26.09.2012 — Лекция №5

2-я фаза коамнды — исполнительная, во время которой операнды изи ЗУ пересылаются в АЛУ, выполняется указанная операция команды и результат выполнения передается в ЗУ, считывается очередная команды и т.д.

Основной недостаток архитектуры фон-Неймана: неравномерная загрузка отдельных блоков ЭВМ. Во время выполнения одной кооманды обращение к ЗУ происходит 4 раза, поэтому все ЭВМ на первых этапах развития совершенствовались путем увеличения быстродействия работы ЗУ.

Поэтому для повышения эффективности работы ЭВМ была предложена регистровая архитектура, которая используется до настоящего времени. В этой архитектуре вводится дополнительный регистр-аккумулятор (наполнительный) — двухступенчатый регистр, хранящий один из 2х операндов и результат выполнения операции. Благодаря этому число обращения к памяти снижается до 2х раз. Для реализации этой архитектуры в состав ЭВМ были введены дополнительные команды пересылки данных. Т.о если использовать всего один регистр, то необходимо часто использовать эти команды пересылки, что опять снижает эффективность ЭВМ. Разработчики ЭВМ стали увеличивать число наполнительных регистров общего назначения (от 8 до 64 штук). Т.к оба операнда и результат стали храниться в регистрах, понадобилось всего одно обрашение к ЗУ для чтения команды.

При дальнейшем развитии ЭВМ стали использоваться языки программирования высокого уровня (основные понятия — функции и процедуры). При вызове любой функции необходимо сохранить содержимое регистров общего назначения для работы предшествующих функция и загрузить их снова новыми данными, поэтому эффективность работы ЭВМ (регистровой архитектуры) при работе с языками высокого уровня резко падает.

Поэтому была предложена новая, более эффективная архитектура ЭВМ — стековая, в которой используется понятие стека.

Стек — способ организации упорядоченного хранения данных по принципу «первый вошел, последний вышел». Стек иногда называют магазинным принципом памяти (LIFO). Основное достоинство стека — адрес ячейки памяти формируется автоматически без участия программы в последовательно расположенных ячейках памяти, считывание — наоборот, без формирования адреса, что намного более эффективно. Таким образом, переходя на подпрограмму, программист записывает содержимое регистра на вершину стека с помощью специальных команд. При возвращении с подпрограммы. При возвращении с подпрограммы функции содержимое с вершины стека считывается и восстанавливается в регистрах. Т.о эта архитектура реализована во всех современных ЭВМ, а стек обычно реализуется на ЗУ общего пользования, но для этого вводится специальный дополнительный регистр — указатель вершины стека (стек-поинтер). Он всегда указывает на адрес ячейки памяти, в которую можно записать или с которой можно считать информацию. При каждом обращении к стеку содержимое меняется автоматически, при чем при записи в стек содержимое уменьшается на 2, при чтении — увеличивается на 2. В языках высокого уровня стек используется не только для хранения и восстановления содержимого регистров, но и для передачи параметров функций.

Кроме того, в состав аппаратных средств ЭВМ входят шины — совокупность мультиплексоров и демультиплексоров, обеспечивающих электрическое соединение между всеми блоками ЭВМ, для передачи информации определенного типа. Так же используется понятие магистрали — совокупность шин для передачи различного рода информации. Так же используется понятие канала — совокупность шин, предназначенных для временного соединения двух устройств (абонентов).

ASSEMBLER

Assembler — машинно-ориентированный язык программирования. Позволяющий использовать все ресурсы ЭВМ с такой же полнотой, как программирование в машинных кодах.