Архитектура и элементарная база компьютеров 5 поколения

Алтайский государственный  технический университет им. И.И. Ползунова

Содержание

Введение · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·̣ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·   3

Архитектура и элементарная база компьютеров 5 поколения · · · · · · · · · · ·   4

Заключение · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·   34

Список используемой литературы · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·  35

Введение

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации называют вычислительной техникой. Конкретный набор, связанных между собою устройств, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер.

Персональные компьютеры (ПК), появившиеся чуть более десяти лет назад, быстро перестали играть роль экзотических диковинок. С ними, так или иначе, сталкивается все  большее и большее количество людей, которые решают при помощи компьютеров самые разнообразные  задачи - от вычислительных до чисто коммуникационных. Современный ПК интегрирует в себе функции мощного программируемого калькулятора, "интеллектуальной" пишущей машинки, захватывающей игрушки, узла связи, а в последнее время - еще и аудио - видеоцентра.

В настоящее время сосуществуют компьютеры всевозможных категорий - от суперкомпьютеров до микрокомпьютеров. Несомненно, наиболее массовыми являются среди них ПК.

Компьютер считается универсальным, если он одинаково хорошо приспособлен для решения разнообразных (разнотипных) задач.

Компьютер является однопользовательским, если за ним может работать только один человек (это, конечно, не исключает  возможность работы нескольких человек  попеременно).

Наконец, компьютер является микрокомпьютером, если его основу образует микропроцессор. Процессор  вообще - это мозговой центр любого компьютера. Он производит все вычисления, и он же осуществляет общее управление всеми компонентами компьютера. Микропроцессором, считают миниатюрный процессор, выполненный на одном единственном полупроводниковом кристалле. Не нужно  забывать об исключительной сложности  микропроцессоров: наиболее совершенные  из них содержат не один миллион  транзисторов.

Архитектура и  элементная база компьютеров 5 поколения

Когда говорят о поколениях, то в первую очередь говорят об историческом портрете электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Фотографии в фотоальбоме  по истечении определенного срока  показывают, как изменился во времени  один и тот же человек. Точно так  же поколения ЭВМ представляют серию  портретов вычислительной техники  на разных этапах ее развития.

Всю историю развития электронно-вычислительной техники принято делить на поколения. Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники. Это всегда приводило к росту  быстродействия и увеличению объема памяти. Кроме этого, как правило, происходили изменения в архитектуре  ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

ЭВМ первого поколения  были ламповыми машинами 50-х годов. Их элементной базой были электровакуумные лампы. Эти ЭВМ были весьма громоздкими  сооружениями, содержавшими в себе тысячи ламп, занимавшими иногда сотни  квадратных метров территории, потреблявшими  электроэнергию в сотни киловатт.

Например, одна из первых ЭВМ  – ENIAC – представляла собой огромный по объему агрегат длиной более 30 метров, содержала 18 тысяч электровакуумных ламп и потребляла около 150 киловатт электроэнергии.

Для ввода программ и данных применялись перфоленты и перфокарты. Не было монитора, клавиатуры и мышки. Использовались эти машины, главным  образом, для инженерных и научных  расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных. В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый  прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор.

Транзисторы

В 60-х годах транзисторы  стали элементной базой для ЭВМ  второго поколения. Машины стали  компактнее, надежнее, менее энергоемкими. Возросло быстродействие и объем  внутренней памяти. Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах. В этот период стали развиваться языки программирования высокого уровня: ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ. Составление программы перестало зависеть от конкретной модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

В 1959 г. был изобретен метод, позволивший создавать на одной  пластине и транзисторы, и все  необходимые соединения между ними. Полученные таким образом схемы  стали называться интегральными  схемами или чипами. Изобретение  интегральных схем послужило основой  для дальнейшей миниатюризации компьютеров.

В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличивалось приблизительно вдвое  каждый год.

