лионы таких устройств. Триггер служит основой для построения функциональных узлов, способных хранить числа, осуществлять их передачу, а также выполнять с ними некоторые специальные операции. Такие функциональные узлы называются регистрами.

во, реализующее арифметическую операцию сложения двух целых чисел. Остальные опера- ции реализуются с помощью представления чисел в специальном дополнительном коде.

2.5. Архитектура ЭВМ

То общее, что есть в строении ЭВМ, относят к понятию архитектуры. Это приводит к тому, что все машины одного семейства, независимо от фирмы производителя, способны выполнить одну и ту же программу. К архитектуре ЭВМ относят следующие общие принци- пы построения ЭВМ:

§структура памяти ЭВМ;

§способы доступа к памяти и внешним устройствам;

§возможность изменения конфигурации компьютера;

§система команд;

§форматы данных;

§организация интерфейса.

Воснову построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1946 г. коллективом авторов во главе с фон Нейма-

ном в статье “Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно- вычислительного устройства”.

qПринцип использования двоичной системы для кодирования данных. Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для тех-

Джон фон Нейман (1903 – 1957) – американский математик.

64

нической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций.

qПринцип “хранимой программы”. Первоначально программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Это было весьма неудобным и трудоемким занятием. Принцип хранимой программы со- единяет запись самой программы и данные к ней в один двоичный код. Отсут- ствие принципиальной разницы между программой и данными дало возмож- ность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результа- тами вычислений. Принцип хранимой программы содержит в себе несколько принципиальных идей.

Идея программного управления. Программа состоит из набора команд, выпол- няемых процессором автоматически в определенной последовательности. Вы- борка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд.

Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нём адрес очередной команды на длину команды. Поскольку команды программы распо- ложены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных адресов памяти.

Идея однородности памяти. Так как программа и данные хранятся в одной и той же памяти, то компьютер не различает, что храниться по определенному адресу памяти – число, текст или программа. Это открывает целый ряд воз- можностей. Во-первых, программа в процессе выполнения может также под- вергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила по- лучения некоторых её частей. Во-вторых, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом прин- ципе основаны методы трансляции – перевода текста программы с языка про- граммирования высокого уровня на язык конкретной машины.

Идея адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных адресов. Процессору в произвольный момент доступен любой адрес. Это даёт возможность присваивать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процес- се выполнения программ с использованием присвоенных имён.

qПринцип логического устройства ЭВМ. Основными блоками по Нейману яв-

ляются: устройство управления (УУ), арифметико-логическое устройство

(АЛУ), память, внешнее запоминающее устройство (ВЗУ) и устройства ввода и вывода.

Компьютеры, построенные на основе перечисленных принципов, относятся к типу фон-неймановских. Однако существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-

65