Многоуровневая организация ЭВМ

Архитектура ЭВМ фон Неймана.

Определения и понятия архитектуры ЭВМ.

Введение в архитектуру ЭВМ.

ЭВМ - механическое устройство (переработка энергии). Архитектура ЭВМ – понятие появилось в 60-е годы: IBM 360, ЕС ЭВМ.

Архитектура ЭВМ – структурная организация ЭВМ, в виде совокупности функциональных блоков и связей между ними.

Понятие включает в себя следующие компоненты:

1. структурная схема.

2. типы обрабатываемых данных и их представление в машине.

3. организация основной памяти.

4. формат команды и способы адресации операндов.

5. набор регистров процессора.

6. система команд.

7. интерфейс, устройство ввода-вывода.

Джоном фон Нейманом Совместно с Голдстейнаном и Берксом опубликовал отчет «Пред-ое обсуждение логического конструирования ЭВУ», в котором конструировал принципы ЭВМ фон Неймана.

Принципы:

1. программное управление работы ЭВМ.

2. принцип хранимой программы. При загрузке программы на выполнение, программа загружается в основную память, что и данные, только команды выбираются в устройство управления, а данные в АЛУ (Арифметическо-логическое управление).

3. линейная адресация основной памяти, состоящая из слов фиксированной длины.

4. принципы условного перехода, организация ветвлений и организация циклов.

5. принцип использования двоичной системы счисления(присутствуют лишь 2 элемента и развитие математического аппарата(булево алгебры)).

6. принцип иерархической организации запоминающего устройства (объем памяти, быстродействие и цена). АЗУ – самая быстродействующая. Для достижения компромисса, память строя так, что самая быстродействующая память имеет минимальный объем, с уменьшением быстродействия увеличивается объем памяти.

Архитектура фон Неймана – характеризуется последовательной выборкой команд и данных через общий интерфейс памяти (централизованным последовательным управлением).

В конце 70-х появились параллельные архитектуры (использование конвееров).

Современные ПК – последовательные структуры (параллельной архитектуры). Для повышения быстродействия в рамках архитектуры фон Неймана используется параллельная архитектура (кэш-память, дополнительные устройства).

Идею развивал Танненбаум.

Основой функционирования ЦВМ является способность выполнять заданные команды, образующие машинный язык. Однако низкий уровень машинных языков делает их непосредственное использование неудобным и затруднительным.

Существует 2 способа решения этой проблемы, основанных на введении нового набора команд, более удобного в обращении. Обозначим машинный язык как Я1, а язык, составленный новыми командами как Я2. Однако машина может выполнять только программы, написанные на Я1.

1 спос. Трансляция программы, написанной на Я2, в программу на Я1 путем последовательной замены команд Я2 эквивалентной последовательностью команд Я1, затем ЭВМ выполняет эту программу.

2 спос. Интерпретация. Специальная программа-интерпретатор, на вход которой поступает программа на языке Я2 и каждая команда программы отдельно преобразуется в последовательность команд Я1 и сразу же выполняется.

Часто бывает удобно вообразить существование гипотетической виртуальной машины, машинным языком которой является Я2. Можно составлять программы для виртуальных машин, считая, что последние действительно существуют.

Дата добавления: 2014-01-06