Третье поколение ЭВМ  создавалось на новой элементной базе – интегральных схемах (ИС).

Микросхемы

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х  годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы  машин IBM-360. Немного позднее появились  машины серии IBM-370.

В Советском Союзе в 70-х  годах начался выпуск машин серии  ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ) по образцу IBM 360/370. Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла уже нескольких миллионов операций в секунду. На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств – магнитные диски.

Успехи в развитии электроники  привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле  размещалось несколько десятков тысяч электрических элементов.

Микропроцессор

В 1971 году американская фирма  Intel объявила о создании микропроцессора. Это событие стало революционным в электронике. Микропроцессор – это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода и внешней памяти,  получили новый тип компьютера: микро-ЭВМ. Микро-ЭВМ относится к машинам четвертого поколения. Наибольшее распространение получили персональные компьютеры (ПК). Их появление связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка. В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году – Apple-2. Однако с 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM. Ее архитектура стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer). Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания. С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых невозможно обойтись в большинстве областей деятельности человека. Появилась новая дисциплина – информатика. ЭВМ пятого поколения будут основаны на принципиально новой элементной базе. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень, в частности, распознавание речи, образов. Это требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта. Таким образом, для компьютерной грамотности необходимо понимать, что на данный момент создано четыре поколения ЭВМ:

1-ое поколение: 1946 г. создание  машины ЭНИАК на электронных  лампах.

2-ое поколение: 60-е годы. ЭВМ построены на транзисторах.

3-ье поколение: 70-е годы. ЭВМ построены на интегральных  микросхемах (ИС).

4-ое поколение: Начало  создаваться с 1971 г. с изобретением  микропроцессора (МП). Построены на основе больших интегральных схем (БИС) и сверх БИС (СБИС).

5-ое поколение ЭВМ строится по принципу человеческого мозга, управляется голосом. Соответственно, предполагается применение принципиально новых технологий. Огромные усилия были предприняты Японией в разработке компьютера 5-го поколения с искусственным интеллектом, но успеха они пока не добились. Фирма IBM тоже не намерена сдавать свои позиции мирового лидера, например, Японии. Мировая гонка за создание компьютера пятого поколения началась еще в 1981 году. С тех пор еще никто не достиг финиша.

Вычислительная техника  является важнейшим компонентом  процесса вычислений и обработки  данных. За последние 50 лет произошла  смена уже не одного поколения  компьютеров. И если первые четыре поколения  отличались друг от друга только элементной базой и архитектурой, то так и не созданные «компьютеры пятого поколения» должны были включать в себя функции искусственного интеллекта.

К первому поколению относятся  компьютеры на основе электронных ламп и реле (40-е года XX века). Оперативная память выполнялась на триггерах, позднее на ферритовых сердечниках. Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы – 7 см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 минут одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15-20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось много времени. Быстродействие таких вычислительных систем: 5-30 тыс. арифметических операций в секунду. Данные заносились в память ЭВМ при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом. Такие компьютеры использовались в основном для научно-технических расчетов.

1 июля 1948 года фирма «Белл  телефон лабораториз» разработала электронный прибор, способный заменить электронную лампу – транзистор. Это событие можно считать началом компьютеров второго поколения. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме «Digital Equipment» выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тыс. долларов.

Применение транзисторов в качестве основного элемента в  ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и  к повышению их надежности. Самым  главным отличием транзистора является то, что он один заменяет 40 электронных  ламп и при этом работает с большей  скоростью, выделяет очень мало тепла  и почти не потребляет электроэнергию.

Появление интегральных схем ознаменовало появление машин третьего поколения. Интегральная схема, представляет собой миниатюрную электронную  схему площадью около 10 квадратных миллиметров. Интегральная схема способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых в свою очередь уже  заменил 40 электронных ламп. Частью ЭВМ становятся операционные системы. Многие задачи управления памятью, устройствами ввода/вывода и другими ресурсами  стали брать на себя ОС или же непосредственно аппаратная часть  ЭВМ. Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго  поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа.

