University-notes/2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/1 билет/1.md

Уровни абстракции электронной вычислительной системы. Фон Неймановская модель компьютера.

Уровни абстракции

1. Физика (электроны)

   • Поведение электронов описывается квантовой механикой и системой уравнений Максвелла.

2. Полупроводниковые устройства (транзисторы, диоды и т.д.)

   • Каждое устройство имеет четко определенные точки соединения с другими подобными устройствами - контакты.

3. Аналоговые схемы

   • Полупроводниковые устройства соединены в функциональные компоненты (усилители и фильтры). Переход на аналоговом уровне занимает время, что сказывается на скорости выполнения вычислений (время такта).

4. Цифровые схемы

   • С помощью дополнительного уровня абстракции вводятся новые понятия (хранения бит) и новые операции над ними.

5. Логические элементы (сумматоры, арифметико-логические устройства)

   • Предназначены для обработки информации в цифровой форме. Если есть 4 вещи: хранение, конъюнкция, дизъюнкция, отрицание, то можно реализовать компьютер. На практике хватает «не и».

6. Микроархитектура

   • Есть требования по ресурсам процессора, командам процессора. Разработчики архитектуры должны собрать процессор под эти требования. Микроархитектура - соединение простейших цифровых элементов в логические блоки, предназначенные для выполнения команд, определенных какой-либо архитектурой.

7. Архитектура (инструкции, регистры)

   • Описывает компьютер с точки зрения программиста. В архитектуре описываются модель процессора, его характеристики (сколько регистров, какие операции позволяются, сколько памяти он может адресовать) и функциональные возможности (контракт между разработчиками ПО и разработчиками аппаратного обеспечения).

8. Операционная система

   • Управляет операциями нижнего уровня, такими как: доступ к жесткому диску или управление памятью.

9. Программное обеспечение

   • Использует ресурсы аппаратуры и ОС для разрешения конкретных задач пользователя.