12.Программа. Подготовка программы к выполнению.

Любая ВМ работает под управлением программы. Программу, написанную на языке высокого уровня, необходимо преобразовать в набор инструкции. Этот перевод осуществляется специальной программой – транслятор, которая может быть:

• Компилирующего вида – анализирует и преобразует исходный текст программы в «объектный код» (промежуточное состояние программы в относительных адресах и с неразрешенными внешними ссылками). Затем программа, представленная в объектном коде, обрабатывается служебной программой – компоновщиком, которым осуществляется подключение внешних программ (разрешение внешних ссылок). В результате образуется абсолютный/загрузочный код с абсолютной адресацией машинных команд. Если можно сохранить с расширением файла .exe, то программу можно использовать без среды программирования.

• Интерпретирующего вида – сразу производит анализ, перевод в машинный код и выполняет программу строка за строкой. Поэтому интерпретатор должен находиться в оперативной памяти в течение всего времени, скорость выполнения программы уменьшается, но имеется возможность организации диалогового, т.е. интерактивного способа выполнения программы.

13. Отладка программы. Методы поиска ошибок.

Отладка — этап разработки компьютерной программы, на котором обнаруживают, локализуют и устраняют ошибки. Чтобы понять, где возникла ошибка, приходится:

• узнавать текущие значения переменных;

• выяснять, по какому пути выполнялась программа.

Существуют две взаимодополняющие технологии отладки.

• Использование отладчиков — программ, которые включают в себя пользовательский интерфейс для пошагового выполнения программы: оператор за оператором, функция за функцией, с остановками на некоторых строках исходного кода или при достижении определённого условия.

• Вывод текущего состояния программы с помощью расположенных в критических точках программы операторов вывода — на экран, принтер, громкоговоритель или в файл.

Обнаруживать ошибки можно на тестовых наборах данных.

13. Структурная схема эвм. Центральные устройства компьютера. Назначение.

Фон Нейман описал, каким должен быть компьютер, чтобы он был универсальным и удобным средством для обработки информации. Он прежде всего должен иметь следующие устройства:

• Арифметическо-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции

• Устройство управления, которое организует процесс выполнения программ

• Запоминающее устройство для хранения программ и данных

• Внешние устройства для ввода-вывода информации.

В ПК система ввода/вывода информации организована по способу единого интерфейса (подключение к единой магистрали (шине)).

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон - неймановских.

Схемы

13. Процессор. Центральный процессор (микропроцессор), схема, функции и принцип работы. Подходы, обеспечивающие высокую производительность микропроцессоров.

Центральный процессор - это центральное устройство компьютера, в виде электронного блока либо интегральной схемы (микропроцессора), которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера.

В состав центрального процессора входят:

1. Устройство управления (УУ);

2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ);

3. Запоминающее устройство (ЗУ) на основе регистров процессорной памяти и кэш-памяти процессора;

4. Генератор тактовой частоты (ГТЧ).

• Устройство управления организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её работы.

• Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и др. Работает только с целыми символами, вещественные обрабатываются другими сопроцессорами.

• Запоминающее устройство - это внутренняя память процессора. Регистры служит промежуточной быстрой памятью, используя которые, процессор выполняет расчёты и сохраняет промежуточные результаты. Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций.

• Генератор тактовой частоты  генерирует электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. В ритме ГТЧ работает центральный процессор.

В современных ЭВМ функцию ЦП выполняет микропроцессор, который представляет собой сверхбольшую интегральную схему,  реализованную в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем. Центральный процессор вставляется в специальное гнездо, расположенное на материнской плате, и электрически соединяется с другими устройствами компьютера с помощью большого количества выводов. Большая часть этих выводов предназначена для подключения к шинам данных, управления и адреса компьютерной системы.

При выполнении программы все команды и обрабатываемые данные хранятся в оперативной памяти (ОЗУ, или оперативном запоминающем устройстве). Центральный процессор генерирует команды обращения к блоку оперативной памяти, в ответ на которые последний либо выдает на шину данных содержимое запрошенной ячейки оперативной памяти, либо записывает содержимое шины данных в заданную, с помощью шины адреса, ячейку памяти.

Основные характеристики микропроцессора, определяющие его производительность:

• Тактовая частота;

• Степень интеграции (технологические нормы, определяются размером кристалла и количеством транзисторов, реализованных в нем);

• Разрядность обрабатываемых данных (выделяют внутреннюю и внешнюю разрядность внутренних регистров – определенное количество бит, которыми микропроцессор может обмениваться с другими элементами ЭВМ);

• Технология обработки команд и данных (в современных микропроцессорах используется одновременно несколько устройств, что позволяет одновременно обрабатывать несколько устройств, обработка происходит в конвейерном режиме).