Понятие архитектуры и структуры ЭВМ

Понятие, свойства и способы задания алгоритма.

Элементы ЭВМ.

Преобразование информации (данных) в ЭВМ производится электронными устройствами (логическими схемами), которые в общем случае имеют n входов для входных сигналов и m выходов, с которых снимаются выходные сигналы.

В свою очередь, логические схемы состоят из элементов. Элементом ЭВМ называется ее наименьшая функциональная часть, представляющая собой электронную схему и предназначенная для выполнения элементарных операций над битами двоичной информации.

По функциональному назначению различают следующие группы элементов: логические (вентили), запоминающие и вспомогательные.

Логические элементы ЭВМ предназначены для выполнения элементарных логических операций (И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ и т.п.) над битами двоичных кодов.

Более сложные логические схемы, реализующие сложные логические выражения, строятся путем соединения данных элементов. При этом используются законы булевой алгебры. В частности, переместительный закон

a + b = b + a, распределительный закон

а* (в + с) = а*в + а*с.

Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т. е. путем последовательно во времени выполнения отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задачи.

Алгоритм - это детально описанный способ получения решения, т.е. точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи.

Обычно требуется, чтобы алгоритм обладал следующими свойствами:

l Дискретность. Должен допускать разбиение на более простые этапы (шаги выполнения), причем все шаги алгоритма должны быть такими, чтобы исполнитель мог выполнить их за конечное время.

l Определённость (детерминированность). Выполнение каждого шага алгоритма должно допускать однозначную трактовку.

l Массовость. Алгоритм должен давать решение целой группы задач, отличающихся только исходными данными.

l Выполнимость (конечность, результативность). Должен иметь конечное число шагов, позволяющих получить желаемый результат(ы).

l Эффективность. Общее время работы алгоритма должно быть не просто конечным, но и лежать в некоторых разумных пределах.

Алгоритм задаётся в той форме, которая наиболее понятна исполнителю. Если исполнителем является человек, то используют:

l словесный

l табличный

l графический способ задания (в виде блок-схем)

Базовыми алгоритмическими конструкциями являются:

l линейная

l разветвляющаяся

l циклическая с предусловием

l циклическая с постусловием

Если же необходимо задать алгоритм так, чтобы он был понятен ЭВМ, то он задаётся в виде программы.

Программа – это алгоритм, записанный на некотором языке программирования.

Язык программирования – это совокупность средств и правил представления алгоритма в виде, пригодном для выполнения на ЭВМ.

Программа может быть записана

l на алгоритмическом языке высокого уровня,

l на языке низкого уровня (машинно-ориентированном языке, ассемблере),

l в машинных кодах.

Только машинный язык допускает непосредственное выполнение программы на ЭВМ. Программа, записанная на других языках, требует для создания исполняемого файла выполнение операции трансляции, которая обычно состоит из двух процессов компиляции и компоновки.

В случае, если используется транслятор-интерпретатор, исполняемый файл не создается, интерпретатор воспринимает программу на исходном языке и пооператорно выполняет ее.

Алгоритмические языки по принципам программирования можно разделить на

l языки функционального программирования (LISP)

l языки логического программирования (Prolog)

l процедурно-ориентированные языки (Basic, Pascal, C)

l объектно-ориентированные языки (C++, C#, Java)

l языки сценариев (PHP, JavaScript)

l языки разметки (HTML, XML)

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющих функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач.

Архитектуру ЭВМ следует отличать от её структуры. Структура (конфигурация) ЭВМ определяет её конкретный состав на некотором уровне детализации (устройства, блоки или узлы и т.д.) и описывает связи внутри ЭВМ во всей их полноте.

Архитектура же определяет правила взаимодействия составных частей ЭВМ. Она регламентирует не все связи, а наиболее важные, которые должны быть известны для более грамотного использования ЭВМ.

Дата добавления: 2015-04-24