Архитектура ЭВМ. Принципы фон-Неймана. Основной цикл работы ЭВМ

Представление информации в ЭВМ. Принципы фон-Неймана. Классы современных ЭВМ. Основные узлы персонального компьютера.

Системное программирование

Сервисные программы

Служат в качестве дополнения к ОС и выполняют различного рода сервисные задачи, такие как диагностика аппаратного обеспечения, обслуживание жестких дисков, архивирование и создание резервных копий, обнаружение и удаление компьютерных вирусов.

Первые программы для ЭВМ записывались непосредственно в двоичном коде. В начале 50-х годов появились первые сообщения о разработке первых языков программирования. В 1958г. Появился язык ФОРТРАН. Он предназначен для математических расчетов.

С 1960г. Начал распространяться язык АЛГОЛ. В 1959г. Для решения экономических задач – язык КОБОЛ.

1964 – как универсальный язык для разработки математических, экономических задач и задач системного программирования был разработан универсальный язык ПЛ/1, который широко применялся для больших ЭВМ.

1965 – для персонального ЭВМ был разработан язык Бейсик. Разработан специально для электронщиков, чтобы тестировать компьютер.

1971 – для обучения программированию разработан язык Паскаль.

1972 – было объявлено о разработке языка Си, ориентированного на задачи системного программирования.

Все вышеперечисленные языки программирования предназначены для описания алгоритмов, решения задач. Такие языки наз. процедурно-ориентированными.

1983 – появление языка Си++, дополнение возможностей языка СИ.

СИ++ представляет возможность определения новых типов и реализует работу с объектами, определяемыми пользователем. Языки такого типа называются объектно-ориентированными. В настоящее время такой подход получил очень широкое распространение, очень просто позволяет пользоваться элементом, уже раз созданным.

Существуют проблемно-ориентированные языки на которых описывается постановка задачи и указываются входные данные при этом предполагается, что алгоритм решения будет построен автоматически.

Пролог, Лисп

Используется в ситуациях и.и. и экспертных группах.

Некоторым особняком стоит язык SQL, предназначенный для написания запросов в базу данных.

Языки низкого уровня – ассемблеры, которые являются машинно-ориентированными языками и на этом языке производится непосредственное управление элементами ЭВМ.

Прикладное ПО представляет собой комплекс программ используемых для конкретных задач, в какой либо области.

Представление информации – способ, с помощью которого происходит отображение информации (ее внешняя форма).

Процесс выявления отношений между представлением информации и абстрактной информацией называется пониманием.

Существуют различные системы представления информации.

Высказывательная форма – одна из самых распространенных.

Высказывание – языковое образование, в отношении которого можно сказать, истинно оно или ложно.

Логика высказываний является характерным примером информационных систем.

Информация имеет определенные функции в обществе. Основные из них:

1. Познавательная (цель – получение новой информации). Функция реализуется через следующие этапы:

1) Синтез (создание, производство) информации.

2) Представление информации.

3) Хранение.

4) Восприятие (потребление) информации.

2. Коммуникативная (предназначенная для общения людей между собой). Включает в себя следующие этапы:

1) Передача в производстве.

2) Распределение.

3. Управленческая (цель – формирование целесообразного поведения управляемой системы).

Принципы фон-Неймана:

1. Принцип произвольного доступа к основной памяти означает, что основная память состоит из одинаковых ячеек, и процессору в любой момент времени доступна любая из ячеек для чтения и записи данных. Все ячейки пронумерованы, и номер ячейки определяет ее адрес. Общее количество ячеек называется объемом памяти.

2. Принцип хранимой программы: программа хранится в основной памяти наряду с обрабатываемыми данными. Достаточно сменить программу и данные, и ЭВМ будет решать другую задачу.

3. Принцип универсальности: информация, находящаяся в основной памяти не имеет признаков принадлежности к определенному типу, то есть команды могут рассматриваться как данные.

Архитектура компьютера определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. При этом основное внимание уделяется структуре и функциональным возможностям ЭВМ. Основные функции определяют назначения ЭВМ (обработка, хранение информации; обмен информации с внешними источниками). Дополнительные функции - это функции повышающие эффективность работы ЭВМ (удобный интерфейс пользователя, ввод/вывод данных, надежность/безопасность работы и др.)

Структура компьютера - это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия компонентов ЭВМ.

Основной цикл работы ЭВМ:

Вся деятельность ЭВМ – это непрерывное выполнение тех или иных программ, причем программы эти могут в свою очередь загружать новые программы и т.д.

Каждая команда состоит из отдельных машинных команд. Каждая машинная команда, в свою очередь, делится на ряд элементарных составных частей, которые принято называть тактами. В зависимости от сложности команд она может быть реализована за разное число тактов. Например, пересылка информации из одного внутреннего регистра процессора в другой выполняется за несколько тактов, а для перемножения двух целых чисел их требуется на порядок больше. Существенное удлинение команды происходит, если обрабатываемые данные еще не находятся внутри процессора и их приходится считывать из ОЗУ.

При выполнении каждой команды ЭВМ проделывает определенные стандартные действия:

1) согласно содержимому счетчика адреса команд, считывается очередная команда программы (ее код обычно заносится на хранение в специальный регистр УУ, который носит название регистра команд);

2) счетчик команд автоматически изменяется так, чтобы в нем содержался адрес следующей команды;

3) считанная в регистр команд операция расшифровывается, извлекаются необходимые данные и над ними выполняются требуемые действия.

Затем во всех случаях, за исключением команды останова или наступления прерывания, все описанные действия циклически повторяются.

После выборки команды останова ЭВМ прекращает обработку программы. Для выхода из этого состояния требуется либо запрос от внешних устройств, либо перезапуск машины.

Дата добавления: 2015-04-24