Федеральное агентство по образованию

Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М. Ф. Решетнева

Организация эвм и систем

Учебное пособие

для студентов, обучающихся по направлению

«Информатика и вычислительная техника»

Красноярск 2008

УДК 681.3(075)

Организация ЭВМ и систем : учебное пособие по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов спец. очной формы обучения /сост.: К. В. Богданов, В. А. Сарычев ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. — Красноярск, 2008. — с.

© Сибирский государственный аэрокосмический

университет имени академика М. Ф. Решетнева, 2008

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 7

Глава 1. Становление и эволюция цифровой вычислительной техники 8

1.1. Определение понятия «архитектура» 9

1.2. Уровни детализации структуры вычислительной машины 9

1.3. Эволюция средств автоматизации вычислений 11

1.3.1. Нулевое поколение (1492-1945) 13

1.3.2. Первое поколение(1937-1953) 16

1.3.3. Второе поколение (1954-1962) 19

1.3.4. Третье поколение (1963-1972) 21

1.3.5. Четвертое поколение (1972-1984) 22

1.3.6. Пятое поколение (1984-1990) 23

1.3.7. Шестое поколение (1990–) 24

1.4. Концепция машины с хранимой в памяти программой 25

1.4.1. Принцип двоичного кодирования 27

1.4.2. Принцип программного управления 27

1.4.3. Принцип однородности памяти 28

1.4.4. Принцип адресности 28

1.5. Фон-неймановская архитектура 28

1.6 Типы структур вычислительных машин и систем 31

1.6.1. Структуры вычислительных машин 31

1.6.2. Структуры вычислительных систем 32

1.6.3. Перспективные направления исследований в области архитектуры 34

Контрольные вопросы 35

Глава 2. Архитектура системы команд 36

2.1. Понятие архитектуры системы команд 36

2.2. Классификация архитектур системы команд 37

2.2.1. Классификация по составу и сложности команд 38

2.2.2. Классификация по месту хранения операндов 41

2.3. Форматы команд 49

2.3.1. Длина команды 50

2.3.2. Разрядность полей команды 51

2.3.3. Количество адресов в команде 52

2.4. Выбор адресности команд 53

2.4.1. Адресность и емкость запоминающего устройства 54

2.4.2. Адресность и время выполнения программы 54

2.4.3. Адресность и эффективность использования памяти 54

2.5. Способы адресации операндов 55

2.5.1. Непосредственная адресация 56

2.5.2. Прямая адресация 57

2.5.3. Косвенная адресация 57

2.5.4. Регистровая адресация 58

2.5.5. Косвенная регистровая адресация 59

2.5.6. Адресация со смещением 60

2.5.7. Относительная адресация 61

2.5.8. Базовая регистровая адресация 62

2.5.9. Индексная адресация 64

2.5.10. Страничная адресация 65

2.6. Цикл команды 66

2.7. Основные показатели вычислительных машин 67

Контрольные вопросы 69

Глава 3. Программная модель процессора на примере Intel i8086 70

3.1. Программная архитектура х86 70

3.2. Микропроцессор 8086 73

3.3. Доступ к ячейкам памяти 75

3.4. Команды микропроцессора 78

3.5. Основные группы команд и их краткая характеристика 79

3.6. Способы адресации в архитектуре x86 80

Лабораторная работа №1. Программная архитектура процессора i8086 84