Приход ЭВМ четвертого поколения связан с переходом  интегральных схем на большие интегральные схемы и сверхбольшие интегральные схемы. Элементная база позволила достичь  больших успехов в минимизации  размеров, повышении надежности и  производительности ЭВМ. Первым персональным компьютеров можно считать Altair-8800, созданным на базе Intel-8080, в 1974г. Лицо 4-го поколения в значительной мере определяется и созданием супер-ЭВМ, характеризующихся высокой производительностью. Супер-ЭВМ используются при решении задач математической физики, космологии и астрономии, моделировании сложных систем и др.

Термин компьютеры пятого поколения является ничем иным, как  широкомасштабная правительственная  программа в Японии по развитию компьютерной индустрии и искусственного интеллекта, предпринятая в 1980-е годы. Целью программы  было создание «эпохального компьютера»  с производительностью суперкомпьютера  и мощными функциями искусственного интеллекта. Ожидалось добиться существенного  прорыва в области решения  прикладных задач искусственного интеллекта. В частности, должны были быть решены такие задачи как:

создание автоматического  портативного переводчика с языка  на язык (непосредственно с голоса);

автоматическое реферирование  статей, поиск смысла и категоризация

задачи распознавания  и др.

Идея саморазвития системы, по которой система сама должна менять свои внутренние правила и параметры, оказалась непродуктивной – система, переходя через определённую точку, скатывалась в состояние потери надёжности и утраты цельности, резко  «глупела» и становилась неадекватной. За десять лет на разработки было истрачено  более порядка 500 млн. долларов, программа  завершилась, так и не достигнув  цели. На сегодняшний день проект считается  абсолютным провалом.

Компьютеры пятого поколения

Возникновение проекта

К моменту начала проекта  Япония еще не являлась лидером в  области компьютерных технологий, хотя уже достигла большого успеха в реализации компьютеров и приборов, беря за основу американские или английские разработки. Министерство международной торговли и промышленности Японии (MITI) решило форсировать прорыв Японии в лидеры, и с 70-х годов министерство стало строить прогнозы о будущем компьютеров, поручив Японскому центру развития обработки информации (JIPDEC) указать несколько наиболее перспективных направлений для будущих разработок, а в 1979 был предложен трёхлетний контракт для более глубоких исследований, подключая промышленные и академические организации. Именно в это время и появился термин «компьютеры пятого поколения».

Этот термин должен был  подчеркнуть, что Япония планирует  совершить новый качественный скачок в развитии вычислительной техники. Первым поколением считались ламповые компьютеры, вторым — транзисторные, третьим — компьютеры на интегральных схемах, а четвёртым — с использованием микропроцессоров. В то время как  предыдущие поколения совершенствовались за счёт увеличения количества элементов  на единицу площади (миниатюризации), компьютеры пятого поколения должны были для достижения сверхпроизводительности  интегрировать огромное количество процессоров.

Задачи исследования

Главные направления исследований были следующими:

• Технологии логических заключений (inference) для обработки знаний.
• Технологии для работы со сверхбольшими базами данных и базами знаний.
• Рабочие станции с высокой производительностью.
• Компьютерные технологии с распределёнными функциями.
• Суперкомпьютеры для научных вычислений.

Речь шла о компьютере с параллельными процессорами, работающим с данными, хранящимися в обширной базе данных, а не в файловой системе. При этом, доступ к данным должен был осуществляться с помощью языка логического программирования. Предполагалось, что прототип машины будет обладать производительностью между 100 млн и 1 млрд LIPS, где LIPS — это логическое заключение в секунду. К тому времени типовые рабочие станции были способны на производительность около 100 тысяч LIPS.

Ход разработок представлялся  так, что компьютерный интеллект, набирая  мощность, начинает изменять сам себя, и целью было создать такую  компьютерную среду, которая сама начнёт производить следующую, причём принципы, на которых будет построен окончательный  компьютер, были заранее неизвестны, эти принципы предстояло выработать в процессе эксплуатации начальных  компьютеров.

