Программа. Исходные данные, Результаты

Исходные данные, Результаты

Рис.4.3. Структурная схема канонической ЭВМ

Функции устройства счёта выполняет арифметико-логическое устройство (АЛУ). АЛУ предназначено для выполнения всех предусмотренных в машине арифметических и логических операций над операндами.

Операндом называется любое число или другое слово стандартных для данной машины размеров, над которыми производится операция.

Функции листа бумаги выполняет запоминающее устройство (ЗУ), чаще всего магнитное. ЗУ предназначено для запоминания, хранения всей информации, необходимой для решения задач в машине: исходных данных, программ, промежуточных и окончательных результатов.

ЗУ разбивается на ячейки, также как и лист бумаги - на строки. Все эти ячейки пронумерованы. Номера ячеек ЗУ называются адресами.

Каждая ячейка имеет стандартный для данной машины объём (ёмкость).

Функции человека выполняет устройство управления (УУ). УУ предназначено для управления и согласования в работе всех устройств машины в соответствии с выполняемой программой.

Программой называется последовательность операций, которая приводит к получению результата. Программа состоит из отдельных команд. Каждая команда предписывает определённую операцию над числами (операндами) и указывает адреса этих операндов.

Программа и исходные данные вводятся в ЗУ ЭВМ по указанным адресам. Ввод осуществляется с помощью какого-либо устройства ввода.

Вывод результатов решения задачи осуществляется с помощью устройства вывода.

Устройства ввода и вывода не имеют аналогов в ручном решении. Они необходимы для доступа человека к запоминающему устройству.

Таким образом, структура ЭВМ аналогична структуре процесса «ручного» решения задач и соответствующий состав элементов. В результате научно-технического прогресса меняется только элементная база и улучшается качество характеристик ЭВМ. Общая структура остаётся неизменной.

II. Принципы программного управления.

Идея заменить человека автоматом, действующим по определённой программе решаемой задачи, была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем ещё в 1833 году. В этом году им был создан первый «многоцелевой компьютер» названный аналитической машиной. Она могла оперировать числами с 50 десятичными знаками и сохраняла до 1000 чисел. Эта машина по праву считается предшественником современного компьютера.

Однако, практически развить идею в то время не удалось. Из-за недостаточной точности механической обработки шестерёнок и механизмов первый ПК так и не был полностью достроен. Технический уровень производства того времени был слишком низок.

Только в 1944 году в США была построена вычислительная машина на электромагнитных реле с управлением от перфоленты, на которой перфорировалась программа (последовательность) вычислений. Однако, такого типа машины не имели больших перспектив, так как команды исполнялись только в той последовательности, в которой они были отперфорированы. Ввиду этого не было возможности организовать циклические и разветвляющиеся вычислительные процессы.

Современные принципы программного управления сформулированы в 1945-47 годах Джоном фон Нейманом. Они таковы:

1. Программа работы машины хранится в памяти машины, т.е. там же, где и исходные данные – это принцип хранимой в ЗУ программы.

2. Команды, программы и числа (операнды) представляются в машине одинаково в виде n-разрядного двоичного числа, и, в этом смысле, не отличаются.

Следствия:

1. Команды могут «обрабатываться», как числа. Следовательно, ЭВМ может изменять автоматически команды программы, например: изменять значения адресов для организации циклических вычислений.

2. Машина способна анализировать промежуточные результаты и автоматически выбирать один из нескольких имеющихся в программе путей продолжения вычислительного процесса. Так организуются разветвляющиеся вычислительные процессы.

Дата добавления: 2014-12-29