информатика_1 / лекции / 2-3

Развитие принципов фон Неймана

Рассмотрим развитие принципов фон Неймана для современных компьютеров.

Принцип двоичного кодирования всей информации Дж. Фон Нейман с соавторами обосновали

использование двоичной системы счисления для представления чисел. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации (текстовую, графическую, звуковую, видеоинформацию) в двоичном виде.

Принцип хранимой программы Программа может также храниться в виде нулей и единиц, причем в той же самой

памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений.

Принцип программного управления Суть этого принципа сводится к трём положениям:

1)любая работа выполняется компьютером по программе;

2)исполняемая программа находится в оперативной памяти;

3)программа выполняется автоматически.

Рассмотрим реализацию данного принципа для современных компьютеров.

При переходе к третьему поколению произошло существенное изменение в структуре оперативной памяти. Возникла потребность обрабатывать данные различной длины — числа различной точности и, главное, символы текстов. Это привело к возникновению байтовой организации памяти. Минимальной порцией считываемой информации становится 1 байт, и, соответственно, нумерация (адресация) переходит к отдельным байтам. В результате адреса памяти двух соседних чисел уже отличаются не на единицу, как раньше, а на большую величину.

Совершенно необходимой чертой устройства современного компьютера является возможность одновременного считывания нескольких последовательно расположенных байт. Действительно, если вещественное число одинарной точности хранится в четырёх соседних байтах, а число с двойной точностью занимает восемь, для их эффективной обработки количество считываемых за один раз байт должно быть не менее четырёх.

Для того чтобы компьютер мог автоматически выполнять команды программы, в него заложен специальный алгоритм. Схема этого алгоритма представлена на рис.

Для организации цикла исполнения команд в состав УУ

входят специальные регистры. Наиболее важный из них

называется Счётчиком Команд (СК). Он предназначен для хранения адреса очередной команды. Самое

первое значение СК заносится аппаратным образом:

при включении питания или при нажатии на кнопку RESET СК автоматически устанавливается на входной

адрес программы тестирования и начальной загрузки из

ПЗУ.

Всё дальнейшее функционирование компьютера происходит по программе. Проверив работоспособность

процессора и внешних устройств, компьютер начинает

загружать операционную систему с одного из устройств внешней памяти или по сети и при успешной загрузке

запускает её.