Далее, для резкого увеличения производительности, предлагалось постепенно заменять программные решения аппаратными, поэтому не делалось резкого разделения между задачами для программной  и аппаратной базы.

Ожидалось добиться существенного  прорыва в области решения  прикладных задач искусственного интеллекта. В частности, должны были быть решены следующие задачи:

печатная машинка, работающая под диктовку, которая сразу устранила  бы проблему ввода иероглифического текста, которая в то время стояла в Японии очень остро

автоматический портативный  переводчик с языка на язык (разумеется, непосредственно с голоса), который  сразу бы устранил языковый барьер японских предпринимателей на международной  арене

автоматическое реферирование  статей, поиск смысла и категоризация

другие задачи распознавания  образов — поиск характерных  признаков, дешифровка, анализ дефектов и т. п.

От суперкомпьютеров ожидалось  эффективное решение задач  массивного моделирования, в первую очередь в аэро- и гидродинамике.

Эту программу предполагалось реализовать за 10 лет, три года для  начальных исследований и разработок, четыре года для построения отдельных  подсистем, и последние четыре года для завершения всей прототипной системы. В 1982 правительство Японии решило дополнительно поддержать проект, и основало Институт компьютерной технологии нового поколения (ICOT), объединив для этого инвестиции различных японских компьютерных фирм.

Международный резонанс

Вера в будущее параллельных вычислений была в то время настолько  глубокой, что проект «компьютеров пятого поколения» был принят в компьютерном мире очень серьёзно. После того, как Япония в 1970-е годы заняла передовые  позиции в бытовой электронике, и в 1980-е стала выходить в лидеры в автомобильной промышленности, японцы приобрели репутацию непобедимых. Проекты в области параллельной обработки данных тут же начали разрабатывать в США — в Корпорации по микроэлектронике и компьютерной технологии (MCC), в Великобритании — в фирме Олви (Alvey), и в Европе в рамках Европейской стратегической программы исследований в области информационных технологий (ESPRIT).

Параллельный  суперкомпьютер МАРС в СССР

В СССР также начались исследования параллельных архитектур программирования, для этого в 1985 году было создано  ВНТК СТАРТ, которому за три года удалось  создать процессор «Кронос» и прототипный мультипроцессорный компьютер МАРС.

В отличие от японцев, задача интеграции огромного числа процессоров  и реализация распределённых баз  знаний на базе языков типа Пролог не ставилась, речь шла об архитектуре, поддерживающей язык высокого уровня типа Модула-2 и  параллельные вычисления. Поэтому проект нельзя назвать пятым поколением в японской терминологии.

В 1988 проект был успешно  завершён, но не был востребован  и не получил продолжения по причине  перестройки и невыгодной для  отечественной компьютерной индустрии  рыночной ситуации. «Успех» заключался в частичной реализации прототипной архитектуры (в основном, аппаратных средств), однако подобный японскому «большой скачок» в области программирования, баз данных и искусственного интеллекта в рамках этого проекта даже не планировался.

Трудности реализации

Последующие десять лет проект «компьютеров пятого поколения» стал испытывать ряд трудностей разного  типа.

Первая проблема заключалась  в том, что язык Пролог, выбранный  за основу проекта, не поддерживал параллельных вычислений, и пришлось разрабатывать  собственный язык, способный работать в мультипроцессорной среде. Это  оказалось трудным — было предложено несколько языков, каждый из которых  обладал собственными ограничениями.

Другая проблема возникла с производительностью процессоров. Оказалось, что технологии 80-х годов  быстро перескочили те барьеры, которые  перед началом проекта считались  «очевидными» и непреодолимыми. А  запараллеливание многих процессоров  не вызывало ожидаемого резкого скачка производительности. Получилось так, что  рабочие станции, созданные в  рамках проекта, успешно достигли и  даже превзошли требуемые мощности, но к этому времени появились  коммерческие компьютеры, которые были ещё мощнее.

