2.3.Принципы организации и функционирования эвм Джона фон Неймана. Обобщенная структура эвм. Характеристика и назначение основных устройств эвм.

В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения ДЖОНОМ фон НЕЙМАНОМ. Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков: устройства ввода/вывода И., память компьютера, процессор, состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ).

Обобщенная структура ЭВМ:

--Устройство ввода—Память—Устройство вывода. С памятью «в обе стороны» связано арифметико-логическое устройство, с которым так же связано устройство управления. Два последних элемента образуют процессор.

Принцип двоичного кодирования: вся И., поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.

Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Программа - упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.

Команда - инструкция машине на выполнение элементарной операции.

Машинный язык - набор операций, кот. может выполнять компьютер, и правил их записи.

Принцип адресности: структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет давать имена областям памяти и обращаться к хранимым в них значениям или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти.

Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Устройства ввода и вывода обеспечивают ЭВМ связь с внешним миром. Устройства ввода осуществляют считывание И. и ее представление электрическими сигналами, воспринимаемыми памятью. Устройства вывода преобразуют электрические сигналы, поступающие из памяти и несущие в себе И. о результатах обработки данных, в форму машинописного текста, графика, других изображений на экране, бумаге. Память ЭВМ содержит программы, исходные данные, промежуточные результаты и другую И., необходимую ЭВМ для разных операций. Вычисления, заданные программой, реализуются процессором через выбор нужных команд в памяти.

2.4. Понятия программы, алгоритма, команды и ее структуры. Программный принцип управления.

Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Программа - упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке. Программа описывает операции, которые необходимо выполнить для решения поставленной задачи.

Действия над данными, предписываемые программой, называются операциями, а элементарное предписание, предусматривающее выполнение определенной операции, - командой.

Машинный язык - набор операций, кот. может выполнять компьютер, и правил их записи.

Практические задачи решаются лишь в том случае, если известен алгоритм их решения. Алгоритм – точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в конечный результат.

Программирование – процесс создания программ с использованием различных языков программирования.

Программное обеспечение (ПО) – совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку И..

Структура команды: код операции—адрес первого операнда—адрес второго операнда—адрес помещения результата—адрес следующей команды.

Любая программа в зависимости от назначения и функций относится к одному из 2-х классов: системное (общее) и прикладное (специальное) ПО. Системное ПО обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному ПО относят: операционные системы и их пользовательский интерфейс; системы программирования; программы технического обслуживания. Прикладное ПО обеспечивает решение пользовательских задач. Ключевое понятие – пакет прикладных программ.

2.5.Перспективы развития ЭВМ.

Развитие быстродействия, надежности, снижение стоимости, энергопотребления, габаритов. Закон Мура – число транзисторов на кристалле микропроцессора удваивается примерно каждые два года.

Оптические компьютеры, носителем И. в которых будет световой поток.

Биокомпьютеры - гибрид информационных технологий и биохимии (искусственные нейронные цепи, эволюционное программирование, генные алгоритмы, ДНК-компьютеры, клеточные компьютеры).

Квантовые компьютеры, работающие на принципах квантовой механики.

Совершенствование структурной и логической организации за счет: повышения информационной емкости обрабатываемых данных (повышение разрядности системной шины и процессора, разделения единой шины данных и программ на две, увеличение значности обрабатываемых данных); применения сопроцессоров; создания RISK-компьютеров; реализации конвейерной и параллельной обработки, использование кэш-памяти. Метакомпьютер – стереть барьеры между разнородными, пространственно распределенными вычислит. системами и образовать сверхкомпьютер, кот. выступал бы в виде единой вычислительной среды, доступной с любого рабочего места (ПК или станции).