Arhitectura calculatoarelor

3. Organizarea generala a unui sistem uni-procesor

a. Procesorul. Procesorul central (de uz general) al unui calculator este numit Unitate.

Centrala de Prelucrare (UCP) şi este format din cale de date şi unitate de control. Calea de date cuprinde unitatea aritmetică şi logică (ALU), setul de registre interne, eventuale blocuri de memorie temporară şi magistralele interne procesorului, necesare transferului informaţiei. Componentele căii de date execută, în fiecare moment, operaţii elementare conform comenzilor primite de la Unitatea de Control (UC). Unitatea de control a procesorului este automatul care, în funcţie de informaţiile primite din exterior, comandă

celelalte unităţi funcţionale ale procesorului, cu scopul execuţiei instrucţiunilor;

b. Memoria principală (numită şi memorie internă sau memorie operativă). Este adresabilă, prin adresă lansată de UCP, la nivel de cuvânt (octet sau multiplu de octet) şi este selectată şi prin semnale de comandă de către procesor. În memoria principală, dacă se consideră arhitectura cu memorie unică de date şi instrucţiuni, se stocheazăinstrucţiunile programelor rulate de procesor şi se pot scrie / citi date aferente programelor. Este o memorie de tip semiconductor, putând fi memorie doar cu citire (ROM - Read Only Memory), sau memorie cu citire scriere (RAM - Random Access Memory). Din punctul de vedere al modului de funcţionare şi construcţie al celulelor de memorie se pot folosi două tipuri de memorie RAM semiconductoare: RAM static şi

RAM dinamic.

c. Sistemul de intrare / ieşire. Sistemul de intrare - ieşire este, "poarta" prin care se face legătura calculatorului cu lumea externă, pentru a citi şi furniza date. Echipamentele cuplate la acest sistem sunt numite echipamente periferice, iar conversaţia între calculator şi aceste echipamente se face prin logică adresabilă. Fiecare circuit de comunicare cu exteriorul adresabil printr-o adresă unică, este numit "port". Dintre echipamentele periferice standard pentru un calculator de uz general amintim: tastatura, echipamentul de afişare alfanumerică (display) şi memoria externă (Hard-disc).

Arhitectura von-Neumann

Un sistem de calcul este format din 3 unitati de baza, care sunt conectate între ele prin 3 căi separate de comunicatie, numite magistrale sau “bus”.

Informatiile vehiculate în sistemul de calcul se împart în 3 categorii:

- date care trebuie prelucrate

- instructiuni care indică prelucrările ce trebuie efectuate asupra datelor(adunare, scădere, comparare etc.)

- adrese care permit localizarea diferitelor date si instructiuni

Unitatea de memorie are rolul de a stoca atât instructiunile, cât si datele asupracărora vor opera instructiunile.

Unitatea centrală de prelucrare (CPU) are rolul de a executa instructiunile.Din acest motiv, CPU reprezintă componenta cea mai importantă a sistemului de calcul si poate controla activitatea celorlalte componente.

Dispozitivele de intrare/iesire (I/O), numite si dispositive periferice, permit transferul informatiei între CPU, memorie si lumea externă.

Arhitectura de tipul von Neumann a fost o inovatie în logica masinilor de calcul, deosebindu-se de cele care se construiseră până atunci prin faptul că sistemul trebuia să aibă o cantitate de memorie, similar creierului uman, în care să fie stocate atât datele, cât si instructiunile de prelucrare. Avem trei tipuri principale de magistrale: magistrala de adrese,magistrala de date şi magistrala de comenzi. Fiecare din aceste magistrale este alcătuită,aşa cum s-a arătat, din mai multe conexiuni electrice. În figura noastră, magistrala deadrese are n linii, magistrala de date are m linii iar magistrala de comenzi are p linii.