2.3 Эвм как автомат

«Электрон­ные цифровые машины с программным управлением представляют собой пример одного из наиболее распространенных в настоящее время типов преобразователей дискретной информации, называемых дискретными или цифровыми автоматами»(Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов)

Любая вычислительная машина работает автоматически (будь то большая или малая ЭВМ, персональный компь­ютер или Супер-ЭВМ). В этом смысле вычислительная машина как автомат может быть описана структурной схемой, представленной на рис. 2.1.

В предыдущих параграфах была рассмотрена структурная схема вычислительной машины. Исходя из структурной схемы вычислительной машины и схемы автомата, мы можем сопоставить блоки схемы автомата и элементы структурной схемы ЭВМ.

В качестве исполнительных элементов в автомат включаются:

• арифметико-логическое устройство:

• память;

• устройства ввода—вывода информации.

Управляющим элементом автомата является устройство управления, которое собственно обеспечивает автоматический режим работы. Как уже отмечалось, в современных вычислительных устройствах основным исполнительным элементом является процессор или микропроцессор, который содержит в себе АЛУ, память, устройство управления.

Вспомогательными устройствами автомата могут быть всевозможные дополнительные средства, улучшающие или расширяющие возможности автомата.

ЭВМ — программно-управляемый цифровой автомат.

• ЭВМ — автомат для переработки и преобразования цифровой или дискретной информации. Это означает, что вся подаваемая на вход ЭВМ информация (текстовая, графическая, числовая и т. п.) должна быть преобразована в набор цифр или чисел, представленных в выбранной системе счисления. Как уже отмечалось, выбор системы счисления является очень ответственной задачей для разработчика.

• ЭВМ управляется специальной программой, которая может либо вводиться в ЭВМ, либо храниться в её памяти. Следует подчеркнуть очень важные функции памяти ЭВМ.

Далее более подробно охарактеризуем каждый функциональный блок ЭВМ.

• Память (запоминающее устройство) — функциональная часть ЭВМ предназначенная для хранения входной информации, выходной информации, промежуточных результатов, вспомогательной информации В памяти машины находятся также программы решения задач, через команды которых осуществляется управление работой всей машины.

Основные параметры, характеризующие память, — емкость и время обращения к памяти.

Емкость памяти — количество байт информации, которое можно записать в памяти. .

Время обращения — интервал времени между началом и окончанием ввода (вывода) информации в память (из памяти). Оно характеризует затра­ты времени на поиск места и запись (чтение) слова в память (из памяти).

• Арифметико-логическое устройство (АЛУ) — функциональная часть ЭВМ, которая выполняет логические и арифметические действия, необходи­мые для переработки информации, хранящейся в памяти. Оно характеризует­ся временем выполнения элементарных операций; средним быстродействи­ем, т. е. количеством арифметических или логических действий (операций), выполняемых в единицу времени (секунду); набором элементарных дейст­вий, которые оно выполняет. Важной характеристикой АЛУ является также система счисления, в которой осуществляются все действия.

В микропроцессорах важную роль играют шины данных и адресные ши­ны или адресные магистрали.

Вычислительные машины, построенные на основе микропроцессора, называются микроЭВМ и отличаются тем, что обычно имеют два вида памяти: RAM (Random-Access-Memory) — память с произвольной выбор­кой (ППВ) и ROM (Read-Only-Memory) — постоянная память (ПИ) на ин­тегральных схемах. В постоянную память можно вложить уже новый транслятор с алгоритмического языка или готовый пакет программ, выпол­няющий определенную функцию. Это позволяет расширить возможности микроЭВМ путем изготовления модулей расширения в виде ROM. На рисунке 2.2. представлена структурная схема микропроцессора. Струк­турная схема микроЭВМ представлена на рис. 2.3.

Наличие входного и выходного каналов, а также средств и методов взаимодействия (интерфейса) ЭВМ с внешними устройствами позволяет существенно повысить скорость работы всего комплекса от ввода инфор­мации в машину до вывода ее. Фактически для осуществления подобного принципа работы необходимо иметь несколько ЭВМ, выполняющих разные функции: управление работой всего комплекса устройств, выполнение ариф­метических и логических действий, ввод и вывод информации. Все это сви­детельствует о существенном усложнении структуры ЭВМ, и эта тенденция сохраняется для персональных ЭВМ, к которым уже в полной мере можно применять термин «вычислительные системы» .

Рис. 2.2. Структурная схема микропроцессора

Рис.2.3. Структурная схема микроЭВМ