Команда – это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер. Команда обычно содержит следующую информацию: код выполняемой команды, указания по определению операндов или их адресов (операндами называются данные), указания по размещению получаемого результата. В зависимости от количества операндов команды бывают: одноадресные, двухадресные, трехадресные и переменно-адресные. Команды хранятся в ячейках памяти в двоичных кодах. В настоящее время длина команд в основном переменная, способы указания адресов различны. В адресной части команды может быть указан: сам операнд (число или символ), адрес операнда, адрес адреса операнда (номер байта, начиная с которого расположен адрес операнда) и др.
Выполнение командыПроцесс выполнения команды следующий:
адрес ячейки памяти хранится в счетчике команд, в соответствие с этим адресом из ячейки памяти выбирается очередная команда, при этом содержимое счетчика команд увеличивается на длину команды;
выбранная команда передается в устройство управления на регистр команд;
устройство управления расшифровывает адресное поле команды;
по сигналам устройства управления операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;
УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить нужную операцию над данными;
Результат операции остается в процессоре или отправляется в память, если в команде был указан адрес результата;
Все предыдущие действия повторяются до команды Останов.
Под памятью ЭВМ понимают устройства, служащие для запоминания, хранения и представления информации. Основными характеристиками памяти являются объем памяти и время доступа (запись/чтение) в микро- и наносекундах (мкс и нс). Под шириной доступа понимается объем считанной или записанной информации. Этот объем может составлять один байт, машинное слово или группу байтов. Именно время и ширина доступа определяют производительность операций с памятью ЭВМ, Память ЭВМ имеет многоуровневую организацию. Внешняя память была рассмотрена ранее.
ПЗУ- микросхема, предназначенная для длительного хранения, она выполняется на быстродействующих БИС. Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирование устройств. Важнейшая микросхема постоянной памяти или Flash-памяти – BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемая часть аппаратуры, с другой – важный элемент операционной системы.
BIOS – базовая система ввода/вывода – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в ОП. Разновидностью ПЗУ является CMOS RAM. CMOS RAM - это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера и режимах его работы.
Внутренняя память - это набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен. В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память. ПЗУ в разных источник может относится ко внутренней памяти или о ней говорят отдельно. Оперативная память – память с произвольным доступом, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, которые эти программы обрабатывают. Доступ к элементам ОП прямой, т.е каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес. В момент выключения компьютера данные из ОЗУ теряются. Объем ОЗУ увеличивается кратно 256 байт. Для ОЗУ обычно используются микросхемы SDRAM, они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти. Модули в основном типа DIMM, RIMM, DDR DRAM.
Кэш-память представляет собой реализацию одного из принципов буферизации внутренней памяти ЭВМ, когда между ЦП и ОП используются более быстрые, чем ОП запоминающие устройства (рассматривалась ранее).
К устройствам специальной памяти относится постоянная память Rom, перепрограммируемая постоянная память Flash Memory, память CMOS RAM и др.
ОП служит для хранения информации, непосредственно обеспечивающий текущий вычислительный процесс в АЛУ и УУ процессора. Из ОП в ЦП поступают команды и операнды, а из ЦП в ОП записываются промежуточные и конечные результаты обработки.
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов – битов, которые объединены в байты. Все байты пронумерованы, номер байта называется его адресом. Байты объединяются в ячейки, которые называются словами. Компьютер может иметь разную длину слова – два, четыре или восемь байт. Обычно в одном машинном слове записано число или команда.
