bus), mis on vajalik ülalnimetatud seadmete ühendamiseks, et võimaldada andmevahetust.
Mälu on arvutisüsteemi funktsionaalne seade, mis salvestab programme ja andmeid. Mälus teostatavateks elementaarseteks operatsioonideks on: valik, lugemine ja kirjutamine. Operatsioonide valimine määrab ära mälu füüsilise osa (“asukoht” või “pesa”), kuhu andmed salvestatakse (kirjutamise operatsiooni abil) või kust andmed hangitakse (lugemise operatsiooni abil). Mälus füüsilise osa valimise aluseks on väärtus, mis on unikaalne ning kinnistatud selle osa juurde (“aadress”).
Hinna ja jõudluse optimeerimiseks sisaldavad arvutisüsteemid sageli mitut tüüpi mälusid, millel on erinev tehnika ja juurdepääsuviisid ning neid kasutatakse eri puhkudel erinevate ülesannete täitmiseks. Näiteks sisaldab süsteem tavaliselt põhimälu, mis on enamasti valmistatud RAM-komponentidest, mis sisaldavad hetkel täidetavaid programme ja sellega seatud andmeid, ning massmälu, milleks tavaliselt on magnetkettad, mida kasutatakse andmete ja programmide arhiveerimiseks, mida hetkel ei kasutata.
Sisend/väljundseadmed või välisseadmed vastutavad arvuti ja välismaailma infovahetuse ja andmete sisestamise / väljastamise eest.
Nad peavad ka teisendama informatsiooni sellistesse formaatidesse, mis oleks arusaadav nii protsessorile kui välismaailmale. Tüüpilisteks sisendseadmete näideteks on klaviatuurid ja hiired, väljundseadmeteks on aga monitorid, printerid ja valjuhääldid. Lisaks on olemas ka seadmeid, mis võivad toimida nii sisend- kui väljundseadmena, näiteks modemid ja võrguliidesed.
Et protsessor saaks vahetada andmeid välisseadmetega, vajame me:
-
füüsilist meediumi (“siin”)
-
kohast "liidest, mis võimaldaks protsessoril vahetada signaale välisseadmetega
-
signaalide jada (“protokoll”) protsessori ja välisseadme vahelise suhtlemise haldamiseks.
Kasutatakse mitmesuguseid parameetreid, mis mõjutavad arvutisüsteemi jõudlust. Nendeks on muuhulgas:
-
protsessori parallelism: sisemiste registrite ja funktsionaalsete seadmete ribalaius bittides; tüüpilisteks väärtusteks on 8, 16, 32, 64 bitti.
-
mälu parallelism: mälu masinasõna bittides, st, bittide arv, millele saab korraga ligipääsu ühe kirjutamise või lugemise operatsiooniga
-
Siini parallelism: siini ribalaius bittides
-
Taktsagedus: sünkroniseerimissignaali (kella) sagedus, mis juhib funktsionaalseid seadmeid protsessoris
-
Masina tsükkel: aeg, mis kulub protsessoril väljakutse-rakendamise-dekodeerimise tsükli läbimiseks. Selle pikkust mõjutab nii protsessori taktsagedus kui ka mälu kiirus.
|