• Определение и понятия архитектуры эвм

Понятие впервые введено в 60-х годах 20-го века при создании машин семейства IBM 360.

Это понятие было сформулировано специалистами IBM и было определено как «полная и детальная спецификация интерфейса пользователя ЭВМ» (определение 1).

Под пользователем понимается. Что он имеет доступ к аппаратурно-программным средствам ЭВМ с целью обеспечения переработки информации. Пользователи это программисты, занятые отладкой и производством прикладных или системных программ на ЭВМ или специалисты, подключающие технические комплексы (машины), технические средства (интеллектуальные терминалы).

Под интерфейсом понимается та часть аппаратурно-программных средств ЭВМ, которая обеспечивает общение пользователя с ЭВМ. Эффективность работы с ЭВМ определяется возможностями или специальными особенностями интерфейса.

Спецификация – это документ, в котором содержится перечень всех компонент, входящих в описание или сопровождение ПО и устройств ЭВМ.

Определения и понятие, определяемые работниками IBM определяют архитектуру ВТ в самом широком смысле. Под «арх. ЭВМ» в узком смысле, как и вообще в любых других средствах обработки информации понимается совокупность их свойств и характеристик, удовлетворяющих потребностям пользователя.

В 70х годах на кафедре кибернетики МИЭМ имелись АЭВМ и ЭВМ. Они находились на втором этаже на нынешней кафедре кибернетики. В качестве ЭВМ использовались машины ЕС ЭВМ: ЕС-1020, ЕС-1033. Летняя практика проводилась в НИИ ЦЭВТ – НИИ центра электронно-вычислительной техники на IBM-360.

• Общее определение архитектуры средств обработки информации

Понятие архитектуры ЭВМ и вычислительного средства применяют не только пользователи, но и специалисты – создатели аппаратурно-программных комплексов обработки информации.

(Определение 2) Архитектура вычислительного средства это совокупность его свойств и характеристик.

Для пользователей средств ВТ некоторые характеристики и свойства могут быть малозначимыми. Для разработчиков этих средств те же характеристики и свойства могут быть весьма существенными (внутренняя функция структуры и организации вычислительных процессов).

Для разных спецов одно и то же вычислительное средство в архитектурном плане выполняется различным образом.

Узких специалистов занимают в большей степени архитектурные аспекты, разработчиками и пользователями которых они являются.

Для программистов важно знать такие архитектурные аспекты, которые обеспечивают написание ПО. При написании ПО на языке ассемблер, используются внутренние регистры и команды АЛУ, разрядность хранимых и передаваемых данных, адреса векторов внутренних и внешних прерываний и др.

Для всех спецов в области обработки информации наибольший интерес представляют методология разработки вычислительных средств, их аппаратных и программных частей, концептуальные основы и принципы построения, схемотехнические решения новых способов обработки информации с лучшими параметрами, алгоритмы и функциональная организация СВТ.

Методика обеспечения контроля и диагностики, показатель технико-экономической эффективности, стоимость одной операции, надёжность.

(Определение 3) Архитектура ВТ это концепция взаимосвязи и функционирования его аппаратурных и программных компонентов.

Это определение базируется на понятии канонической структуры Фон-Неймана, по этому определение «концепция вычислителя» раскрывается через совокупность свойств и характеристик, характерных ВТ.

Среди вычислительных средств можно выделить выч. машины и выч. системы.

Фон-неймановская архитектура определяет такую функциональную организацию вычислительной машины, при которой она состоит их двух основных частей: памяти и процессора.

Современное понятие фон Неймановской архитектуры включает наличие канала передачи данных (ОШ), через который осуществляется передача информации в виде данных, команд и управляющих сигналов (шины адреса, данных, управления).

В Фон-Неймановской арх. возникают два информационных потока:

• Команд

• Данных (поток операндов и поток результатов)

Поток данных порождается, управляется и обрабатывается потоком команд.

рис. Функционнальная организация архитектуры Фон-Неймона

Классификация архитектур ВМ и ВС на основе потоков была предложена в 1966г.

В соответствии с такой классификацией Фон-неймановская архитектура ВМ относится к классу SISO (Single-Instruction Stream, Single Data Stream).

Классификация Флинка с архитектурой Фон-Неймана акцентирует внимание на функции ЭВМ, когда поток команд управляет обработкой одиночного потока данных.

Архитектура почти всех ЭВМ первого поколения построена на элементарной базе электронных ламп, 2го поколения – на транзисторах, 3его – на информационных системах, представляющих собой модифицированные Фон-Неймановские вычислительные архитектуры

В качестве элементарной базы 3его поколения используется интегральные схемы(IS) средней сложости состоящий из достаточно большого количества активных элементов транзистора и пассивных элементов- сопративление, емкостей и индуктивности.

Определение 1 использует понятие интерфейс, 2 – акцентирует внимание на совокупности свойств и характеристик, а 3 – акцентирует внимание на взаимосвязях и функциях компонентов.

4 класса ВА по Флинну: SISD - ОКОД, SIMD - ОКМД, MISD - МКОД, MIMD – МКМД, где О –один поток, М – много потоков, К – команд, Д – данных.

(Определение 4) Архитектура ЭВМ в узком смысле это логическое построение вычислений. Представляемых программисту на уровне команд данных адресации. Для архитектурного решения в узком смысле:

системы комад

адрасация

формат данных

По этому по системе команд, форматных данных и команд и типов адресации, можно судить об архитектурных особенностях сравнения различных ЭВМ.

(Определение 5) Архитектура ЭВМ в широком смысле это архитектура в узком смысле + структурная организация вычислительной машины: по уровню состава устройств, по емкости памяти всех видов, наличию специализированных процессоров, интерфейсов коммутационных каналов.Ресурс вычислительной системы определяется суммарной производительностью всех видов памяти, суммарной способностью всех комутационной программы.

Таким образом, архитектура в узком смысле для программиста определяется командами вычислительной машины и возможностями языка Assembler. Архитектура в широком смысле дает представление для пользователей о возможностях программирования на языке низкого уровня ассемблер, входящего в конфигурацию вычислительной системы.

Архитектура в широком смысле является представлением организационной структуры вычислительной машины для пользователя, который разбирается одинаково хорошо в вопросах программирования и в конструктивных особенностях данной ЭВМ.