Обобщенная структура ЭВМ

Введение

Развитие Вычислительной Техники (ВТ) обусловлено успехами в 3-х областях:

1. В технологии производства, как элементарной базы ВТ, так и самих машин в целом.

2. В принципах организации ВМ (успехи в развитии архитектуры).

3. В разработке математического и программного обеспечения.

Любая ВМ должна рассматриваться, как некоторый программно – аппаратный комплекс,

обеспечивающий реализацию некоторого класса алгоритмов над информацией.

В процессе работы ВМ все ее компоненты каким-то образом взаимодействуют между собой. Причем уровни рассмотрения этого взаимодействия могут быть различными:

1) Низший уровень: на уровне электрических импульсов.

2) Высший уровень: взаимодействие узлов ВМ на уровне программных модулей (1 и 2

рассматривать не будем).

3) Функциональный уровень каждого отдельного узла: функция и их реализация программно – аппаратными средствами (под этим и понимается понятие “Архитектура”). Опр. Под Архитектурой понимается совокупность свойств и характер ВМ, рассматриваемая

с точки зрения пользователя.

Принцип действия обычной ВМ можно считать копией обычного процесса вычислений

(например, с помощью калькулятора).

Этапы вычислений:

1. Определение и задание порядка вычислений.

2. Задание исходных данных.

3. Выполнение вычислений (для получения промежуточных результатов)

4. Получение конечного результата.

То есть любая ВМ имеет 4 базовых узла.

процессор

Пульт Управления (ПУ)

Устройство управления

Данные,

Программы

Устройство ввода

Память

Оперативная

Внешняя

АЛУ

Устройство вывода

В основе функционирования любой ВМ лежат два фундаментальных понятия в вычислительной технике.

1. понятие алгоритма.

2. принцип программного управления.

Опр. Алгоритм – некоторая однозначно определенная последовательность действий, состоящая из формально заданных операций над исходными данными, приводящая к решению за конечное число шагов.

Свойства алгоритмов:

1. дискретность алгоритма (действия выполняются по шагам, а сама информация дискретна)

2. детерменированность (сколько бы раз один и тот же алгоритм не реализовывался для одних и тех же данных результат один и тот же)

3. массовость (алгоритм “решает задачу” для различных исходных данных из допустимого множества и дает всегда правильный результат)

Опр. Программа – описание алгоритма на каком-либо языке.

Принцип программного управления (ППУ) впервые был сформулирован Венгерским математиком и физиком Джоном фон Нейманом, при участии Гольцтайна и Берца в 1946 году.

ППУ включает в себя несколько архитектурно – функциональных принципов.

1. Любой алгоритм представляется в виде некоторой последовательности управляющих слов – команд. Каждая отдельная команда определяет простой (единичный) шаг преобразования информации.

2. Принцип условного перехода. В процессе вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов возможен автоматический переход на тот или иной участок программы.

3. Принцип хранимой программы. Команды в ЭВМ представляются в такой же кодируемой форме, как и любые данные и хранятся в таком оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). 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).

4. Принцип двоичного кодирования.

5. Принцип иерархии запоминающих устройств (ЗУ).

Дата добавления: 2014-01-06