Помимо этого, проект «Компьютеры  пятого поколения» оказался ошибочным  с точки зрения технологии производства программного обеспечения. Ещё до начала разработки этого проекта фирма  Xerox разработала экспериментальный графический интерфейс (GUI). А позднее появился Интернет, и возникла новая концепция распределения и хранения данных, при этом поисковые машины привели к новому качеству хранения и доступа разнородной информации. Надежды на развитие логического программирования, питаемые в проекте «Компьютеры пятого поколения» оказались иллюзорными, преимущественно по причине ограниченности ресурсов и ненадёжности технологий.

Идея саморазвития системы, по которой система сама должна менять свои внутренние правила и параметры, оказалась непродуктивной — система, переходя через определённую точку, скатывалась в состояние потери надёжности и утраты цельности, резко  «глупела» и становилась неадекватной.

Идея широкомасштабной замены программных средств аппаратными  оказалась в корне неверной, в  дальнейшем развитие компьютерной индустрии  пошло по противоположному пути, совершенствуя  программные средства при более  простых, но стандартных аппаратных. Проект был ограничен категориями  мышления 1970-х годов и не смог провести чёткого разграничения  функций программной и аппаратной части компьютеров.

Оценка проекта

С любых точек зрения проект можно считать абсолютным провалом. За десять лет на разработки было истрачено  более 50 млрд $, и программа завершилась, не достигнув цели. Рабочие станции так и не вышли на рынок, потому что однопроцессорные системы других фирм превосходили их по параметрам, программные системы так и не заработали, появление Интернета сделало все идеи проекта безнадёжно устаревшими.

Неудачи проекта объясняются  сочетанием целого ряда объективных и субъективных факторов:

• ошибочная оценка тенденций развития компьютеров — перспективы развития аппаратных средств были катастрофически недооценены, а перспективы искусственного интеллекта были волюнтаристски переоценены, многие из планируемых задач искусственного интеллекта так и не нашли эффективного коммерческого решения до сих пор, в то время как мощность компьютеров несоизмеримо выросла;
• ошибочная стратегия, связанная с разделением задач, решаемых программно и аппаратно, проявившееся в стремлении к постепенной замене программных средств аппаратными, что привело к излишнему усложнению аппаратных средств;
• отсутствие опыта и глубинного понимания специфики задач искусственного интеллекта с надеждой на то, что авось увеличение производительности и неведомые базовые принципы системы приведут к её самоорганизации;
• трудности, выявившиеся по мере исследования реального ускорения, которое получает система логического программирования при запараллеливании процессоров. Проблема состоит в том, что в многопроцессорной системе резко увеличиваются затраты на коммуникацию между отдельными процессорами, которые практически нивелируют выгоду от параллелизации операций, отчего с какого-то момента добавление новых процессоров почти не улучшает производительности системы;
• ошибочный выбор языков типа Лисп и Пролог для создания базы знаний и манипулирования данными. В 1980-е годы эти системы программирования пользовались популярностью для САПР и экспертных систем, однако эксплуатация показала, что приложения оказываются малонадёжными и плохо отлаживаемыми по сравнению с системами, разработанными обычными технологиями, отчего от этих идей пришлось отказаться. Кроме того, трудность вызвала реализация «параллельного Пролога», которая так и не была успешно решена;
• низкий общий уровень технологии программирования того времени и диалоговых средств (что ярко выявилось в 1990-е годы);
• чрезмерная рекламная кампания проекта «национального престижа» в сочетании с волюнтаризмом и некомпетентностью высших должностных лиц, не позволяющая адекватно оценивать состояние проекта в процессе его реализации.

Архитектура ПК

1. Основная компоновка частей компьютера и связь между ними

При описании архитектуры  компьютера определяется состав входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.

