T Архитектура вычислительной машины по Фон-Нейману

T Принципы построения цифровой вычислительной машины.

Принципы построения цифровой вычислительной машины. Архитектура вычислительной машины по фон Нейману. Основные характеристики ЭВМ.

Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, сформулированных венгерским математиком и физиком Джоном фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы фон Нейманом в 1945г. в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых машин с хранимой программой, т.е. с программой, запомненной в памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого подобного устройства.

В целом принципы фон Неймана сводятся к следующему:

1. Основными блоками цифровой машины являются: блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода.

2. Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами (принцип двоичного кодирования).

3. Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой.

4. Команды в ЭВМ представляются в такой же кодируемой форме, как и любые данные и хранятся в таком оперативном запоминающем устройстве (принцип хранимой программы). Это значит, что если рассматривать содержимое памяти, то без какой-то команды невозможно различить данные и команды. Следовательно, любые команды можно принципиально обрабатывать как данные (информация в ЭВМ отличается не представлением, а способом ее использования).

5. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования (принцип однородности памяти).

6. Устройство управления и арифметическое устройство объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти.

7. Принцип иерархии запоминающих устройств.

8. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой (принцип программного управления).

9. В процессе вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов возможен автоматический переход на тот или иной участок программы (принцип условного перехода).

Согласно принципам фон Неймана, компьютер должен иметь следующие основные устройства:

1.Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции над поступающими в него данными;

2.Устройство управления (УУ), организующее процесс выполнения программ и управляющее работой АЛУ;

3.Память (запоминающее устройство), хранящее выполняемую программу и данные;

4.Внешние устройства, выполняющие ввод-вывод информации из компьютера.

В общих чертах компьютер должен работать следующим образом: вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в память компьютера вводится программа. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая команда программы и организует её выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение из памяти данных и запись обратно результатов, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство. Таким образом, последовательно считывая из памяти и выполняя команды программы, компьютер выполняет вычисления автоматически, без вмешательства человека.

Схема взаимодействия основных устройств компьютера

Дата добавления: 2015-04-25