Эвм как средство обработки информации
Итак, в предыдущей лекции было сказано, то в конце 40-х годов были сформулированы и воплощены основные идеи и принципы логического и физического устройства ЭВМ. И за малым исключением все современные компьютеры имеют такое же распределение функций и структуру и ее принято называть структурой машины фон Неймана. Прежде чем обсуждать устройство ЭВМ необходимо познакомиться с понятием «архитектура».
Под архитектурой понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач.
Основные компоненты архитектуры эвм
Из рисунка видно, что архитектура и структура ЭВМ это не одно и то же. Структура определяет конкретный состав вычислительного средства на некотором уровне детализации (устройства, блоки, узлы) и описывает связи внутри средства во всей их полноте. Архитектура же определяет правила взаимодействия составных частей вычислительного средства, регламентирует не все связи, а наиболее важные, которые должны быть известны для более грамотного использования данного средства. Так пользователю ЭВМ безразлично, на каких элементах выполнены электронные схемы, а важно другое – как те или иные структурные особенности ЭВМ связаны с возможностями, предоставляемыми пользователю.
Структура и принципы функционирования эвм.
Замечание: технические детали ЭВМ устаревают очень быстро, однако, несмотря на то, что современные ЭВМ внешне не имеют ничего общего с первыми моделями, фундаментальные принципы, напротив, используются в течение очень длительного времени. В частности, это относится к базовым идеям построения вычислительных устройств, выдвинутым в середине 40-х годов Дж. фон Нейманом.
Любая ЭВМ фон-неймановской архитектуры содержит следующие основные устройства:
арифметико-логическое устройство (АЛУ);
устройство управления (УУ);
запоминающее устройство (ЗУ), внутренне и внешнее;
устройства ввода-вывода (УВВ);
пульт управления.
В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое центральным процессором. Обобщенная логическая структура ЭВМ:
Функции памяти:
прием информации из других устройств
запоминание информации
выдача информации по запросу в другие устройства машины
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе (выполнение арифметических и логических операций)
программное управление работой устройств компьютера.
Кроме структуры Нейман предложил основополагающие принципы логического устройства ЭВМ:
Принцип программного управления. Он обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно ему программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. (!! то есть без участия человека)
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке – число, текст, или команда. Над командами можно выполнять такие же действия как и над данными. Этот принципа называют также «принцип хранимой программы». Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений. То есть команды одной программы могут получены как результаты исполнения другой. (трансляторы)
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек, процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
На сегодня подавляющее большинство компьютеров – фон неймановские, но есть и с другой архитектурой (н-р системы для параллельных вычислений). В том числе и IBM PC … успех – реализован принцип открытой архитектуры. ПАА – предусматривает возможность дополнения имеющихся аппаратных средств новыми компонентами без замены старых.