Практически все универсальные  ЭВМ отражают классическую неймановскую архитектуру, представленную на схеме. Эта схема во многом характерна как  для микро ЭВМ, так и для мини ЭВМ и ЭВМ общего назначения.

Рассмотрим устройства подробнее.

Основная часть системной  платы - микропроцессор (МП) или CPU (Central Processing Unit), он управляет работой всех узлов ПК и программой, описывающей алгоритм решаемой задачи. МП имеет сложную структуру в виде электронных логических схем. В качестве его компонент можно выделить:

A). АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций над данными и адресами памяти;

Б). Регистры или микропроцессорная  память - сверхоперативная память, работающая со скоростью процессора, АЛУ работает именно с ними;

B). УУ - устройство управления - управление работой всех узлов МП посредством выработки и передачи другим его компонентам управляющих импульсов, поступающих от кварцевого тактового генератора, который при включении ПК начинает вибрировать с постоянной частотой (100 МГц, 200-400 МГц). Эти колебания и задают темп работы всей системной платы;

Г). СПр - система прерываний - специальный регистр, описывающий состояние МП, позволяющий прерывать работу МП в любой момент времени для немедленной обработки некоторого поступившего запроса, или постановки его в очередь; после обработки запроса СПр обеспечивает восстановление прерванного процесса;

Д). Устройство управления общей  шиной - интерфейсная система.

Для расширения возможностей ПК и повышения функциональных характеристик  микропроцессора дополнительно  может поставляться математический сопроцессор, служащий для расширения набора команд МП. Например, математический сопроцессор IBM-совместимых ПК расширяет возможности МП для вычислений с плавающей точкой; сопроцессор в локальных сетях (LAN-процессор) расширяет функции МП в локальных сетях.

Характеристики процессора: быстродействие (производительность, тактовая частота) - количество операций, выполняемых в секунду.

Разрядность - максимальное количество разрядов двоичного числа, над которыми одновременно может выполняться машинная операция.

2. Понятие архитектуры ЭВМ. Принципы фон Неймана

Архитектурой ПК называется его описание на некотором общем  уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования систем команд систем адресации организации памяти. Архитектура определяет принцип действия, информационные связи взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора; оперативного ЗУ, Внешних ЗУ и периферийных устройств.

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в 1946 году и известны как принципы фон Неймана".

Они таковы:

Использование двоичной системы  представления данных

Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для  технической реализации, удобство и  простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. ЭВМ стали  обрабатывать и нечисловые виды информации - текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера.

Принцип хранимой программы  Нейман первым догадался, что программа  может также храниться в виде нулей и единиц, причем в той  же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы  между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать  для себя программу в соответствии с результатами вычислений. Устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) в современных компьютерах  объединены в один блок - процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних  устройств.

Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров "многоярусно" и включает оперативное  запоминающее устройство (ОЗУ) и внешние  запоминающие устройства (ВЗУ).

ОЗУ - это устройство, хранящее ту информацию, с которой компьютер  работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть  необходимых для нее данных, некоторые  управляющие программы).

ВЗУ - устройства гораздо  большей емкости, чем ОЗУ, но существенно  более медленны.

Принцип последовательного  выполнения операций:

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени  доступна любая ячейка. Отсюда следует  возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным  в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы  с использованием присвоенных имен.

Принцип произвольного доступа  к ячейкам оперативной памяти Программы и данные хранятся в  одной и той же памяти. Поэтому  ЭВМ не различает, что хранится в  данной ячейке памяти - число, текст  или команда. Над командами можно  выполнять такие же действия, как  и над данными.

BIOS - базовая система ввода-вывода, хранящаяся в ПЗУ и предназначенная для выполнения базовых аппаратных функций с учетом особенностей аппаратной части конкретной ПЭВМ. Этим обеспечивается независимость операционной системы и прикладных программ от особенностей ПЭВМ, на которой они функционируют.